团队从石墨烯中找到纳米金刚石的途径

结合两层石墨烯是形成纳米级金刚石的简单途径，但有时越厚越好。虽然将经过处理的超薄材料双层转化为金刚石立方晶格可能只需要一点热量，但在适当位置施加一点压力也可以转化少层石墨烯。

根据莱斯大学的科学家们的说法，化学驱动的过程在理论上是可能的，他们在Small杂志上发表了他们关于制造高质量金刚石(二维形式的金刚石)的最新想法。

由材料理论家鲍里斯·雅科布森 (Boris Yakobson) 及其同事在莱斯大学布朗工程学院领导的研究表明，在几层石墨烯上施加了精确的压力，石墨烯是一种以其惊人强度而闻名的原子薄形式的碳，可以使表面与氢或氟。

从那里，当氢或氟原子在顶部和底部点燃并与表面共价结合时，金刚石状晶格应该在整个材料中传播，促进层之间的碳 - 碳连接。

Yakobson 说，施加在那个点上的压力——小到几纳米——对于双层来说是完全没有必要的，但对于较厚的薄膜来说是必需的并且必须逐渐增强。以工业规模从块状石墨制造合成金刚石需要大约 10-15 吉帕，或每平方英寸 725,000 磅的压力。

“只有在纳米级——在这种情况下，在纳米厚度——表面化学才有可能改变晶体的热力学，将相变点从非常高的压力转变为几乎没有压力，”他说。

非常需要用于电子产品的单晶金刚石薄膜。该材料可用作硬化绝缘体或用作冷却纳米电子器件的热转换器。它可以掺杂用作晶体管中的宽带隙半导体，或用作光学应用中的元件。

Yakobson 和他的同事在 2014 年开发了一个相图，以展示金刚石在热力学上的可行性。仍然没有简单的方法来实现它，但新工作增加了早期研究所缺乏的一个关键组成部分：一种克服成核能量障碍的方法，以控制反应。

“到目前为止，只有双层石墨烯被可重复地转化为金刚石，但通过纯粹的化学反应，”Yakobson 说。“将它与局部压力和它触发的机械化学结合起来，似乎是一条有前途的尝试途径。”

“在较厚的薄膜中，屏障随着层数的增加而迅速上升，”共同作者和前赖斯博士后助理 Pavel Sorokin 补充道。“外部压力可以减少这种障碍，但化学和压力必须共同作用才能产生二维钻石。”