盡管石墨烯只有一個(gè)原子厚，卻以其令人難以置信的強(qiáng)度而聞名。那么如何使其變得更強(qiáng)大？當(dāng)然，一種方法是將其變成鉆石。韓國(guó)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種新方法，可以將石墨烯轉(zhuǎn)化為最薄的金剛石薄膜，而無(wú)需使用高壓。

石墨烯、石墨和金剛石都是由同一種元素——碳構(gòu)成的，但這些材料之間的區(qū)別在于碳原子是如何排列和結(jié)合在一起的。它們之間在水平方向上具有牢固的鍵合。石墨由彼此堆疊的石墨烯片組成，每片內(nèi)部均具有牢固的鍵合，而薄弱的鍵則連接不同的片。而在金剛石中，碳原子在三維空間中的聯(lián)系更加緊密，形成了一種難以置信的堅(jiān)硬材料。

當(dāng)石墨烯層之間的鍵增強(qiáng)時(shí)，它可以成為二維形式的金剛石。但這通常不容易做到。一種方法是使用極高的壓力，但是一旦除去該壓力，材料就會(huì)恢復(fù)為石墨烯。其他研究已經(jīng)在石墨烯中添加了氫原子，但這使控制鍵變得困難。

在這項(xiàng)新的研究中，基礎(chǔ)科學(xué)研究所（IBS）和蔚山國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究所（UNIST）的研究人員用氫換氟。這個(gè)想法是，通過(guò)將雙層石墨烯暴露在氟蒸汽中，使兩層石墨烯更緊密地結(jié)合在一起，在它們之間形成更強(qiáng)的鍵。

△石墨烯（左）和F - diamane（右）之間

研究小組首先在由銅和鎳制成的基底上，采用化學(xué)氣相沉積（CVD）方法制備雙層石墨烯。然后，他們將石墨烯暴露在二氟化氙蒸汽中。這種混合物中的氟附著在碳原子上，加強(qiáng)了石墨烯層之間的結(jié)合，形成了一層超薄的氟化金剛石層，稱為F-diamane。

新的制備過(guò)程比其他方法簡(jiǎn)單得多，超薄的金剛石片可以用來(lái)制造出更堅(jiān)固、更小、更靈活的電子元件，尤其是作為寬間隙半導(dǎo)體。

這項(xiàng)研究的作者Pavel V.Bakharev說(shuō)：“這種簡(jiǎn)單的氟化方法可以在接近室溫和低壓下工作，而無(wú)需使用等離子體或任何氣體活化機(jī)制，因此降低了產(chǎn)生缺陷的可能性?！薄?/p>

石墨烯是具有蜂窩晶格的單原子層厚的層狀碳材料，由于其出色的性能以及在電子和光子設(shè)備中的各種應(yīng)用而備受關(guān)注?；瘜W(xué)氣相沉積法（CVD）是大規(guī)模制備高質(zhì)量和高均勻性的石墨烯薄膜的最有效技術(shù)。近日，韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所（IBS） Rodney S. Ruoff團(tuán)隊(duì)總結(jié)了CVD法生長(zhǎng)石墨烯的研究進(jìn)展。

責(zé)任編輯：gt