p Diamante atomicamente fino, também chamado de diamane, é um alótropo de carbono bidimensional e tem atraído considerável interesse científico devido às suas propriedades físicas potenciais. Contudo, estudos anteriores sugerem que filmes de diamante atomicamente finos não são alcançáveis ​​em um estado primitivo porque os diamantes possuem uma estrutura cristalina tridimensional e carecem de estabilidade química quando desbastados até a espessura da célula unitária do diamante devido às ligações sp3 pendentes. A funcionalização química dos carbonos superficiais com grupos químicos específicos foi considerada necessária para estabilizar a estrutura bidimensional, tais como hidrogenação de superfície ou fluoração, e vários substratos também foram usados ​​nestas tentativas de síntese. Mas todas essas tentativas mudam a composição dos filmes de diamante, quer dizer, a síntese bem-sucedida de um diamane puro até agora não foi alcançada. p Regular o processo de transição de fase de materiais de carbono sob alta pressão e alta temperatura é sempre um método direto para obter a diamantação. Aqui, uma equipe de cientistas liderada pelos drs. Feng Ke e Bin Chen do HPSTAR (o Centro de Pesquisa Avançada de Ciência e Tecnologia de Alta Pressão) usaram esta abordagem direta, diamantação de grafeno de poucas camadas esfoliado mecanicamente por compressão, para sintetizar o tão procurado filme de diamane. O estudo é publicado em Nano Letras .

p O processo de diamanteização é geralmente acompanhado por uma abertura de uma lacuna de energia e um aumento dramático da resistência devido à re-hibridização sp2-sp3 entre os átomos de carbono. "As medições de transporte elétrico in situ de grafeno de poucas camadas são difíceis de realizar sob alta pressão, "disse Feng Ke." No entanto, usando nossa técnica de microfiação baseada em fotolitografia recentemente desenvolvida para preparar eletrodos de filme em uma superfície de diamante para medições de resistência, somos capazes de estudar a transição de diamantação sp2-sp3 induzida por pressão de grafeno esfoliado mecanicamente com espessura de camada variando de 12 a bicamada em temperatura ambiente. "

p Seus estudos demonstram que o h-diamane puro pode ser sintetizado comprimindo a tricamada e o grafeno mais espesso acima de 20 GPa em temperatura ambiente, que, uma vez sintetizado, pode ser preservado para cerca de 1,0 GPa após a descompressão. "A absorção óptica revela que h-diamane tem um gap de energia de 2,8 ± 0,3 eV, e outros cálculos de estrutura de banda confirmam um gap indireto de 2,7-2,9 eV, "explicou o co-autor Lingkong Zhang, um Ph.D. estudante da HPSTAR. "Comparado ao grafeno sem intervalos, semicondutor h-diamane oferece possibilidades empolgantes para dispositivos eletrônicos baseados em carbono. "

p As medições de XRD mostraram que a transição de algumas camadas de grafeno para h-diamane é uma transição estrutural gradual, o que ajuda a entender o aumento contínuo da resistência e a diminuição da absorbância na tricamada e no grafeno mais espesso com pressão acima da pressão de transição. Cálculos teóricos indicam que um h-diamane orientado é energeticamente estável e tem uma entalpia mais baixa do que seu precursor de grafeno de poucas camadas acima da pressão de transição.

p "Como a descoberta do grafeno, nanotubos de carbono, fulerenos, e outros novos alótropos de carbono, a realização de um diamane imaculado representa outra conquista emocionante na ciência dos materiais, "acrescentou o Dr. Bin Chen, "O tratamento térmico em alta pressão pode ser útil para preservar um h-diamane intocado à pressão ambiente, como sugerido a partir do método de alta temperatura e alta pressão para sintetizar um diamante h apagável sob pressão. Os desafios ainda permanecem para alcançar a preservação e aplicações industriais de diamane. "