グラフェンおよびフッ素を含む機能化されたグラフェン化合物であって、グラフェンに結合するフッ素の量が、フッ素化グラフェン化合物の理論的な最大化学量論限界の少なくとも50原子であり、フッ素対炭素の比率が少なくとも0501であることを特徴とする機能化されたグラフェン化合物。前記比率が、少なくとも0551であることを特徴とする請求項1に記載の化合物。前記比率が、少なくとも0851であることを特徴とする請求項1または2に記載の化合物。フッ素化グラフェン化合物が、グラフェン面の両側に結合するフッ素原子を有することを特徴とする請求項1、2、または3に記載の化合物。フッ素化グラフェン化合物が、少なくとも720時間に渡ってフッ素原子が実質的に失われないという観点で示される室温安定性を有することを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の化合物。フッ素化グラフェン化合物が、固有欠陥として10未満の欠陥を有することを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の化合物。グラフェンおよびフッ素を含む機能化されたグラフェン化合物を調製する方法であって、グラフェンに結合するフッ素の化学量論量が少なくとも0251であり、以下の工程を含むことを特徴とする方法シート状のグラフェンを得ることグラフェンシートの構造的無欠性を判定し、その判定に基づいて、工程において該グラフェンシートを使用すること、または、該グラフェンシートを用いずに工程を繰り返すこと、のいずれかを行うこと工程により得られたグラフェンシートを、反応槽中の高温高圧下でフッ素源に曝露すること、および該反応槽からフルオログラフェンを回収すること。反応時間が、1時間~168時間であることを特徴とする請求項7に記載の方法。フッ素源として、以下の群から1または複数が選択されることを特徴とする請求項8に記載の方法:XeF2CoF3MnF3CrF4AgFAgF2ZnF2HgF2AIF3PbF2PbF4SbF3TIFBiF5BrF3IF5BrF5IF7AsF3SbF5SeF4F2CIFCIF3BF3NF3PF3PF5SiF4SF4SOF2SOF4S02F2およびCOF2。フッ素源がXeF2であることを特徴とする請求項8に記載の方法。反応時間が、1~168時間であることを特徴とする請求項7~10のいずれかに記載の方法。反応温度が、通常、20°~450°Cであることを特徴とする請求項7~11のいずれかに記載の方法。反応が1バール~150バールの圧力下で行われ、その後に、電子線リソグラフィを含む微細加工法を用いて、デバイスが作製されることを特徴とする請求項7~12のいずれかに記載の方法。請求項1~6のいずれかに記載された機能化されたグラフェン化合物の使用、および/または、請求項7~12のいずれかに記載の方法により調製された機能化されたグラフェン化合物の使用であって、単独で、または1もしくは複数のさらなる材料と結合し、構造材料、エレクトロニクス部品、光学部品、磁性部品、またはコーティング材料としての機能化されたグラフェン化合物の使用。機能化されたグラフェン化合物が、1または複数のさらなる材料と結合して複合材料を形成することを特徴とする請求項14に記載の使用。さらなる材料が、1または複数のフルオロポリマーを含むことを特徴とする請求項15に記載の使用。グラフェンおよびフッ素を含む機能化されたグラフェン化合物-ポリマー複合材料であって、グラフェンに結合するフッ素の量が、フッ素化グラフェン化合物の理論的な最大化学量論限界の少なくとも25原子であり、フッ素対炭素の比率が少なくとも0251であることを特徴とする機能化されたグラフェン化合物-ポリマー複合材料。請求項17に記載の機能化されたグラフェン化合物-ポリマー複合材料が、構造材料またはコーティング材料として使用されることを特徴とする使用。該材料が、エレクトロニクス部品または光学部品として使用されることを特徴とする請求項14~18のいずれかに記載の使用。グラフェンを機能化することには多くの問題がある。1つの問題は、結果として得られる生成物が、欠陥defectまたは転位dislocationを含むことである。これは不均質性inhomogeneityにつながり、要求される電子構造も得られなくなる。別の問題は、機能化または部分的に機能化された材料は、不安定であり、その表面から境界原子boundatomを失う傾向にあるということである。従って、グラフェンを、均一uniformまたは完全な様態のいずれであっても、機能化することは非常に難しく、その最終生成物は不安定であり実用化に向くものではない。本発明は、従来の材料に関するこれらの諸問題を解決すべくなされたものである。本発明に係る方法は、均一uniformかつ均質homogeneousなグラフェン誘導体安定性があり、電子特性が良好であるを得るための信頼できる方法も提供する。本発明は、複合材料中での補強材areinforcingmaterialとして使用することができる材料も提供する。本発明者らは、本発明に係るフルオログラフェンが、グラフェンに類似する機械的特性例えば、非常に強いことを有することを見出した。これによれば、エレクトロニクス分野に加えて、構造的な応用分野にも役立つものとなる。