Grafenul este deja cunoscut pentru rezistența sa incredibilă, în ciuda faptului că are o grosime de doar un atom. Așadar, cum poate fi făcut și mai rezistent? Prin transformarea lui în foi de diamant, desigur. Cercetătorii din Coreea de Sud au dezvoltat acum o nouă metodă de conversie a grafenului în cele mai subțiri pelicule de diamant, fără a fi nevoie să se utilizeze presiune ridicată.
Grafenul, grafitul și diamantul sunt toate fabricate din aceeași substanță – carbon – dar diferența dintre aceste materiale constă în modul în care atomii de carbon sunt aranjați și legați împreună. Grafenul este o folie de carbon cu grosimea unui singur atom, cu legături puternice între ele pe orizontală. Grafitul este alcătuit din foi de grafen așezate una peste alta, cu legături puternice în interiorul fiecărei foi, dar legături slabe care conectează diferite foi. Iar în diamant, atomii de carbon sunt mult mai puternic legați în trei dimensiuni, creând un material incredibil de dur.
Când legăturile dintre straturile de grafen sunt întărite, acesta poate deveni o formă bidimensională de diamant, cunoscută sub numele de diaman. Problema este că, în mod normal, acest lucru nu este ușor de realizat. O metodă necesită presiuni extrem de mari și, de îndată ce această presiune este îndepărtată, materialul se transformă din nou în grafen. Alte studii au adăugat atomi de hidrogen în grafen, dar acest lucru face dificilă controlul legăturilor.
Pentru noul studiu, cercetătorii de la Institutul pentru Științe de Bază (IBS) și Institutul Național de Știință și Tehnologie din Ulsan (UNIST) au înlocuit hidrogenul cu fluor. Ideea este că, prin expunerea grafenului bistratificat la fluor, cele două straturi se apropie, creând legături mai puternice între ele.
Echipa a început prin crearea unui grafen bistratificat folosind metoda consacrată de depunere chimică în fază de vapori (CVD), pe un substrat format din cupru și nichel. Apoi, au expus grafenul la vapori de difluorură de xenon. Fluorul din acest amestec se lipește de atomii de carbon, întărind legăturile dintre straturile de grafen și creând un strat ultrasubțire de diamant fluorinat, cunoscut sub numele de F-diaman.
Noul proces este mult mai simplu decât altele, ceea ce ar trebui să faciliteze scalarea. Foile ultrasubțiri de diamant ar putea produce componente electronice mai puternice, mai mici și mai flexibile, în special ca semiconductor cu intersecție largă.
„Această metodă simplă de fluorurare funcționează la temperatura camerei și sub presiune scăzută, fără utilizarea plasmei sau a altor mecanisme de activare a gazelor, reducând astfel posibilitatea de a crea defecte”, spune Pavel V. Bakharev, primul autor al studiului.
Data publicării: 24 aprilie 2020