Nejtenčí izolant na světě

I když je grafen považován za materiál s velkým počtem „nej,“ jeho aplikace v elektronice je  značně omezená. Proto se hledají jeho deriváty, které by měly vlastnosti více vyhovující  dnešním technologiím.

Fluorografen je derivát grafenu, kde je na každém uhlíku navázaný fluor, střídavě nad a pod  grafenem.  V  případě,  že  je  grafen  jen  částečně  nafluorovaný,  hovoří  se  o  fluorovaném  grafenu.  První  experimentálně  prokázané metody  pro  výrobu fluorografenu (dále  jen  FG)  byly publikované v  roce 2010. Získat nepoškozený krystal FG mechanickou cestou (jak se  například získává čistý grafen) je velice obtížné, protože jednotlivé vrstvy grafit fluorid jsou  k sobě vázané pevněji, než je tomu u čistého grafitu. Jednou z metod jak získat FG je nechat  grafen  vystavený  atmosféře  XeF2,  kdy  se  po  působení  této  atmosféry  na  grafen  zachová  nepoškozená mřížka grafenu, ale  ke každému uhlíku se naváže fluor.
Jelikož uhlík má nyní k vazbě využitý i čtvrtý elektron, přešel do hybridizace sp3 , čímž došlo  k  degeneraci  planárního  charakteru  grafenu  a  celková  šířka  grafenu  se  zmenšila  a  oblak  elektronů, který způsobuje vodivost grafenu, byl narušen. I když je grafen znám jako nejtenčí  vodič, fluorografen je na druhou stranu nejtenčí známý izolant.

Asi každého napadne, že vytvořit ideální polovodič bychom mohli řízenou změnou poměru  uhlíků a fluoru, tedy navázat fluor jen na některé uhlíky. Problém je,že izolační schopnosti  fluorovaného grafenu rostou exponenciálně s počtem navázaných fluorů a pokud nejsou  nasubstiovány všechny uhlíky, dochází rychleji k teplotnímu rozkladu zpět na grafen, než je  tomu u plně nasubstiovaného flurografenu, který se rozkládá až při teplotě 400 ᵒC. I když v  teplotní stabilitě je podobný jako nám známý teflon, polytetrafluor ethylen, je FG více  reaktivní. Vazba C – F je obecně dosti pevná, ale FG  stačí vystavit KI a fluory se „oholí“ z  grafenu, přechodně se zde vyskytne jod navázaný na uhlících, ale tento stav je opravdu jen  přechodný, protože s rostoucím protonovým číslem halogenů jejich vazba s uhlíkem slábne, a  u jodu je velmi slabá. Výhodou této vlastnosti je, že podobnou cestou je v budoucnosti možné  připravit další deriváty, které možná jednou budou obsahovat všechny naše počítače.

Martin Vondrák, 4.B

Napsat komentář