Grafenas jau žinomas kaip neįtikėtinai stiprus, nepaisant to, kad yra vos vieno atomo storio. Tad kaip jį galima padaryti dar stipresnį? Žinoma, paverčiant jį deimanto lakštais. Pietų Korėjos tyrėjai sukūrė naują metodą, kaip grafeną paversti ploniausiomis deimanto plėvelėmis, nenaudojant aukšto slėgio.
Grafenas, grafitas ir deimantas sudaryti iš tos pačios medžiagos – anglies – tačiau skirtumas tarp šių medžiagų yra tai, kaip išsidėstę ir sujungti anglies atomai. Grafenas yra vos vieno atomo storio anglies sluoksnis, tarp kurio horizontaliai yra stiprūs ryšiai. Grafitas sudarytas iš vienas ant kito sukrautų grafeno sluoksnių, kurių kiekviename sluoksnyje yra stiprūs ryšiai, o skirtingus sluoksnius jungia silpni ryšiai. O deimante anglies atomai yra daug stipriau sujungti trimis matmenimis, todėl susidaro neįtikėtinai kieta medžiaga.
Kai sustiprinami grafeno sluoksnių tarpusavio ryšiai, jis gali virsti dvimačiu deimantu, vadinamu diamanu. Problema ta, kad tai paprastai nėra lengva padaryti. Vienam būdui reikalingas itin didelis slėgis, ir kai tik tas slėgis pašalinamas, medžiaga vėl virsta grafenu. Kituose tyrimuose į grafeną buvo pridėta vandenilio atomų, tačiau tai apsunkina jungčių valdymą.
Naujajame tyrime Fundamentinių mokslų instituto (IBS) ir Ulsano nacionalinio mokslo ir technologijų instituto (UNIST) mokslininkai vandenilį pakeitė fluoru. Idėja yra ta, kad dvisluoksnį grafeną paveikus fluoru, jis suartina du sluoksnius, sukurdamas tarp jų stipresnius ryšius.
Komanda pradėjo nuo dvisluoksnio grafeno kūrimo, naudodama patikrintą cheminio garų nusodinimo (CVD) metodą ant vario ir nikelio pagrindo. Tada jie paveikė grafeną ksenono difluorido garais. Šiame mišinyje esantis fluoras prilimpa prie anglies atomų, sustiprindamas ryšius tarp grafeno sluoksnių ir sukurdamas itin ploną fluorinto deimanto sluoksnį, vadinamą F-diamanu.
Naujasis procesas yra daug paprastesnis nei kiti, todėl turėtų būti gana lengva jį išplėsti. Itin ploni deimanto lakštai galėtų būti naudojami stipresnių, mažesnių ir lankstesnių elektroninių komponentų, ypač plačiajuosčių puslaidininkių, gamybai.
„Šis paprastas fluorinimo metodas veikia beveik kambario temperatūroje ir esant žemam slėgiui, nenaudojant plazmos ar jokių dujų aktyvinimo mechanizmų, todėl sumažėja defektų atsiradimo tikimybė“, – sako pirmasis tyrimo autorius Pavelas V. Bakharevas.
Įrašo laikas: 2020 m. balandžio 24 d.