Графен уже известен своей невероятной прочностью, несмотря на то, что он всего в один атом толщиной. Так как же его можно сделать еще прочнее? Конечно, превратив его в листы алмаза. Исследователи из Южной Кореи разработали новый метод преобразования графена в тончайшие алмазные пленки без необходимости использования высокого давления.
Графен, графит и алмаз сделаны из одного и того же вещества — углерода, — но разница между этими материалами заключается в том, как атомы углерода расположены и связаны друг с другом. Графен — это лист углерода толщиной всего в один атом, с сильными связями между ними по горизонтали. Графит состоит из листов графена, уложенных друг на друга, с сильными связями внутри каждого листа, но слабыми, соединяющими разные листы. А в алмазе атомы углерода гораздо сильнее связаны в трех измерениях, создавая невероятно твердый материал.
Когда связи между слоями графена усиливаются, он может стать двумерной формой алмаза, известной как диаман. Проблема в том, что это обычно нелегко сделать. Один способ требует чрезвычайно высокого давления, и как только это давление снимается, материал возвращается обратно в графен. Другие исследования добавляли атомы водорода в графен, но это затрудняет контроль связей.
Для нового исследования ученые из Института фундаментальных наук (IBS) и Национального института науки и технологий Ульсана (UNIST) заменили водород на фтор. Идея заключается в том, что, подвергая двухслойный графен воздействию фтора, он сближает два слоя, создавая более прочные связи между ними.
Команда начала с создания двухслойного графена с использованием проверенного метода химического осаждения из паровой фазы (CVD) на подложке из меди и никеля. Затем они подвергли графен воздействию паров дифторида ксенона. Фтор в этой смеси прилипает к атомам углерода, укрепляя связи между слоями графена и создавая сверхтонкий слой фторированного алмаза, известного как F-диаман.
Новый процесс намного проще других, что должно сделать его относительно простым для масштабирования. Сверхтонкие листы алмаза могут использоваться для более прочных, меньших и гибких электронных компонентов, особенно в качестве широкозонного полупроводника.
«Этот простой метод фторирования работает при температуре, близкой к комнатной, и при низком давлении без использования плазмы или каких-либо механизмов активации газа, поэтому снижается вероятность создания дефектов», — говорит Павел В. Бахарев, первый автор исследования.
Время публикации: 24-04-2020