L’équipe trouve le chemin du nanodiamant à partir du graphène


Le riz trouve un chemin du graphène au nanodiamant

Les chercheurs de l’Université Rice ont élargi leur théorie pour convertir le graphène en diamant ou diamant 2D. Ils ont découvert qu’un point de pression peut déclencher des liaisons entre les couches de graphène et réorganiser le réseau en diamants cubiques. Crédit photo: Pavel Sorokin

Marier deux couches de graphène est un moyen facile de former un diamant nanométrique, mais parfois plus épais, c’est mieux.

Bien que cela puisse prendre juste un peu de chaleur pour transformer une bicouche traitée du matériau ultra-mince en un réseau de diamant cubique, un peu de pression au bon endroit peut également convertir le graphène lilas.

Le processus autrement alimenté chimiquement est théoriquement possible, selon des scientifiques de l’Université Rice, qui ont publié leurs dernières réflexions sur la fabrication de diamant de haute qualité – la forme 2D du diamant – dans le journal Petit.

Les recherches menées par le théoricien des matériaux Boris Yakobson et ses collègues de la Brown School of Engineering de Rice suggèrent qu’un point de pression sur le graphène en couche mince, la forme de carbone mince en atome connue pour sa force incroyable, peut déclencher une réaction chimique de avec de l’ ou des noyaux Fluor.

À de là, le réseau en forme de diamant devrait se répandre dans tout le matériau lorsque les atomes d’hydrogène ou de fluor s’allument au-dessus et en dessous et se lient de manière covalente aux surfaces, ce qui entraîne des liaisons carbone-carbone entre les couches.

La pression exercée sur ce point – juste quelques nanomètres – est totalement inutile pour une bicouche, mais elle est nécessaire et doit être progressivement augmentée pour les films plus épais, a déclaré Yakobson. La fabrication de diamant synthétique à partir de graphite à l’échelle industrielle nécessite environ 10 à 15 gigapascals, soit 725 000 livres par pouce carré de pression.

« Seulement à l’échelle nanométrique – dans ce cas à une épaisseur nanométrique – la chimie de surface seule peut changer la thermodynamique du cristal et déplacer le point de changement de de très haute pression à pratiquement aucune pression », a-t-il déclaré.

Un film de diamant monocristallin pour l’électronique est très souhaitable. Le matériau pourrait être utilisé comme isolant durci ou comme convertisseur de chaleur pour refroidir la nanoélectronique. Il pourrait être dopé pour servir de semi-conducteur à large bande interdite dans les transistors ou comme élément dans les applications optiques.

Yakobson et ses collègues ont développé un diagramme de phase en 2014 pour montrer comment le diamant pourrait être thermodynamiquement réalisable. Il n’y a toujours pas de moyen facile de le faire, mais le nouveau travail ajoute un élément essentiel qui manquait aux recherches précédentes: un moyen de surmonter la barrière énergétique à la nucléation qui maintient la réaction sous contrôle.

« Jusqu’à présent, seul le graphène à deux couches a été converti de manière reproductible en diamant, mais par pure chimie », a déclaré Yakobson. « La combinaison avec une pincée de pression locale et la mécanochimie qu’elle suscite semble être une voie prometteuse. »

«Avec des films plus épais, la barrière augmente rapidement avec le nombre de couches», a ajouté Pavel Sorokin, co-auteur et ancien stagiaire postdoctoral chez Rice. « La pression externe peut abaisser cette barrière, mais la chimie et la pression doivent travailler ensemble pour produire un diamant 2D. »


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Plus d’information:
Sergey V.Erohin et al., Nanothermodynamics of the Chemically Induced Graphene-Diamond Transformation, Petit (2020). DOI: 10.1002 / smll.202004782

Informations sur le journal:
Petit

Fourni par Rice University

Citation: L’équipe trouve le du nanodiamond de graphène (2020, 29 octobre), consulté le 29 octobre 2020 sur https://phys.org/news/2020-10-team-path-nanodiamond-graphene.html

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