Grafēns jau ir pazīstams ar savu neticami izturīgo masu, neskatoties uz to, ka tā biezums ir tikai viens atoms. Tātad, kā to var padarīt vēl izturīgāku? Protams, pārvēršot to dimanta loksnēs. Dienvidkorejas pētnieki tagad ir izstrādājuši jaunu metodi grafēna pārveidošanai par plānākajām dimanta plēvēm, neizmantojot augstu spiedienu.
Grafēns, grafīts un dimants ir veidoti no vienas un tās pašas vielas – oglekļa –, taču atšķirība starp šiem materiāliem ir tā, kā oglekļa atomi ir izvietoti un savienoti kopā. Grafēns ir oglekļa loksne, kas ir tikai viena atoma bieza, ar spēcīgām saitēm starp tām horizontāli. Grafīts sastāv no grafēna loksnēm, kas sakrautas viena virs otras, ar spēcīgām saitēm katrā loksnē, bet vājām saitēm, kas savieno dažādas loksnes. Un dimantā oglekļa atomi ir daudz spēcīgāk saistīti trīs dimensijās, radot neticami cietu materiālu.
Kad saites starp grafēna slāņiem tiek nostiprinātas, tas var kļūt par divdimensiju dimanta formu, kas pazīstama kā diamāns. Problēma ir tā, ka to parasti nav viegli izdarīt. Viens no veidiem prasa ārkārtīgi augstu spiedienu, un, tiklīdz šis spiediens tiek noņemts, materiāls atgriežas grafēnā. Citos pētījumos grafēnam ir pievienoti ūdeņraža atomi, taču tas apgrūtina saišu kontroli.
Jaunajā pētījumā pētnieki no Pamatzinātņu institūta (IBS) un Ulsanas Nacionālā zinātnes un tehnoloģiju institūta (UNIST) ūdeņradi nomainīja pret fluoru. Ideja ir tāda, ka, pakļaujot divslāņu grafēnu fluoram, tas satuvina abus slāņus, radot starp tiem spēcīgākas saites.
Komanda sāka ar divslāņu grafēna izveidi, izmantojot pārbaudītu un patiesu ķīmiskās tvaiku uzklāšanas (CVD) metodi uz vara un niķeļa substrāta. Pēc tam viņi grafēnu pakļāva ksenona difluorīda tvaikiem. Fluors šajā maisījumā pielīp pie oglekļa atomiem, stiprinot saites starp grafēna slāņiem un izveidojot īpaši plānu fluorēta dimanta slāni, kas pazīstams kā F-dimans.
Jaunais process ir daudz vienkāršāks nekā citi, kas atvieglo tā mērogojamību. Ultraplānas dimanta loksnes varētu radīt spēcīgākus, mazākus un elastīgākus elektroniskos komponentus, jo īpaši kā platspraugas pusvadītājus.
"Šī vienkāršā fluorēšanas metode darbojas gandrīz istabas temperatūrā un zemā spiedienā, neizmantojot plazmu vai jebkādus gāzes aktivācijas mehānismus, tādējādi samazinot defektu rašanās iespējamību," saka pētījuma pirmais autors Pāvels V. Baharevs.
Publicēšanas laiks: 2020. gada 24. aprīlis