Grafena sudah dikenal sangat kuat, meskipun hanya setebal satu atom. Jadi bagaimana cara membuatnya lebih kuat lagi? Tentu saja dengan mengubahnya menjadi lembaran berlian. Para peneliti di Korea Selatan kini telah mengembangkan metode baru untuk mengubah grafena menjadi lapisan berlian tertipis, tanpa harus menggunakan tekanan tinggi.
Grafena, grafit, dan berlian semuanya terbuat dari bahan yang sama – karbon – tetapi perbedaan antara material-material ini terletak pada bagaimana atom-atom karbon tersusun dan terikat bersama. Grafena adalah lembaran karbon yang hanya setebal satu atom, dengan ikatan kuat di antara atom-atom tersebut secara horizontal. Grafit terbuat dari lembaran-lembaran grafena yang ditumpuk satu di atas yang lain, dengan ikatan kuat di dalam setiap lembaran tetapi ikatan lemah yang menghubungkan lembaran-lembaran yang berbeda. Dan pada berlian, atom-atom karbon terikat jauh lebih kuat dalam tiga dimensi, menciptakan material yang sangat keras.
Ketika ikatan antar lapisan grafena diperkuat, ia dapat menjadi bentuk berlian 2D yang dikenal sebagai diamana. Masalahnya adalah, hal ini biasanya tidak mudah dilakukan. Salah satu caranya membutuhkan tekanan yang sangat tinggi, dan begitu tekanan itu dihilangkan, material tersebut kembali menjadi grafena. Studi lain telah menambahkan atom hidrogen ke grafena, tetapi hal itu menyulitkan pengendalian ikatan.
Untuk studi baru ini, para peneliti di Institut Ilmu Dasar (IBS) dan Institut Sains dan Teknologi Nasional Ulsan (UNIST) mengganti hidrogen dengan fluorin. Idenya adalah dengan memaparkan graphene dwilapis ke fluorin, hal itu mendekatkan kedua lapisan, menciptakan ikatan yang lebih kuat di antara keduanya.
Tim tersebut memulai dengan membuat graphene dwilapis menggunakan metode deposisi uap kimia (CVD) yang sudah teruji, pada substrat yang terbuat dari tembaga dan nikel. Kemudian, mereka memaparkan graphene tersebut ke uap xenon difluorida. Fluorin dalam campuran tersebut menempel pada atom karbon, memperkuat ikatan antar lapisan graphene dan menciptakan lapisan ultra tipis berlian terfluorinasi, yang dikenal sebagai F-diamane.
Proses baru ini jauh lebih sederhana daripada yang lain, sehingga relatif mudah untuk ditingkatkan skalanya. Lembaran berlian ultra tipis dapat menghasilkan komponen elektronik yang lebih kuat, lebih kecil, dan lebih fleksibel, terutama sebagai semikonduktor celah lebar.
“Metode fluorinasi sederhana ini bekerja pada suhu mendekati suhu ruangan dan di bawah tekanan rendah tanpa menggunakan plasma atau mekanisme aktivasi gas apa pun, sehingga mengurangi kemungkinan timbulnya cacat,” kata Pavel V. Bakharev, penulis pertama studi tersebut.
Waktu posting: 24 April 2020