Graphena 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 graphena menjadi lapisan berlian tertipis, tanpa harus menggunakan tekanan tinggi.
Grafena, grafit, dan berlian semuanya terbuat dari bahan yang sama – karbon – tetapi perbedaan antara bahan-bahan ini adalah bagaimana atom karbon tersusun dan terikat bersama. Grafena adalah lembaran karbon yang tebalnya hanya satu atom, dengan ikatan kuat di antara keduanya 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, sehingga menciptakan material yang sangat keras.
Ketika ikatan antara lapisan grafena diperkuat, ia dapat berubah menjadi bentuk berlian 2D yang dikenal sebagai diamane. Masalahnya, hal ini biasanya tidak mudah dilakukan. Salah satu caranya memerlukan tekanan yang sangat tinggi, dan segera setelah tekanan itu dihilangkan, material tersebut kembali menjadi grafena. Penelitian lain telah menambahkan atom hidrogen ke grafena, tetapi hal itu membuat ikatannya sulit dikendalikan.
Untuk studi baru ini, para peneliti di Institute for Basic Science (IBS) dan Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) mengganti hidrogen dengan fluorin. Idenya adalah dengan memaparkan lapisan ganda graphene ke fluorin, kedua lapisan tersebut akan semakin dekat, sehingga menciptakan ikatan yang lebih kuat di antara keduanya.
Tim tersebut memulai dengan menciptakan grafen dua lapis menggunakan metode pengendapan uap kimia (CVD) yang telah teruji dan terbukti, pada substrat yang terbuat dari tembaga dan nikel. Kemudian, mereka memaparkan grafen tersebut ke uap xenon difluorida. Fluor dalam campuran tersebut menempel pada atom karbon, memperkuat ikatan antara lapisan grafen dan menciptakan lapisan berlian terfluorinasi yang sangat tipis, yang dikenal sebagai F-diamane.
Proses baru ini jauh lebih sederhana daripada yang lain, yang seharusnya membuatnya relatif mudah untuk ditingkatkan. Lembaran berlian yang sangat 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 terjadinya cacat,” kata Pavel V. Bakharev, penulis pertama penelitian tersebut.
Waktu posting: 24-Apr-2020