Grafeen on juba tuntud oma uskumatu tugevuse poolest, hoolimata sellest, et see on vaid ühe aatomi paksune. Kuidas saab seda veelgi tugevamaks muuta? Muidugi teemantlehtedeks muutmise teel. Lõuna-Korea teadlased on nüüd välja töötanud uue meetodi grafeeni muutmiseks kõige õhemateks teemantkiledeks ilma kõrgsurvet kasutamata.
Grafeen, grafiit ja teemant koosnevad kõik samast ainest – süsinikust –, kuid nende materjalide erinevus seisneb selles, kuidas süsinikuaatomid on paigutunud ja omavahel seotud. Grafeen on süsinikukiht, mis on vaid ühe aatomi paksune ja mille vahel on horisontaalselt tugevad sidemed. Grafiit koosneb üksteise peale laotud grafeenilehtedest, kus igas kihis on tugevad sidemed, kuid erinevaid kihte ühendavad nõrgad sidemed. Ja teemandis on süsinikuaatomid kolmes dimensioonis palju tugevamalt seotud, luues uskumatult kõva materjali.
Kui grafeenikihtide vahelised sidemed tugevnevad, võib sellest saada kahemõõtmeline teemant, mida tuntakse diamaanina. Probleem on selles, et seda pole tavaliselt lihtne teha. Üks viis nõuab äärmiselt kõrget rõhku ja niipea, kui see rõhk eemaldatakse, muutub materjal tagasi grafeeniks. Teistes uuringutes on grafeenile lisatud vesinikuaatomeid, kuid see raskendab sidemete kontrollimist.
Uue uuringu jaoks asendasid Institute for Basic Science (IBS) ja Institute of Science and Technology (UNIST) teadlased vesiniku fluoriga. Idee seisneb selles, et kahekihilise grafeeni kokkupuude fluoriga lähendab kahte kihti teineteisele, luues nende vahel tugevamad sidemed.
Meeskond alustas kaksikkihilise grafeeni loomisega, kasutades vase ja nikli aluspinnale keemilise sadestamise (CVD) meetodit. Seejärel töödeldi grafeeni ksenoondifluoriidi aurudega. Selles segus olev fluor kleepub süsinikuaatomite külge, tugevdades grafeenikihtide vahelisi sidemeid ja luues üliõhukese fluoritud teemandi kihi, mida tuntakse F-diamaanina.
Uus protsess on teistest palju lihtsam, mis peaks selle laiendamise suhteliselt lihtsaks tegema. Üliõhukesed teemantlehed võiksid luua tugevamaid, väiksemaid ja paindlikumaid elektroonikakomponente, eriti laia vahega pooljuhtidena.
„See lihtne fluorimismeetod töötab peaaegu toatemperatuuril ja madala rõhu all ilma plasma või gaasi aktiveerimise mehhanismideta, vähendades seega defektide tekkimise võimalust,“ ütleb uuringu esimene autor Pavel V. Bakharev.
Postituse aeg: 24. aprill 2020