A grafénről már köztudott, hogy hihetetlenül erős, annak ellenére, hogy mindössze egy atom vastagságú. Hogyan lehetne még erősebbé tenni? Természetesen gyémántlemezekké alakításával. Dél-koreai kutatók kifejlesztettek egy új módszert a grafén legvékonyabb gyémántrétegekké alakítására, nagy nyomás alkalmazása nélkül.
A grafén, a grafit és a gyémánt mind ugyanabból az anyagból – szénből – épül fel, de a különbség közöttük a szénatomok elrendezése és egymáshoz való kötődése. A grafén egy mindössze egy atom vastag szénréteg, közöttük erős vízszintes kötések. A grafit egymásra halmozott grafénrétegekből áll, amelyekben erős kötések vannak az egyes rétegeken belül, de gyengébbek kötik össze a különböző rétegeket. A gyémántban a szénatomok sokkal erősebben kapcsolódnak egymáshoz három dimenzióban, ami hihetetlenül kemény anyagot hoz létre.
Amikor a grafén rétegei közötti kötések megerősödnek, az egy kétdimenziós gyémánttá, diamánná alakulhat. A probléma az, hogy ezt általában nem könnyű megtenni. Az egyik módszer rendkívül nagy nyomást igényel, és amint ezt a nyomást megszüntetik, az anyag visszaalakul grafénné. Más tanulmányok hidrogénatomokat adtak a grafénhez, de ez megnehezíti a kötések szabályozását.
Az új tanulmányhoz az Institute for Basic Science (IBS) és az Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) kutatói hidrogént fluorra cseréltek. Az ötlet az, hogy a kétrétegű grafén fluornak való kitételével a két réteg közelebb kerül egymáshoz, erősebb kötéseket hozva létre közöttük.
A csapat azzal kezdte, hogy kétrétegű grafént állított elő a bevált kémiai gőzfázisú leválasztás (CVD) módszerével, rézből és nikkelből készült hordozóra. Ezután xenon-difluorid gőzeinek tették ki a grafént. A keverékben lévő fluor a szénatomokhoz tapad, megerősíti a grafénrétegek közötti kötéseket, és egy ultravékony fluorozott gyémántréteget, az F-diamánt hoz létre.
Az új eljárás sokkal egyszerűbb, mint a többi, ami viszonylag könnyűvé teszi a méretnövelést. Az ultravékony gyémántlemezek erősebb, kisebb és rugalmasabb elektronikus alkatrészeket eredményezhetnek, különösen széles résű félvezetőként.
„Ez az egyszerű fluorozási módszer közel szobahőmérsékleten és alacsony nyomáson működik plazma vagy bármilyen gázaktivációs mechanizmus használata nélkül, így csökkenti a hibák kialakulásának lehetőségét” – mondja Pavel V. Bakharev, a tanulmány első szerzője.
Közzététel ideje: 2020. április 24.