本発明の1つの態様によれば、グラフェンおよびフッ素を含む機能化されたグラフェン化合物であって、グラフェンに結合するフッ素の量が、フッ素化グラフェン化合物graphenefluorinecompoundの理論的な最大化学量論限界の少なくとも50原子である機能化されたグラフェン化合物が提供される。この態様においては、50原子のフッ素とは、フルオログラフェンの生成物中の炭素に対して、フッ素が0501の比率となることである。0501またはそれ以上の比率は、充分にfullyグラフェンがフッ素化されることを意味する。本発明者らは、約0551以上の比率が、材料中に明確なバンドギャップを形成するために必要であることを見出した。1つの実施形態では、グラフェンに結合するフッ素の量が、理論的な最大化学量論限界の少なくとも55原子であり、通常、少なくとも75原子である。より好ましくは、フッ素化グラフェン化合物の理論的な最大化学量論限界の85原子すなわち、フッ素対炭素の比率が0851である。フッ素は、グラフェンと反応して結合して、グラフェンシート中の実質的にすべての炭素原子がフッ素原子を保持することになる。100原子の結合レベルbondinglevelは、理論的なケースであり、その場合には、グラフェン中のすべての炭素原子が各々1つずつのフッ素原子と結合している。これは、フッ素原子と炭素原子の化学量論比が11であることを示している。本発明では、フッ素化グラフェン化合物以下、フルオログラフェンというの化学量論比が、フッ素対炭素の比率で少なくとも0251となる。フッ素原子は、グラフェンシートの両面から、グラフェンに結合し得る。本発明に係る方法は、グラフェンの一方の面または両面で、フッ素化を引き起こすことを可能とする。しかしながら、高い化学量論比を達成するために、両面のフッ素化doublesidedfluorinationを引き起こせることは重要なことであり、このことが本発明の方法および材料での1つの重要な利点となる。1つの実施形態では、フルオログラフェンの化学量論比は少なくとも0501であり、より好ましくは0751または0851である。フルオログラフェンのより純粋な組成としては、比率091であるすなわち、フルオログラフェン中にフッ素が少なくとも90原子存在している。より好ましくは、少なくとも0951である。好ましくは、化学量論比は少なくとも0971であり、最も好ましくは、少なくとも0981である。本発明者らは、本発明に係る方法を用いることによって、実測の範囲内測定の許容誤差が±005、理想的には±001で11化学量論となる材料までも得ることができると考えている。本発明の別の態様は、比較的欠陥のあるdefectiveFG材料に関し、この場合のFG材料は主としてポリマー複合材料および他の構造材料での使用を主に意図している。当然ながら、そのような適用においても、より高い化学量論比のFG材料を使用することが可能である。このようなより低い化学量論比の材料は、バンドギャップが無いこともあり、さらにより多くの欠陥がある。さらにこの場合には、FCの比率が0251またはそれ以上のFGを意味する。該材料は、特にポリマーマトリクス例えば、フルオロポリマー内に被包されていれば、フッ素原子を失うまでの期間を延ばせて長期間に渡り安定な状態を維持し得る。本発明に係るFGの安定性は重要な特性である。充分な安定性が無い場合では、該材料には実用性が無い。本発明に係るFGのすべてに共通する1つの特徴は、F:C比が051もしくはそれより大きい化学量論比の高いFGであっても、あるいは、より多くの欠陥および可能な限り低い化学量論比を有する欠陥のあるdefectiveFGすなわち、F:C比が0251以上のFGのいずれであっても、フッ素原子を失うまでの期間を延ばせて長期間に渡って安定性があるということである。この室温での安定性は、実質的には、少なくとも24時間、より一般には、少なくとも168時間、より好ましくは少なくとも720時間の間、フッ素原子の損失が無いという点から示されるより好ましくは、少なくとも9000時間安定し、最も好ましくは、少なくとも100000時間安定する。本発明に係るFGは、その熱的安定性の点からも特徴付けることができる。すなわち、本発明に係るFGは、高温例えば、200°C、260°C、さらには350°Cであってもにおいても安定性がある。FPの特性を決定する同様な方法は、広く知られており、学術的文献の中で使用されている。実用上では、FGは、その連続使用温度の点から特徴付けることができる。これは、諸特性の50が所定時間の後に失われた時点の温度として、定義することができる。本発明の場合では、FGの連続使用温度が、少なくとも100°Cであり、より好ましくは少なくとも150°Cであり、さらに好ましくは少なくとも200°Cであり、最も好ましくは少なくとも260°Cである。場合によっては、FGは、350°Cでフッ素を失って安定することもある。CUTは、材料の最終的な使用に依存するものであり、例えば、複合材料に取り入れられているか、または自由なfreeFGとして独自に使用されているかに依存する。本発明に係るFGは、その欠陥の観点からも定義することができる。