گرافن با وجود ضخامت تنها یک اتم، به دلیل استحکام فوقالعادهاش شناخته شده است. پس چگونه میتوان آن را حتی قویتر کرد؟ البته با تبدیل آن به ورقههای الماس. محققان کره جنوبی اکنون روش جدیدی برای تبدیل گرافن به نازکترین لایههای الماس، بدون نیاز به استفاده از فشار بالا، توسعه دادهاند.
گرافن، گرافیت و الماس همگی از یک مادهی یکسان - کربن - ساخته شدهاند، اما تفاوت بین این مواد در نحوهی چیدمان و پیوند اتمهای کربن به یکدیگر است. گرافن ورقهای از کربن است که فقط یک اتم ضخامت دارد و پیوندهای قوی بین آنها به صورت افقی وجود دارد. گرافیت از ورقههای گرافن تشکیل شده است که روی هم قرار گرفتهاند و پیوندهای قوی در هر ورقه وجود دارد، اما پیوندهای ضعیفی بین ورقههای مختلف وجود دارد. و در الماس، اتمهای کربن در سه بعد به مراتب قویتر به هم متصل شدهاند و مادهای فوقالعاده سخت ایجاد میکنند.
وقتی پیوندهای بین لایههای گرافن تقویت میشوند، میتوانند به شکل دوبعدی الماس که به عنوان دیامان شناخته میشود، تبدیل شوند. مشکل این است که انجام این کار معمولاً آسان نیست. یک راه نیاز به فشارهای بسیار بالا دارد و به محض اینکه آن فشار برداشته شود، ماده دوباره به گرافن تبدیل میشود. مطالعات دیگر اتمهای هیدروژن را به گرافن اضافه کردهاند، اما این کار کنترل پیوندها را دشوار میکند.
برای این مطالعه جدید، محققان موسسه علوم پایه (IBS) و موسسه ملی علوم و فناوری اولسان (UNIST) هیدروژن را با فلوئور جایگزین کردند. ایده این است که با قرار دادن گرافن دولایه در معرض فلوئور، دو لایه به هم نزدیکتر میشوند و پیوندهای قویتری بین آنها ایجاد میشود.
این تیم با ایجاد گرافن دولایه با استفاده از روش آزمایششده و موفق رسوب بخار شیمیایی (CVD)، بر روی بستری از مس و نیکل، کار خود را آغاز کرد. سپس، گرافن را در معرض بخارات دیفلوئورید زنون قرار دادند. فلوئور موجود در آن مخلوط به اتمهای کربن میچسبد، پیوندهای بین لایههای گرافن را تقویت میکند و یک لایه فوق نازک از الماس فلوئوردار، معروف به F-diamane، ایجاد میکند.
این فرآیند جدید بسیار سادهتر از سایر فرآیندهاست، که باعث میشود تولید انبوه آن نسبتاً آسان باشد. ورقهای فوق نازک الماس میتوانند قطعات الکترونیکی قویتر، کوچکتر و انعطافپذیرتری را ایجاد کنند، به خصوص به عنوان یک نیمهرسانای با شکاف عریض.
پاول وی. باخارف، نویسنده اول این مطالعه، میگوید: «این روش ساده فلوئوراسیون در دمای نزدیک به اتاق و تحت فشار کم و بدون استفاده از پلاسما یا هرگونه مکانیسم فعالسازی گاز کار میکند، از این رو احتمال ایجاد نقص را کاهش میدهد.»
زمان ارسال: آوریل-۲۴-۲۰۲۰