Científicos de la NRNU MEPhI, el profesor asociado Alexey Podlivaev y el profesor Konstantin Katin, publicaron un estudio en la revista Diamond & Related Materials que describe el proceso de transformación del diamano, una estructura bidimensional similar al diamante, en grafeno. Según los autores, este descubrimiento podría sentar las bases para la creación de una nueva generación de electrónica totalmente de carbono.

El diamano consiste en dos capas de grafeno unidas por fuertes enlaces químicos, como en un diamante ordinario. Esto confiere al material una dureza excepcional y una amplia banda prohibida, lo que lo convierte en un dieléctrico ideal para la electrónica ultrafina. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro qué le sucedía al diamano cuando se calentaba.

Mediante modelado por computadora, los científicos rastrearon cómo el diamano se descompone al calentarse. Primero, un átomo de hidrógeno se desprende de la superficie. Esto requiere mucha energía, por lo que el diamano permanece estable a altas temperaturas. Pero tan pronto como el primer átomo se va, se inicia una reacción en cadena: los átomos de hidrógeno vecinos también comienzan a desprenderse uno por uno, y el área de destrucción se expande rápidamente, como una bola de nieve.

En estas zonas, los enlaces de diamante entre las capas de grafeno se rompen, y el diamano se convierte en bigrafeno ordinario. Así, dentro de un mismo material, surgen simultáneamente áreas con diferentes propiedades: algunas permanecen dieléctricas, otras se vuelven conductoras. Los científicos descubrieron que para mantener las propiedades del diamante, solo se necesitan 8 átomos de hidrógeno, lo que forma una isla de 0,3 nm de diámetro que puede funcionar como un punto cuántico para la electrónica ultraminiaturizada.

Según los científicos, el diamano parcialmente deshidrogenado, que contiene tanto dominios dieléctricos como regiones conductoras de bigrafeno, podría convertirse en un material clave para la nanoelectrónica 2D totalmente de carbono. El descubrimiento muestra que el diamano no es solo un material exótico, sino una plataforma flexible para crear heteroestructuras con propiedades específicas. Los cálculos teóricos se realizaron con el apoyo de una subvención de la RNF. Los planes de los científicos incluyen la creación de un "mapa" para controlar el proceso de deshidrogenación del diamano para la reproducción precisa de diversas estructuras de carbono.