O grafeno já é conhecido por sua incrível resistência, apesar de ter apenas um átomo de espessura. Então, como torná-lo ainda mais resistente? Transformando-o em lâminas de diamante, é claro. Pesquisadores na Coreia do Sul desenvolveram um novo método para converter grafeno em filmes de diamante extremamente finos, sem a necessidade de usar alta pressão.
Grafeno, grafite e diamante são todos feitos da mesma substância – carbono – mas a diferença entre esses materiais reside na forma como os átomos de carbono estão dispostos e ligados entre si. O grafeno é uma folha de carbono com apenas um átomo de espessura, com fortes ligações horizontais entre eles. A grafite é composta por folhas de grafeno empilhadas umas sobre as outras, com fortes ligações dentro de cada folha, mas ligações fracas conectando as diferentes folhas. 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 diamano. O problema é que isso normalmente não é fácil de fazer. Um método requer pressões extremamente altas e, assim que essa pressão é removida, o material retorna à forma 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) substituíram o hidrogênio por flúor. A ideia é que, ao expor o grafeno bicamada ao flúor, as duas camadas se aproximem, criando ligações mais fortes entre elas.
A equipe começou criando grafeno bicamada usando o método consagrado de deposição química de vapor (CVD), em um substrato de cobre e níquel. Em seguida, expuseram o grafeno a vapores de difluoreto de xenônio. O flúor nessa mistura se liga aos átomos de carbono, fortalecendo as ligações entre as camadas de grafeno e criando uma camada ultrafina de diamante fluorado, conhecida como F-diamano.
O novo processo é muito mais simples do que outros, o que deve facilitar bastante a sua ampliação. Folhas ultrafinas de diamante podem resultar em componentes eletrônicos mais resistentes, menores e mais flexíveis, principalmente como semicondutores de banda proibida larga.
“Este método simples de fluoração funciona a uma temperatura próxima da ambiente e sob baixa pressão, sem a utilização de plasma ou quaisquer mecanismos de ativação por gás, reduzindo assim a possibilidade de criação de defeitos”, afirma Pavel V. Bakharev, primeiro autor do estudo.
Data da publicação: 24/04/2020