Les chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode pour convertir le graphène en film de diamant
Le graphène est déjà connu pour être incroyablement résistant, bien qu’il n’ait qu’un seul atome d’épaisseur. Alors, comment le rendre encore plus résistant ? En le transformant en feuilles de diamant, bien sûr. Des chercheurs sud-coréens ont maintenant mis au point une nouvelle méthode pour convertir le graphène en couches de diamant les plus minces, sans avoir à utiliser de pression élevée.
Le graphène, le graphite et le diamant sont tous faits de la même matière – de carbone – mais la différence entre ces matériaux réside dans la façon dont les atomes de carbone sont disposés et liés ensemble. Le graphène est une feuille de carbone d’un seul atome d’épaisseur, avec de fortes liaisons horizontales entre elles. Le graphite est constitué de feuilles de graphène empilées les unes sur les autres, avec des liaisons solides à l’intérieur de chaque feuille, mais des liaisons faibles reliant différentes feuilles. Et dans le diamant, les atomes de carbone sont beaucoup plus fortement liés en trois dimensions, créant un matériau incroyablement dur.
Lorsque les liens entre les couches de graphène sont renforcés, il peut devenir une forme 2D de diamant connue sous le nom de diamane. Le problème, c’est que ce n’est normalement pas facile à faire. L’une d’entre elles exige des pressions extrêmement élevées, et dès que cette pression est éliminée, le matériau redevient du graphène. D’autres études ont ajouté des atomes d’hydrogène au graphène, mais cela rend difficile le contrôle des liaisons.
Pour la nouvelle étude, les chercheurs de l’Institut des sciences fondamentales (IBS) et de l’Institut national des sciences et technologies d’Ulsan (UNIST) ont remplacé l’hydrogène par le fluor. L’idée est qu’en exposant le graphène bicouche au fluor, il rapproche les deux couches, créant des liens plus forts entre elles.
Une comparaison entre le graphène (à gauche) et le F-diamane (à droite) montre que les couches se rapprochent.
L’équipe a commencé par créer du graphène bicouche en utilisant la méthode éprouvée du dépôt chimique en phase vapeur (CVD), sur un substrat en cuivre et en nickel. Ensuite, ils ont exposé le graphène à des vapeurs de difluorure de xénon. Le fluor contenu dans ce mélange adhère aux atomes de carbone, renforçant les liens entre les couches de graphène et créant une couche ultrafine de diamant fluoré, appelée F-diamane.
Le nouveau processus est beaucoup plus simple que les autres, ce qui devrait le rendre relativement facile à étendre. Des feuilles de diamant ultrafines pourraient donner des composants électroniques plus résistants, plus petits et plus flexibles, en particulier en tant que semi-conducteurs à large espacement.
« Cette méthode de fluoration simple fonctionne à une température proche de la température ambiante et sous basse pression sans l’utilisation de plasma ou de mécanismes d’activation de gaz, ce qui réduit la possibilité de créer des défauts « , explique Pavel V. Bakharev, le premier auteur de l’étude.
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