El grafeno ya es conocido por su increíble resistencia, a pesar de tener tan solo un átomo de espesor. Entonces, ¿cómo se puede hacer aún más resistente? Transformándolo en láminas de diamante, por supuesto. Investigadores de Corea del Sur han desarrollado un nuevo método para convertir el grafeno en las películas de diamante más delgadas, sin necesidad de aplicar alta presión.
El grafeno, el grafito y el diamante están hechos del mismo material: carbono. Sin embargo, la diferencia entre estos materiales radica en la disposición y unión de los átomos de carbono. El grafeno es una lámina de carbono de tan solo un átomo de grosor, con fuertes enlaces horizontales entre ellas. El grafito está formado por láminas de grafeno apiladas unas sobre otras, con enlaces fuertes dentro de cada lámina, pero débiles entre las diferentes. En el diamante, los átomos de carbono están unidos con mucha mayor fuerza en tres dimensiones, lo que crea un material increíblemente duro.
Cuando se fortalecen los enlaces entre las capas de grafeno, este puede convertirse en una forma bidimensional de diamante, conocida como diamane. El problema es que esto no suele ser fácil de lograr. Una forma de lograrlo requiere presiones extremadamente altas, y en cuanto se elimina dicha presión, el material se transforma de nuevo en grafeno. Otros estudios han añadido átomos de hidrógeno al grafeno, pero esto dificulta el control de los enlaces.
Para el nuevo estudio, investigadores del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) y del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) sustituyeron el hidrógeno por flúor. La idea es que, al exponer el grafeno bicapa al flúor, se acerquen las dos capas, creando enlaces más fuertes entre ellas.
El equipo comenzó creando grafeno bicapa mediante el método de eficacia comprobada de deposición química en fase de vapor (CVD), sobre un sustrato de cobre y níquel. Posteriormente, expusieron el grafeno a vapores de difluoruro de xenón. El flúor presente en esa mezcla se adhiere a los átomos de carbono, fortaleciendo los enlaces entre las capas de grafeno y creando una capa ultrafina de diamante fluorado, conocida como F-diamane.
El nuevo proceso es mucho más sencillo que otros, lo que debería facilitar su escalabilidad. Las láminas ultrafinas de diamante podrían producir componentes electrónicos más resistentes, pequeños y flexibles, especialmente como semiconductores de amplio espectro.
“Este sencillo método de fluoración funciona a temperatura cercana a la ambiente y a baja presión sin utilizar plasma ni ningún mecanismo de activación de gas, lo que reduce la posibilidad de crear defectos”, afirma Pavel V. Bakharev, primer autor del estudio.
Hora de publicación: 24 de abril de 2020