El grafeno es conocido por su increíble resistencia, a pesar de tener solo un átomo de espesor. ¿Cómo se puede aumentar aún más su resistencia? Convirtiéndolo en láminas de diamante, por supuesto. Investigadores en Corea del Sur han desarrollado un nuevo método para transformar el grafeno en películas de diamante ultrafinas, sin necesidad de aplicar alta presión.
El grafeno, el grafito y el diamante están compuestos del mismo material: carbono. La diferencia radica en cómo se organizan y unen los átomos de carbono. El grafeno es una lámina de carbono de un solo átomo de espesor, con fuertes enlaces horizontales entre sus átomos. El grafito se forma a partir de láminas de grafeno apiladas, con fuertes enlaces dentro de cada lámina, pero débiles entre las distintas. En el diamante, los átomos de carbono están mucho más fuertemente unidos en tres dimensiones, lo que da como resultado un material increíblemente duro.
Al fortalecer los enlaces entre las capas de grafeno, este puede transformarse en una forma bidimensional de diamante conocida como diamano. El problema es que esto no suele ser fácil de lograr. Un método requiere presiones extremadamente altas, y tan pronto como se elimina dicha presión, el material vuelve a convertirse en grafeno. Otros estudios han añadido átomos de hidrógeno al grafeno, pero esto dificulta el control de los enlaces.
Para este 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, las dos capas se acercan, creando enlaces más fuertes entre ellas.
El equipo comenzó creando grafeno bicapa mediante el método tradicional de deposición química de vapor (CVD) sobre un sustrato de cobre y níquel. Posteriormente, expusieron el grafeno a vapores de difluoruro de xenón. El flúor presente en esta mezcla se adhiere a los átomos de carbono, fortaleciendo los enlaces entre las capas de grafeno y creando una capa ultrafina de diamante fluorado, conocido como F-diamano.
El nuevo proceso es mucho más sencillo que otros, lo que debería facilitar su ampliación a mayor escala. Las láminas ultrafinas de diamante podrían dar lugar a componentes electrónicos más resistentes, pequeños y flexibles, especialmente como semiconductor de banda prohibida ancha.
“Este sencillo método de fluoración funciona a temperatura ambiente y a baja presión sin necesidad de plasma ni mecanismos de activación de gases, lo que reduce la posibilidad de crear defectos”, afirma Pavel V. Bakharev, primer autor del estudio.
Fecha de publicación: 24 de abril de 2020