Графен превратили в алмазную пленку
Москва, 09:59, 10 Дек 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из южнокорейского Университета основных наук (УОН) показали, как, при умеренных условиях, получить сверхтонкую бриллиантовую пленку из графена.
Получился гибкий, прочный полупроводник с широкой запрещенной зоной, подходящий для нанооптики, нано- и микро-электрохимических систем, сообщает sciencedaily.com. Материал описан в Nature Nanotechnology.
В бриллианте атомы углерода прочно скреплены во всех направлениях, в графите формируют стопки легко разделяющихся графеновых листов. При объединении они формируют двумерный материал диаман, напоминающий алмазные пленки. Прошлые попытки получить его основывались на введении водорода или использовании высокого давления. В первом случае не удавалось управлять структурой материала. Во втором, снижение давления вело к превращению образца обратно в графен.
Команда УОН использовала другой подход. Ученые получили диаман из двухслойного графена, воздействуя на него фтором. Команда использовала пары дифторида ксенона (XeF2) и высокое давление для производства сверхтонкого материала, фторированного алмазного монослоя или F-диамана. Графен предварительно выращивали с помощью химического осаждения из паровой фазы на пленке из монокристаллического сплава CuNi(111).
Полученные связи C-F было легко охарактеризовать и отличить от С-С. Команда проанализировала образец через 12, 6 и 2-3 часа после фторирования. Спектроскопия и просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) позволили доказать, что добавление фтора на двухслойный графен при определенных, воспроизводимых условиях ведет к формированию F-диамана. Изначально, расстояние между листами составляло 3,34 ангстрема. После появления межслойных связей, оно уменьшилось до 1,93-2,18 А, как предсказывали теоретические исследования.
«Простое фторирование эффективно почти при комнатной температуре и низком давлении без дополнительных средств активации. Это снижает вероятность появления дефектов», — сказал Павел В. Бахарев, первый и ответственный автор.
Из F-диамана легко получить взвесь.
«Мы изготовили свободно стоящий монослой, перенося материал с CuNi(111) на решетку ПЭМ с помощью дополнительного легкого фторирования», — сказал Мин Хуан, один из первых авторов.
Команда уверена, что результаты проекта привлекут мировой интерес к диаманам, чьи электронные и механические свойства настраиваются для разных задач. Материалы могут открыть путь к монокристаллическим алмазным пленкам большой площади.
