Grafín er þegar þekkt fyrir að vera ótrúlega sterkt, þrátt fyrir að vera aðeins eitt atóm þykkt. Hvernig er þá hægt að gera það enn sterkara? Með því að breyta því í demantsþynnur, auðvitað. Rannsakendur í Suður-Kóreu hafa nú þróað nýja aðferð til að breyta grafíni í þynnstu demantsþynnur, án þess að þurfa að nota mikinn þrýsting.
Grafín, grafít og demantur eru öll úr sama efninu – kolefni – en munurinn á þessum efnum felst í því hvernig kolefnisatómin eru raðað saman og tengd saman. Grafín er kolefnisþynna sem er aðeins eitt atóm þykk, með sterkum tengjum lárétt á milli þeirra. Grafít er gert úr grafínþráðum sem eru staflaðar hver ofan á aðra, með sterkum tengjum innan hverrar þynnu en veikum tengjum sem tengja saman mismunandi þræði. Og í demanti eru kolefnisatómin mun sterkari tengd í þremur víddum, sem skapar ótrúlega hart efni.
Þegar tengslin milli laga grafíns eru styrkt getur það orðið að tvívíddarformi af demanti sem kallast díaman. Vandamálið er að þetta er venjulega ekki auðvelt að gera. Ein leiðin krefst afar mikils þrýstings og um leið og þeim þrýstingi er fjarlægt breytist efnið aftur í grafín. Aðrar rannsóknir hafa bætt vetnisatómum við grafínið en það gerir það erfitt að stjórna tengslunum.
Í nýju rannsókninni skiptu vísindamenn við Institute for Basic Science (IBS) og Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) út vetni fyrir flúor. Hugmyndin er sú að með því að láta tvílaga grafen vera í snertingu við flúor, þá færi það lögin tvö nær hvort öðru og mynda sterkari tengsl á milli þeirra.
Teymið byrjaði á því að búa til tvílaga grafen með því að nota efnafræðilega gufuútfellingu (CVD) á undirlagi úr kopar og nikkel. Síðan útsettu þeir grafenið fyrir gufu af xenóndíflúoríði. Flúorið í þeirri blöndu festist við kolefnisatómin, styrkir tengslin milli grafenlaganna og býr til örþunnt lag af flúoruðum demöntum, þekkt sem F-díamani.
Nýja ferlið er mun einfaldara en önnur, sem ætti að gera það tiltölulega auðvelt að stækka það. Mjög þunnar demantsplötur gætu gert rafeindaíhluti sterkari, minni og sveigjanlegri, sérstaklega sem hálfleiðara með breiðu bili.
„Þessi einfalda flúorunaraðferð virkar við nærri stofuhita og lágan þrýsting án þess að nota plasma eða nein gasvirkjunarkerfi, og dregur þannig úr líkum á að skapa galla,“ segir Pavel V. Bakharev, fyrsti höfundur rannsóknarinnar.
Birtingartími: 24. apríl 2020