Grafén je už známy svojou neuveriteľnou pevnosťou, napriek tomu, že má hrúbku len jedného atómu. Ako ho teda možno ešte viac zosilniť? Samozrejme, premenou na diamantové pláty. Výskumníci v Južnej Kórei teraz vyvinuli novú metódu na premenu grafénu na najtenšie diamantové filmy bez nutnosti použitia vysokého tlaku.
Grafén, grafit a diamant sú vyrobené z tej istej látky – uhlíka – ale rozdiel medzi týmito materiálmi spočíva v tom, ako sú atómy uhlíka usporiadané a spojené. Grafén je vrstva uhlíka, ktorá je hrubá len jeden atóm, so silnými horizontálnymi väzbami medzi nimi. Grafit sa skladá z grafénu naskladaných na sebe, pričom v každej vrstve sú silné väzby, ale medzi jednotlivými listami sú slabé väzby. A v diamante sú atómy uhlíka oveľa silnejšie spojené v troch rozmeroch, čím vzniká neuveriteľne tvrdý materiál.
Keď sa väzby medzi vrstvami grafénu posilnia, môže sa z neho stať 2D forma diamantu známa ako diamán. Problém je, že to zvyčajne nie je jednoduché. Jeden spôsob vyžaduje extrémne vysoký tlak a hneď ako sa tento tlak odstráni, materiál sa vráti späť do grafénu. Iné štúdie pridali do grafénu atómy vodíka, ale to sťažuje kontrolu väzieb.
V rámci novej štúdie výskumníci z Inštitútu pre základné vedy (IBS) a Národného inštitútu vedy a techniky v Ulsane (UNIST) vymenili vodík za fluór. Myšlienka spočíva v tom, že vystavením dvojvrstvového grafénu fluóru sa tieto dve vrstvy zblížia a vytvoria sa medzi nimi silnejšie väzby.
Tím začal vytvorením dvojvrstvového grafénu pomocou osvedčenej metódy chemického nanášania z pár (CVD) na substrát vyrobený z medi a niklu. Potom grafén vystavili parám difluoridu xenónu. Fluór v tejto zmesi sa prilepí na atómy uhlíka, čím posilní väzby medzi vrstvami grafénu a vytvorí ultratenkú vrstvu fluórovaného diamantu, známeho ako F-diamán.
Nový proces je oveľa jednoduchší ako iné, čo by malo uľahčiť jeho zväčšenie. Ultratenké diamantové plátky by mohli viesť k silnejším, menším a flexibilnejším elektronickým súčiastkam, najmä ako polovodič so širokou medzerou.
„Táto jednoduchá metóda fluorácie funguje pri teplote blízkej izbovej teplote a za nízkeho tlaku bez použitia plazmy alebo akýchkoľvek mechanizmov aktivácie plynu, čím sa znižuje možnosť vzniku defektov,“ hovorí Pavel V. Bakharev, prvý autor štúdie.
Čas uverejnenia: 24. apríla 2020