Grafen je već poznat po svojoj nevjerojatnoj čvrstoći, unatoč tome što je debeo samo jedan atom. Pa kako ga se može učiniti još jačim? Pretvaranjem u dijamantne listove, naravno. Istraživači u Južnoj Koreji sada su razvili novu metodu za pretvaranje grafena u najtanje dijamantne filmove, bez potrebe za korištenjem visokog tlaka.
Grafen, grafit i dijamant su napravljeni od istog materijala – ugljika – ali razlika između ovih materijala je u načinu na koji su atomi ugljika raspoređeni i povezani zajedno. Grafen je sloj ugljika debeo samo jedan atom, s jakim horizontalnim vezama između njih. Grafit se sastoji od slojeva grafena naslaganih jedan na drugi, s jakim vezama unutar svakog sloja, ali slabim vezama koje povezuju različite slojeve. A u dijamantu su atomi ugljika daleko jače povezani u tri dimenzije, stvarajući nevjerojatno tvrdi materijal.
Kada se veze između slojeva grafena ojačaju, on može postati 2D oblik dijamanta poznat kao dijaman. Problem je što to obično nije lako učiniti. Jedan način zahtijeva izuzetno visoke tlakove, a čim se taj tlak ukloni, materijal se vraća u grafen. Druge studije su dodale atome vodika grafenu, ali to otežava kontrolu veza.
Za novu studiju, istraživači s Instituta za temeljne znanosti (IBS) i Nacionalnog instituta za znanost i tehnologiju Ulsan (UNIST) zamijenili su vodik fluorom. Ideja je da se izlaganjem dvoslojnog grafena fluoru dva sloja zbližavaju, stvarajući jače veze među njima.
Tim je započeo stvaranjem dvoslojnog grafena koristeći provjerenu metodu kemijskog taloženja iz pare (CVD) na podlozi od bakra i nikla. Zatim su grafen izložili parama ksenonskog difluorida. Fluor u toj smjesi lijepi se za atome ugljika, jačajući veze između slojeva grafena i stvarajući ultratanki sloj fluoriranog dijamanta, poznatog kao F-diaman.
Novi proces je daleko jednostavniji od drugih, što bi trebalo omogućiti relativno jednostavno povećanje proizvodnje. Ultratanke pločice dijamanta mogle bi omogućiti jače, manje i fleksibilnije elektroničke komponente, posebno kao poluvodič sa širokim procjepom.
„Ova jednostavna metoda fluoriranja radi na temperaturi gotovo sobnoj i pod niskim tlakom bez upotrebe plazme ili bilo kakvih mehanizama aktivacije plina, čime se smanjuje mogućnost stvaranja defekata“, kaže Pavel V. Bakharev, prvi autor studije.
Vrijeme objave: 24. travnja 2020.