تولید الماس با گرافن

[ERF@N]

پژوهشگران آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده (SLAC) در دانشگاه استنفورد در حین آزمایش هیدروژناسیون گرافن روی بستر پلاتین دریافتند که می‌توان از این روش برای تولید الماس استفاده کرد.

با این روش می‌توان لایه‌های نازک الماس را برای مصارف مختلف نظیر ساخت ابزار، ادوات الکترونیکی و حسگرها به کار برد.

این گروه تحقیقاتی، یک ورق چند لایه گرافنی را روی بستر فلزی قرار داده، سپس آن را در معرض هیدروژن گذاشتند. واکنشی که صورت گرفت بسیار جالب توجه بود، زیرا لایه گرافنی تغییر شکل داد و تبدیل به لایه نازکی از جنس الماس شد.

سارپ کایا از محققان این پروژه می‌گوید: ما با انجام این آزمایش‌ها نشان دادیم که هیدروژنه کردن گرافن می‌تواند موجب تغییر ساختار آن شده و انتقال فاز از گرافن به الماس انجام شود.

گرافن و الماس هر دو از کربن ساخته شده‌اند، اما تفاوت‌های بسیاری در کاربرد این دو ماده وجود دارد. از نظر ساختاری گرافن از چیدمان لایه‌ای اتم‌های کربن تشکیل شده؛ اما در الماس، پیوندهای میان اتم‌های کربنی با قدرت بالایی به یکدیگر متصل شده که این اتصال در سه بعد اتفاق می‌افتد.

دانشمندان مدت‌هاست که به دنبال درک و کنترل انتقال ساختاری میان اشکال مختلف کربن هستند تا بتوانند به صورت انتخابی آنها را به یکدیگر تبدیل کنند. یکی از راه‌های تبدیل گرافن به الماس اعمال فشار است؛ اما از آنجایی که گرافن پایداری بالایی دارد، باید فشاری معادل 150 هزار برابر فشار اتمسفر به آن اعمال شود تا به الماس تبدیل شود.

این گروه با استفاده از هیدروژناسیون گرافیت اقدام به تبدیل این ساختار کردند. برای این کار از زیرلایه پلاتین به عنوان حمایت کننده ورق گرافنی استفاده شد. نتایج نشان داد که هیدروژن وارد ساختار گرافن شده و موجب تغییر شکل آن می‌شود.

محققان این پروژه در ابتدا قصد نداشتند تا گرافن را به الماس تبدیل کنند، بلکه می‌خواستند با هیدروژناسیون گرافن ویژگی‌های تازه‌ای به آن ببخشند تا دامنه کاربرد آن را افزایش دهند. اما نتایج نشان داد که هیدروژن می‌تواند موجب اتصال پیوندهای کربنی میان چند لایه‌های گرافنی شود و در نهایت ساختار الماسی شکل ایجاد کند.