Преобразование графена в алмазную пленку без высокого давления

Источник «ECONET» / фото - «econet.ua» 11.12.2019 19:32

Исследователи Центра многомерных углеродных материалов (CMCM) при Институте фундаментальных наук (IBS, Южная Корея) сообщили о первых экспериментальных наблюдениях химически индуцированного превращения двухслойного графена большой площади в самый тонкий алмазоподобный материал в условиях умеренного давления и температуры.

Этот гибкий и прочный материал представляет собой широкополосный полупроводник и, следовательно, обладает потенциалом для промышленного применения в нанооптике, наноэлектронике и может служить многообещающей платформой для микро- и наноэлектромеханических систем.

Алмаз, карандашный графит и графен состоят из одних и тех же строительных блоков: атомов углерода (С). Тем не менее, именно конфигурация связей между этими атомами имеет принципиальное значение. В алмазе атомы углерода прочно связаны во всех направлениях и создают чрезвычайно твердый материал с исключительными электрическими, термическими, оптическими и химическими свойствами. В карандаше атомы углерода расположены в виде стопки листов, и каждый лист представляет собой графен. Сильные углерод-углеродные (CC) связи составляют графен, но слабые связи между листами легко ломаются и частично объясняют, почему карандашный проводник мягкий. Создание межслойной связи между слоями графена образует двумерный материал, похожий на тонкие алмазные пленки, известный как диаман, со многими превосходными характеристиками.

Предыдущие попытки превратить двухслойный или многослойный графен в диаман основывались на добавлении атомов водорода или высоком давлении. В первом случае химическую структуру и конфигурацию связей сложно контролировать и характеризовать. В последнем случае сброс давления заставляет образец возвращаться обратно в графен. Природные алмазы также выкованы при высокой температуре и давлении, глубоко внутри Земли. Однако ученые IBS-CMCM испробовали другой подход.

Команда разработала новую стратегию, способствующую образованию диамана, подвергая двухслойный графен фторированию (F) вместо водорода. Они использовали пары дифторида ксенона (XeF2) в качестве источника F, и высокое давление не требовалось. В результате получается ультратонкий алмазоподобный материал, а именно монослой фторированного алмаза: F-диаман, с межслойными связями и F снаружи.

«Этот простой метод фторирования работает при температуре, близкой к комнатной, и при низком давлении, без использования плазмы или каких-либо механизмов активации газа, следовательно, уменьшает вероятность создания дефектов», - отмечает Павел В. Бахарев. «Мы обнаружили, что мы можем получить отдельно стоящий монослойный алмаз, перенеся F-диаман из подложки CuNi (111) в сетку просвечивающего электронного микроскопа, а затем еще один раунд умеренного фторирования», - говорит Минг Хуанг, один из первых авторов. ,
Родни С. Руофф, директор CMCM и профессор Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST), отмечает, что эта работа может породить во всем мире интерес к диаманам, самым тонким алмазоподобным пленкам, электронные и механические свойства которых можно настраивать, изменяя терминирование поверхности с использованием методов нанопокрытия и / или реакции замещения. Он также отмечает, что такие диамановые пленки могут также в конечном итоге обеспечить путь к монокристаллическим алмазным пленкам очень большой площади.

Новость на сайте «ECONET» / Интересные / 2019-12-11T19:32:00+03:00 / 383

Другие новости / Интересные

Интересные