Grafen je že znan po svoji neverjetno trdnosti, čeprav je debel le en atom. Kako ga torej lahko naredimo še močnejšega? Seveda s pretvorbo v diamantne plošče. Raziskovalci v Južni Koreji so zdaj razvili novo metodo za pretvorbo grafena v najtanjše diamantne filme, ne da bi pri tem uporabili visok tlak.
Grafen, grafit in diamant so vsi narejeni iz iste snovi – ogljika – vendar je razlika med temi materiali v tem, kako so atomi ogljika razporejeni in povezani med seboj. Grafen je plast ogljika, debela le en atom, z močnimi vodoravnimi vezmi med njimi. Grafit je sestavljen iz grafenskih plasti, zloženih druga na drugo, z močnimi vezmi znotraj vsake plasti, šibke pa povezujejo različne plasti. V diamantu pa so atomi ogljika veliko močneje povezani v treh dimenzijah, kar ustvarja neverjetno trd material.
Ko se vezi med plastmi grafena okrepijo, lahko ta postane dvodimenzionalna oblika diamanta, znana kot diaman. Težava je v tem, da to običajno ni enostavno. En način zahteva izjemno visoke tlake in takoj ko se ta tlak odstrani, se material vrne nazaj v grafen. Druge študije so grafenu dodale atome vodika, vendar je to otežilo nadzor vezi.
Za novo študijo so raziskovalci na Inštitutu za temeljne znanosti (IBS) in Ulsanskem nacionalnem inštitutu za znanost in tehnologijo (UNIST) zamenjali vodik s fluorom. Ideja je, da z izpostavitvijo dvoslojnega grafena fluoru se obe plasti zbližata in ustvarijo močnejše vezi med njima.
Ekipa je začela z ustvarjanjem dvoslojnega grafena z uporabo preizkušene metode kemičnega nanašanja s paro (CVD) na substrat iz bakra in niklja. Nato so grafen izpostavili hlapom ksenonovega difluorida. Fluor v tej mešanici se oprime atomov ogljika, okrepi vezi med plastmi grafena in ustvari ultra tanko plast fluoriranega diamanta, znanega kot F-diaman.
Novi postopek je veliko enostavnejši od drugih, kar bi moralo omogočiti relativno enostavno povečanje obsega. Ultratanke diamantne plošče bi lahko omogočile močnejše, manjše in bolj fleksibilne elektronske komponente, zlasti kot polprevodnik s široko režo.
»Ta preprosta metoda fluoriranja deluje pri skoraj sobni temperaturi in pod nizkim tlakom brez uporabe plazme ali kakršnih koli mehanizmov za aktivacijo plina, s čimer se zmanjša možnost nastanka napak,« pravi Pavel V. Bakharev, prvi avtor študije.
Čas objave: 24. april 2020