გრაფენი უკვე ცნობილია თავისი წარმოუდგენლად სიმტკიცით, მიუხედავად იმისა, რომ მხოლოდ ერთი ატომის სისქისაა. მაშ, როგორ შეიძლება მისი კიდევ უფრო გამაგრება? რა თქმა უნდა, მისი ალმასის ფურცლებად გადაქცევით. სამხრეთ კორეელმა მკვლევარებმა შეიმუშავეს ახალი მეთოდი გრაფენის უთხელეს ალმასის ფენებად გადასაკეთებლად, მაღალი წნევის გამოყენების გარეშე.
გრაფენი, გრაფიტი და ბრილიანტი ერთი და იგივე ნივთიერებისგან - ნახშირბადისგან - შედგება, თუმცა ამ მასალებს შორის განსხვავება იმაშია, თუ როგორ არის ნახშირბადის ატომები ერთმანეთთან განლაგებული და შეერთებული. გრაფენი ნახშირბადის ფურცელია, რომლის სისქე მხოლოდ ერთი ატომია და მათ შორის ჰორიზონტალურად ძლიერი ბმებია. გრაფიტი შედგება ერთმანეთზე დაწყობილი გრაფენის ფურცლებისგან, რომელთა შიგნითაც ძლიერი ბმებია, ხოლო სხვადასხვა ფურცლებს სუსტი ბმები აკავშირებს. ბრილიანტში კი ნახშირბადის ატომები სამგანზომილებიანად გაცილებით მჭიდროდ არის დაკავშირებული, რაც წარმოუდგენლად მყარ მასალას ქმნის.
როდესაც გრაფენის ფენებს შორის ბმები გაძლიერდება, მას შეუძლია გადაიქცეს ბრილიანტის 2D ფორმად, რომელიც ცნობილია როგორც დიამანი. პრობლემა ის არის, რომ ეს, როგორც წესი, ადვილი არ არის. ერთ-ერთი გზა მოითხოვს უკიდურესად მაღალ წნევას და როგორც კი ეს წნევა მოიხსნება, მასალა ისევ გრაფენად გარდაიქმნება. სხვა კვლევებმა გრაფენს წყალბადის ატომები დაამატეს, მაგრამ ეს ართულებს ბმების კონტროლს.
ახალი კვლევისთვის, საბაზისო მეცნიერების ინსტიტუტის (IBS) და ულსანის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის (UNIST) მკვლევრებმა წყალბადი ფტორით ჩაანაცვლეს. იდეა იმაში მდგომარეობს, რომ ორმაგი შრის გრაფენის ფტორთან შეხებით, ის ორ შრეს ერთმანეთთან აახლოებს, რაც მათ შორის უფრო მყარ კავშირებს ქმნის.
გუნდმა დაიწყო ორშრიანი გრაფენის შექმნით, სპილენძისა და ნიკელისგან დამზადებულ სუბსტრატზე ქიმიური ორთქლის დეპონირების (CVD) გამოცდილი და დადასტურებული მეთოდის გამოყენებით. შემდეგ მათ გრაფენი ქსენონის დიფტორიდის ორთქლის ზემოქმედების ქვეშ დააყენეს. ამ ნარევში შემავალი ფტორი ნახშირბადის ატომებს ეკვრება, აძლიერებს გრაფენის ფენებს შორის კავშირებს და ქმნის ფტორირებული ალმასის ულტრათხელ ფენას, რომელიც ცნობილია როგორც F-დიამანი.
ახალი პროცესი გაცილებით მარტივია, ვიდრე სხვები, რაც მის მასშტაბირებას შედარებით აადვილებს. ულტრათხელი ალმასის ფურცლებიდან შესაძლებელია უფრო ძლიერი, პატარა და მოქნილი ელექტრონული კომპონენტების მიღება, განსაკუთრებით ფართო ნაპრალის მქონე ნახევარგამტარის სახით.
„ფტორირების ეს მარტივი მეთოდი მუშაობს ოთახის ტემპერატურასთან ახლოს და დაბალი წნევის ქვეშ, პლაზმის ან გაზის აქტივაციის რაიმე მექანიზმის გამოყენების გარეშე, შესაბამისად, ამცირებს დეფექტების შექმნის შესაძლებლობას“, - ამბობს კვლევის პირველი ავტორი, პაველ ვ. ბახარევი.
გამოქვეყნების დრო: 24 აპრილი, 2020