Графен қалыңдығы бір атомға тең болғанына қарамастан, өте берік екені белгілі. Оны қалай одан да берік етуге болады? Әрине, оны гауһар парақтарына айналдыру арқылы. Оңтүстік Кореядағы зерттеушілер қазір жоғары қысымды пайдаланбай, графенді ең жұқа гауһар қабықшаларға айналдырудың жаңа әдісін ойлап тапты.
Графен, графит және алмас бірдей заттан – көміртектен – жасалған, бірақ бұл материалдардың айырмашылығы көміртек атомдарының қалай орналасатынында және бір-бірімен қалай байланысатынында. Графен – бұл бір атом қалыңдығындағы көміртек парағы, олардың арасында көлденеңінен күшті байланыстар бар. Графит бір-бірінің үстіне қойылған графен парақтарынан тұрады, әр парақтың ішінде күшті байланыстар бар, бірақ әлсіз байланыстар әртүрлі парақтарды байланыстырады. Ал алмаста көміртек атомдары үш өлшемде әлдеқайда берік байланысқан, бұл өте қатты материал жасайды.
Графен қабаттары арасындағы байланыстар нығайған кезде, ол диаман деп аталатын 2D алмас түріне айналуы мүмкін. Мәселе мынада, мұны істеу әдетте оңай емес. Бір жолы өте жоғары қысымды қажет етеді, ал қысым жойылғаннан кейін материал қайтадан графенге айналады. Басқа зерттеулер графенге сутегі атомдарын қосты, бірақ бұл байланыстарды бақылауды қиындатады.
Жаңа зерттеу үшін Негізгі ғылым институтының (IBS) және Ульсан ұлттық ғылым және технология институтының (UNIST) зерттеушілері сутекті фтормен алмастырды. Идея екі қабатты графенді фторға ұшырату арқылы екі қабатты бір-біріне жақындатып, олардың арасында берік байланыстар жасайды.
Топ мыс пен никельден жасалған негізде химиялық бумен тұндырудың (ХБТ) сынақтан өткен және шынайы әдісін қолдана отырып, екі қабатты графен жасаудан бастады. Содан кейін олар графенді ксенон дифторидінің буларына ұшыратты. Бұл қоспадағы фтор көміртек атомдарына жабысып, графен қабаттары арасындағы байланысты нығайтады және F-диаман деп аталатын фторланған алмастың ультра жұқа қабатын жасайды.
Жаңа процесс басқаларына қарағанда әлдеқайда қарапайым, бұл оны масштабтауды салыстырмалы түрде жеңілдетуі керек. Алмаздың аса жұқа парақтары, әсіресе кең саңылаулы жартылай өткізгіш ретінде, берік, кішірек және икемді электрондық компоненттерді жасай алады.
«Бұл қарапайым фторлау әдісі бөлме температурасында және төмен қысымда плазманы немесе кез келген газды белсендіру механизмдерін пайдаланбай жұмыс істейді, сондықтан ақаулардың пайда болу мүмкіндігін азайтады», - дейді зерттеудің алғашқы авторы Павел В. Бахарев.
Жарияланған уақыты: 2020 жылғы 24 сәуір