فلوروگرافن، نازک‌ترین ماده‌ی عایق در جهان

اخیراً محققان ترکیب جدیدی از گرافن را ساخته‌اند که از گرافن محکم‌تر و فاقد اما هدایت الکتریکی است. این ترکیب فلوروگرافن نام دارد. این ماده به‌نوان نازک‌ترین عایق جهان شناخته می‌شود.

یکی از خواص گرافن هدایت الکتریکی بالای آن است؛ به‌طوری که رسانایی الکتریکی آن
مانند مس است. اخیراً محققان ترکیب جدیدی از گرافن را ساخته‌اند که از گرافن
محکم‌تر و فاقد اما هدایت الکتریکی است. این ترکیب فلوروگرافن نام دارد. این ماده
به‌نوان نازک‌ترین عایق جهان شناخته می‌شود.

گرافن به ورقه‌ای از اتم‌های کربن گفته می‌شود که به شکل لانه‌ی زنبور است. ابر
الکترونی موجود در بالا و پایین این ورقه موجب هدایت الکتریکی آن می‌شود. یک گروه
تحقیقاتی در دانشگاه منچستر موفق به اتصال اتم‌های فلئور به تک تک اتم‌های کربن در
ساختار گرافن شدند که منجر به از بین رفتن ابر الکترونی شدند. با این کار هدایت
الکتریکی گرافن از بین می‌رودرفت؛ اما ساختار آن از هم نمی‌پاشد. پیش از این، آنها
اتم‌های هیدروژن را به گرافن افزوده بودند، اما ماده‌ی حاصله در دمای بالا ناپایدار
بود.

راهول نایر، از دانشگاه منچستر، می‌گوید که فلوروگرافن نازک‌ترین ماده‌ی عایق جهان
است که با اتصال اتم‌های فلئور به گرافن ایجاد می‌شود. این اولین مشتق استوکیومتری
گرافن و در واقع یک نیمه‌هادی با پهنای باند هدایت بالاست. این ماده از نظر مکانیکی
بسیار محکم و از نظر شیمیایی و گرمایی پایدار است. ویژگی‌های این ماده بسیار شبیه
تفلون است؛ به‌طوری که به آن تفلون دوبعدی می‌گویند.

ساخت این ماده ساده نیست، زیرا فلئور ماده‌ی بسیار فعالی است که تقریباً با هر چیزی
واکنش می‌دهد. اولین چالش در تولید این ماده، افزودن فلئور به گرافن است؛ البته
بدون اینکه آسیبی در سطح ایجاد شود. برای حل این مشکل فرایند فلئوردار کردن در دمای
بالا انجام شده و در زیر گرافن نیز از یک گرید خنثی استفاده شد.

محققان پیش‌بین می‌کنند که از این فلوروگرافن‌ها در صنعت الکترونیک استفاده شود و
در نهایت منجر به بهبود کیفیت محصولات آن شود. از دیگر مصارف این ماده، می‌توان به
استفاده از آن به‌عنوان مانع تونل و عایق در الکترونیک آلی اشاره کرد. علاوه ‌بر
این می‌توان در ال‌ای‌دی‌ها ونمایشگرها نیز از آنها بهره جست.

یکی از ویژگی‌های این پروژه این است که در انجام آن از گروه‌های تحقیقاتی متعددی از
کشورهای مختلفی نظیر چین(آزمایشگاه ملی علم مواد شانگهای)، هلند(دانشگاه رادبوند)،
لهستان( مؤسسه‌ی فناوری مواد الکترونیک) و روسیه(موسسه‌ی شیمی معدنی نیکولاف)
استفاده شده‌است. چنین همکاری وسیعی شرایط را برای تحقیق روی فلوروگرافن فراهم
کرده‌است.