O grafeno já é conhecido por ser incrivelmente forte, apesar de ter apenas um átomo de espessura. Então, como torná-lo ainda mais forte? Transformando-o em folhas de diamante, é claro. Pesquisadores na Coreia do Sul desenvolveram um novo método para converter grafeno em finas películas de diamante, sem a necessidade de alta pressão.
Grafeno, grafite e diamante são todos feitos da mesma substância – carbono – mas a diferença entre esses materiais está na forma como os átomos de carbono estão dispostos e unidos. O grafeno é uma folha de carbono com apenas um átomo de espessura, com fortes ligações horizontais entre si. O grafite é composto por folhas de grafeno empilhadas umas sobre as outras, com ligações fortes dentro de cada folha, mas ligações fracas conectando folhas diferentes. E no diamante, os átomos de carbono estão muito mais fortemente ligados em três dimensões, criando um material incrivelmente duro.
Quando as ligações entre as camadas de grafeno são fortalecidas, ele pode se transformar em uma forma bidimensional de diamante conhecida como diamana. O problema é que isso normalmente não é fácil de fazer. Uma maneira requer pressões extremamente altas e, assim que essa pressão é removida, o material retorna à forma original de grafeno. Outros estudos adicionaram átomos de hidrogênio ao grafeno, mas isso dificulta o controle das ligações.
Para o novo estudo, pesquisadores do Instituto de Ciências Básicas (IBS) e do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST) trocaram o hidrogênio por flúor. A ideia é que, ao expor o grafeno bicamada ao flúor, as duas camadas se aproximam, criando ligações mais fortes entre si.
A equipe começou criando grafeno bicamada usando o método comprovado de deposição química de vapor (CVD), sobre um substrato feito de cobre e níquel. Em seguida, expuseram o grafeno a vapores de difluoreto de xenônio. O flúor nessa mistura adere aos átomos de carbono, fortalecendo as ligações entre as camadas de grafeno e criando uma camada ultrafina de diamante fluorado, conhecido como F-diamano.
O novo processo é muito mais simples do que outros, o que deve facilitar sua expansão. Folhas ultrafinas de diamante podem resultar em componentes eletrônicos mais resistentes, menores e mais flexíveis, especialmente como semicondutores de gap largo.
“Este método simples de fluoração funciona em temperatura próxima à ambiente e sob baixa pressão, sem o uso de plasma ou quaisquer mecanismos de ativação de gás, reduzindo assim a possibilidade de criação de defeitos”, diz Pavel V. Bakharev, primeiro autor do estudo.
Horário da publicação: 24/04/2020