ग्रेफीन से बनी अल्ट्राथिन डायमंड फिल्म इलेक्ट्रॉनिक्स को मजबूत बना सकती है

ग्राफीन को पहले से ही अविश्वसनीय रूप से मजबूत माना जाता है, भले ही इसकी मोटाई सिर्फ़ एक परमाणु हो। तो इसे और भी मजबूत कैसे बनाया जा सकता है? बेशक, इसे हीरे की चादरों में बदलकर। दक्षिण कोरिया के शोधकर्ताओं ने अब ग्राफीन को सबसे पतली हीरे की फिल्म में बदलने के लिए एक नई विधि विकसित की है, वह भी बिना उच्च दबाव का उपयोग किए।

ग्रेफीन, ग्रेफाइट और हीरा सभी एक ही पदार्थ - कार्बन - से बने हैं, लेकिन इन पदार्थों के बीच अंतर यह है कि कार्बन परमाणु कैसे व्यवस्थित होते हैं और एक साथ बंधे होते हैं। ग्रेफीन कार्बन की एक शीट है जो सिर्फ़ एक परमाणु मोटी होती है, जिसके बीच क्षैतिज रूप से मज़बूत बंधन होते हैं। ग्रेफाइट एक दूसरे के ऊपर रखी गई ग्रेफीन शीट से बना होता है, जिसमें प्रत्येक शीट के भीतर मज़बूत बंधन होते हैं लेकिन अलग-अलग शीट को जोड़ने वाले कमज़ोर बंधन होते हैं। और हीरे में, कार्बन परमाणु तीन आयामों में कहीं ज़्यादा मज़बूती से जुड़े होते हैं, जिससे एक अविश्वसनीय रूप से कठोर पदार्थ बनता है।

जब ग्रेफीन की परतों के बीच के बंधन मजबूत होते हैं, तो यह हीरे का 2D रूप बन सकता है जिसे डायमेन के नाम से जाना जाता है। समस्या यह है कि ऐसा करना आम तौर पर आसान नहीं होता है। एक तरीके के लिए अत्यधिक उच्च दबाव की आवश्यकता होती है, और जैसे ही वह दबाव हटा दिया जाता है, सामग्री वापस ग्रेफीन में बदल जाती है। अन्य अध्ययनों ने ग्रेफीन में हाइड्रोजन परमाणु जोड़े हैं, लेकिन इससे बंधनों को नियंत्रित करना मुश्किल हो जाता है।

नए अध्ययन के लिए, इंस्टीट्यूट फॉर बेसिक साइंस (आईबीएस) और उल्सान नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (यूएनआईएसटी) के शोधकर्ताओं ने हाइड्रोजन की जगह फ्लोरीन का इस्तेमाल किया। विचार यह है कि द्विपरत ग्रेफीन को फ्लोरीन के संपर्क में लाने से, यह दो परतों को एक दूसरे के करीब लाता है, जिससे उनके बीच मजबूत बंधन बनते हैं।

टीम ने कॉपर और निकल से बने सब्सट्रेट पर रासायनिक वाष्प जमाव (CVD) की आजमाई-परखी विधि का उपयोग करके द्विपरत ग्रेफीन बनाना शुरू किया। फिर, उन्होंने ग्रेफीन को ज़ेनॉन डाइफ़्लोराइड के वाष्प के संपर्क में रखा। उस मिश्रण में मौजूद फ्लोरीन कार्बन परमाणुओं से चिपक जाता है, जिससे ग्रेफीन परतों के बीच के बंधन मजबूत होते हैं और फ्लोरीनेटेड हीरे की एक अति पतली परत बनती है, जिसे F-डायमेन के रूप में जाना जाता है।

नई प्रक्रिया अन्य की तुलना में कहीं अधिक सरल है, जिससे इसे बढ़ाना अपेक्षाकृत आसान हो जाएगा। हीरे की अल्ट्राथिन शीट मजबूत, छोटे और अधिक लचीले इलेक्ट्रॉनिक घटक बना सकती हैं, विशेष रूप से चौड़े अंतराल वाले अर्धचालक के रूप में।

अध्ययन के प्रथम लेखक पावेल वी. बखारेव कहते हैं, "यह सरल फ्लोरीनीकरण विधि प्लाज्मा या किसी भी गैस सक्रियण तंत्र के उपयोग के बिना कमरे के तापमान और कम दबाव पर काम करती है, इसलिए दोष पैदा होने की संभावना कम हो जाती है।"