Grafen, tek atom kalınlığında olmasına rağmen inanılmaz derecede güçlü olmasıyla zaten biliniyor. Peki, nasıl daha da güçlü hale getirilebilir? Elbette, onu elmas tabakalara dönüştürerek. Güney Koreli araştırmacılar, yüksek basınç kullanmaya gerek kalmadan grafeni en ince elmas filmlerine dönüştürmek için yeni bir yöntem geliştirdiler.
Grafen, grafit ve elmasın hepsi aynı maddeden, yani karbondan yapılmıştır; ancak bu malzemeler arasındaki fark, karbon atomlarının nasıl düzenlendiği ve birbirine nasıl bağlandığıdır. Grafen, yatay olarak aralarında güçlü bağlar bulunan, yalnızca bir atom kalınlığında bir karbon tabakasıdır. Grafit, her bir tabaka içinde güçlü bağlar bulunan ancak farklı tabakaları birbirine bağlayan zayıf bağlara sahip, üst üste istiflenmiş grafen tabakalarından oluşur. Elmasda ise karbon atomları üç boyutlu olarak çok daha güçlü bir şekilde birbirine bağlıdır ve inanılmaz derecede sert bir malzeme oluşturur.
Grafen katmanları arasındaki bağlar güçlendirildiğinde, elmasın 2 boyutlu bir formu olan diamane'ye dönüşebilir. Sorun şu ki, bunu yapmak genellikle kolay değildir. Bir yöntem son derece yüksek basınç gerektirir ve bu basınç kaldırılır kaldırılmaz malzeme tekrar grafene dönüşür. Diğer çalışmalarda grafene hidrojen atomları eklenmiştir, ancak bu da bağların kontrolünü zorlaştırır.
Yeni çalışma için, Temel Bilimler Enstitüsü (IBS) ve Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (UNIST) araştırmacıları hidrojeni flor ile değiştirdiler. Buradaki fikir, çift katmanlı grafeni flor ile temas ettirerek iki katmanı birbirine yaklaştırmak ve aralarında daha güçlü bağlar oluşturmaktır.
Ekip, bakır ve nikelden yapılmış bir alt tabaka üzerinde, denenmiş ve güvenilir kimyasal buhar biriktirme (CVD) yöntemiyle çift katmanlı grafen oluşturarak işe başladı. Daha sonra grafeni ksenon diflorür buharlarına maruz bıraktılar. Bu karışımdaki flor, karbon atomlarına yapışarak grafen katmanları arasındaki bağları güçlendirdi ve F-diamane olarak bilinen ultra ince bir florlu elmas tabakası oluşturdu.
Yeni işlem diğerlerine göre çok daha basittir, bu da ölçeklendirilmesini nispeten kolaylaştıracaktır. Ultra ince elmas levhalar, özellikle geniş bant aralıklı yarı iletken olarak, daha güçlü, daha küçük ve daha esnek elektronik bileşenler sağlayabilir.
Çalışmanın baş yazarı Pavel V. Bakharev, "Bu basit florlama yöntemi, plazma veya herhangi bir gaz aktivasyon mekanizması kullanılmadan, oda sıcaklığına yakın ve düşük basınç altında çalışır, bu nedenle kusur oluşma olasılığını azaltır" diyor.
Yayın tarihi: 24 Nisan 2020