近日，來自美國萊斯大學和莫斯科的科學家們在美國化學學會期刊Nano Letter發(fā)表研究，利用無壓法嘗試研制超薄金剛石薄膜。

       工作人員發(fā)現，在一定條件下利用化學誘導相變的方法可以完整的生長出金剛石薄膜，而且還不需要任何壓力條件和設備。這種叫做diamane的金剛石超級薄膜擁有金剛石所有的優(yōu)越特性諸如半導體性能和熱導性能等。

       Diamane金剛石薄膜有著廣泛的應用前景，莫斯科超硬材料及新型炭材料技術所的資深研究員Sorokin說：在納米電容器中，diamane金剛石薄膜可以用作超薄電介質硬膜；在納米電子器件中用作納米零部件。此外，納米光學領域也離不開這種優(yōu)越的diamane薄膜。
       繪制出的這種diamane金剛石薄膜生長的相圖給出了薄膜生長的溫度、壓力和其他影響因素等，顯示了一個完整的由石墨烯層轉化為無瑕疵的完美金剛石晶體的過程。

       Diamane薄膜這種二維材料用傳統(tǒng)的方法是制造不出來的，科學家Richard Feynman采用微觀入手的理念，采用表面氫化的化學誘導相變方法成功利用石墨烯研制出來。研究者通過電腦建模來模仿diamane薄膜生長過程中每一個原子的原子力，包括石墨烯原子和氫原子（實驗中氫做催化反應用）。實驗發(fā)現，利用化學方法，在實驗條件滿足各方面要求的情況下石墨烯才會轉化為金剛石。

       相圖展示了在每一個壓力點和溫度點上對基態(tài)有影響的階段，Yakobson補充道，對于diamane這種生成產物，其相圖稍有特殊，因為最終的生成結果還取決于石墨烯層的厚度和層數等，相關實驗參數都是全新的數據。

       工作人員還利用氫來做實驗。當催化劑氫介入時，氫會帶走石墨烯碳原子的一個電子，這樣一個結合鍵就被破壞，而剩下的一個電子則被留在石墨烯層的一側；此時，再與相鄰石墨烯片上的碳原子進行結合時就非常容易，所需的結合壓力就幾乎為零了。

       如果石墨烯層不止一層而是有若干層，那么反應就會出現多米諾骨牌效應。催化劑氫首先從最上面開始反應，然后依次往下；當整個石墨烯層都反應完畢后，完整的相變圖便出來了，而此時的晶體結構就是金剛石薄膜。

       Yakobson說，金剛石薄膜也可用CVD法來研制，但由于其聚晶體的特點，CVD金剛石在某些特定應用中存在一定的質量缺陷。特別是像一些先進的電子器件，就需要像diamane這樣的先進寬帶隙半導體材料。（編譯自’Perfect Sheets of Diamond May be Possible Without any Pressure’）