ગ્રેફિનમાંથી બનેલી અલ્ટ્રાથિન ડાયમંડ ફિલ્મ ઇલેક્ટ્રોનિક્સને મજબૂત બનાવી શકે છે

ગ્રાફીન પહેલેથી જ એક અણુ જાડું હોવા છતાં, અતિ મજબૂત હોવા માટે જાણીતું છે. તો તેને વધુ મજબૂત કેવી રીતે બનાવી શકાય? અલબત્ત, તેને હીરાની ચાદરમાં ફેરવીને. દક્ષિણ કોરિયાના સંશોધકોએ હવે ઉચ્ચ દબાણનો ઉપયોગ કર્યા વિના, ગ્રાફીનને સૌથી પાતળા હીરાની ફિલ્મોમાં રૂપાંતરિત કરવાની નવી પદ્ધતિ વિકસાવી છે.

ગ્રાફીન, ગ્રેફાઇટ અને હીરા બધા એક જ પદાર્થ - કાર્બન - થી બનેલા છે, પરંતુ આ પદાર્થો વચ્ચેનો તફાવત એ છે કે કાર્બન પરમાણુઓ કેવી રીતે ગોઠવાયેલા અને એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે. ગ્રાફીન એ કાર્બનની એક શીટ છે જે ફક્ત એક પરમાણુ જાડાઈ ધરાવે છે, જેની વચ્ચે આડા મજબૂત બંધનો હોય છે. ગ્રેફાઇટ એકબીજાની ટોચ પર સ્ટેક કરેલા ગ્રાફીન શીટ્સથી બનેલું છે, દરેક શીટમાં મજબૂત બંધનો હોય છે પરંતુ નબળા બંધનો વિવિધ શીટ્સને જોડે છે. અને હીરામાં, કાર્બન પરમાણુ ત્રણ પરિમાણમાં વધુ મજબૂત રીતે જોડાયેલા હોય છે, જે એક અતિ કઠણ સામગ્રી બનાવે છે.

જ્યારે ગ્રાફીનના સ્તરો વચ્ચેના બંધનો મજબૂત બને છે, ત્યારે તે ડાયમેન તરીકે ઓળખાતા હીરાના 2D સ્વરૂપમાં ફેરવાઈ શકે છે. સમસ્યા એ છે કે, આ કરવું સામાન્ય રીતે સરળ નથી. એક રીતે ખૂબ ઊંચા દબાણની જરૂર પડે છે, અને તે દબાણ દૂર થતાંની સાથે જ સામગ્રી પાછું ગ્રાફીનમાં ફેરવાઈ જાય છે. અન્ય અભ્યાસોએ ગ્રાફીનમાં હાઇડ્રોજન અણુ ઉમેર્યા છે, પરંતુ તે બંધનોને નિયંત્રિત કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે.

નવા અભ્યાસ માટે, ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર બેઝિક સાયન્સ (IBS) અને ઉલ્સાન નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (UNIST) ના સંશોધકોએ ફ્લોરિન માટે હાઇડ્રોજનની જગ્યાએ ફેરફાર કર્યો. વિચાર એ છે કે બાયલેયર ગ્રાફીનને ફ્લોરિન સાથે સંપર્ક કરીને, તે બે સ્તરોને એકબીજાની નજીક લાવે છે, તેમની વચ્ચે મજબૂત બંધન બનાવે છે.

ટીમે કોપર અને નિકલથી બનેલા સબસ્ટ્રેટ પર, રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપણ (CVD) ની અજમાયશી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને બાયલેયર ગ્રાફીન બનાવવાનું શરૂ કર્યું. પછી, તેઓએ ગ્રાફીનને ઝેનોન ડાયફ્લોરાઇડના વરાળના સંપર્કમાં મૂક્યું. તે મિશ્રણમાં ફ્લોરિન કાર્બન અણુઓ સાથે ચોંટી જાય છે, ગ્રાફીન સ્તરો વચ્ચેના બંધનને મજબૂત બનાવે છે અને ફ્લોરિનેટેડ હીરાનો અતિ પાતળો સ્તર બનાવે છે, જેને F-diamane તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

નવી પ્રક્રિયા અન્ય પ્રક્રિયા કરતા ઘણી સરળ છે, જેના કારણે તેને સ્કેલ કરવાનું પ્રમાણમાં સરળ બનશે. હીરાની અલ્ટ્રાથિન શીટ્સ મજબૂત, નાના અને વધુ લવચીક ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો બનાવી શકે છે, ખાસ કરીને પહોળા-અંતરવાળા સેમી-કન્ડક્ટર તરીકે.

"આ સરળ ફ્લોરિનેશન પદ્ધતિ પ્લાઝ્મા અથવા કોઈપણ ગેસ સક્રિયકરણ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કર્યા વિના રૂમના નજીકના તાપમાને અને ઓછા દબાણ હેઠળ કામ કરે છે, તેથી ખામીઓ બનાવવાની શક્યતા ઘટાડે છે," અભ્યાસના પ્રથમ લેખક પાવેલ વી. બખારેવ કહે છે.