石墨烯、石墨和金剛石都是由同樣的材料--碳--制成，但這些材料的區(qū)別在于碳原子的排列和結(jié)合方式。石墨烯是一層只有一個(gè)原子厚度的碳層，它們之間有很強(qiáng)的水平鍵。石墨是由一層一層堆疊起來(lái)的石墨烯片構(gòu)成，每一層內(nèi)部都有強(qiáng)鍵，不同的層則由弱鍵連接。在金剛石中，碳原子在三維空間中緊密相連進(jìn)而形成了一種讓人難以置信的堅(jiān)硬材料。

當(dāng)石墨烯層間的鍵合被加強(qiáng)時(shí)，它就會(huì)變成一種2D形式的金剛石，被稱為diamane。問題是通常情況下很那做到。其中一種方法需要極高的壓力，一旦壓力消失，材料就會(huì)還原成石墨烯。其他研究則需要在石墨烯中加入氫原子，但這會(huì)讓對(duì)鍵的控制變得困難。

在這項(xiàng)新研究中，基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)和Ulsan國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究所(UNIST)的研究人員將氫換成了氟。他們的想法是通過將雙層石墨烯暴露在氟原子中，通過這種方式使得兩層石墨烯更緊密地結(jié)合在一起從而形成更強(qiáng)的化學(xué)鍵。

研究小組首先利用了化學(xué)氣相沉積(CVD)的可靠方法在銅和鎳基板上制備雙層石墨烯。然后他們將石墨烯暴露在二氟化氙的蒸汽中。此時(shí)，混合物中的氟原子會(huì)粘附在碳原子上，從而起到加強(qiáng)石墨烯層之間鍵合、形成一層超薄氟化金剛石即F-diamane的作用。

新流程比以往其他流程要簡(jiǎn)單得多，這應(yīng)該會(huì)讓其相對(duì)容易擴(kuò)展。超薄金剛石則可以制成更堅(jiān)固、更小、更靈活的電子元件尤其是作為寬間隙半導(dǎo)體。

該項(xiàng)研究首席作者Pavel V. Bakharev指出，這種簡(jiǎn)單的氟化法能在接近室溫和低壓下工作且無(wú)需使用等離子體或任何氣體激活機(jī)制，因此這大大降低了產(chǎn)生缺陷的可能性。

相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《Nature Nanotechnology》上。