結果として得られるFGは、50までの欠陥を含むFGから、固有欠陥intrinsicdefectsとして20未満の欠陥、理想的には10、5、2、1、または01未満最終的な使用に依存するの欠陥を含む実質的に無欠陥defectfreeなFGまで及ぶ。本発明の別の態様では、グラフェンおよびフッ素を含む上記の機能化されたグラフェン化合物を調製する方法に関する。本発明の別の様相によれば、グラフェンおよびフッ素を含む機能化されたグラフェン化合物を調製する方法であって、グラフェンに結合するフッ素の化学量論量が少なくとも0251であり、以下の工程を含む方法が提供されるシート状のグラフェンを得ることグラフェンシートの構造的無欠性完全性:integrityを判定し、その判定に基づいて、工程において該グラフェンシートを使用すること、または、該グラフェンシートを用いずに工程を繰り返すこと、のいずれかを行うこと工程により得られたグラフェンシートを、反応槽中の高温高圧下でフッ素源に曝露すること、および該反応槽からフルオログラフェンを回収すること。該工程は経時的に提示した順序で進められる。好ましくは、上記比率は少なくとも0501である。グラフェンシートは公知の期間の間、フッ素源に曝露される。この期間は、反応条件およびフッ素源に応じた実験によって容易に予め決定される。通常、反応時間すなわち、予め決定されるは、1~168時間の範囲の時間である。より一般には、該時間は、8~48時間の範囲であり、より好ましくは12~36時間または12~24時間の範囲であり、さらに好ましくは12~18時間である。場合によっては、フッ素源が、わずか1~12時間ほどで、フッ素化を引き起こすこともある。本発明の機能化されたグラフェン化合物は、多くのエレクトロニクスおよび機械分野で使用することができる。本発明の別の態様によれば、機能化されたグラフェン化合物の使用であって、該機能化されたグラフェンがグラフェンおよびフッ素を含み、グラフェンに結合するフッ素の量が、フッ素化グラフェン化合物の理論的な最大化学量論限界の少なくとも25原子であり、フッ素対炭素の比率が少なくとも0251であり、構造材料、エレクトロニクス部品、光学部品、磁気部品として、またはコーティング材料としての使用が提供される。本発明の別の態様によれば、グラフェンおよびフッ素を含む機能化されたグラフェン化合物のポリマー複合材料であって、グラフェンに結合するフッ素の量が、フッ素化グラフェン化合物の理論的な最大化学量論限界の少なくとも25原子である、すなわち、フッ素対炭素の比率が少なくとも0251である機能化されたグラフェン化合物のポリマー複合材料が提供される。いくつかの態様では、該材料は、0501以上の下限を有する。該材料は、特に該比率が少なくとも0251から0501以下までの場合には、複合材料compositeに有用性が見出せるということも有り得る。しかしながら、より高い化学量論比のフルオログラフェンもまた、複合材料において使用することができる。1つの態様では、グラフェンおよびフッ素を含む機能化されたグラフェン化合物のポリマー複合材料であって、グラフェンに結合するフッ素の量が、フッ素化グラフェン化合物の理論的な最大化学量論限界の少なくとも25原子フッ素対炭素の比率が少なくとも0251である機能化されたグラフェン化合物のポリマー複合材料が、構造材料またはコーティング材料として使用される。機能化されたグラフェン化合物は、単独で使用することや、1もしくは複数の追加材料と共に使用して複合材料を形成することができる。該追加材料はポリマーとすることができる。しかしながら、補強などを目的として、機能化されたグラフェン化合物を、他の基材例えば、ガラス、金属もしくは合金、セラミックス、または同様の材料と混合することが可能である。複合材料は、物理的および/または機械的特性を結果的には変化させる。例えば、本発明のフルオログラフェンは、補強を与え得ることと、同時に/または、バルク材の電子特性を変化させ得ることとなる。本発明に係るFGの調製で使用されるグラフェンシートの構造的無欠性完全性:integrityは、いくつかの分野においてではない重要である。本発明のFGは、小さな歪んだdistorted断片のグラフェンから、完全なperfectすなわち、無欠陥defectfreeなフルオログラフェン高いフッ素炭素比を有するものまで及ぶ。構造的無欠性完全性:integrityが重要となる場合には、グラフェンシートには、実質的に、転位dislocationを含む欠陥が含まれないべきである。これは、反応が円滑に進行し、その結果得られる生成物も、実施的に欠陥が無いということを裏付ける。反応は、より多くの欠陥のあるdefectiveグラフェン上で進むが、その結果得られるFGも、相応な割合の欠陥が含まれる。グラフェンおよびFGの構造的無欠性完全性:integrityは、透過型電子顕微鏡法を使用する検査によって確定される。認識される欠陥および転位のレベルは、理想的には20未満であるべきで、そうでなければ、材料は廃棄され、フッ素化反応には使用されない。欠陥および転位のレベルは、10未満であることが好ましく、より好ましくは、5未満、または2未満もしくは1未満であり、最も好ましくは、01未満である。欠陥の対応レベルは、欠陥に影響されるようなdefectsensitive分野を目的とする場合には、FG生成物において必要となる。他の分野において、欠陥の存在が材料の実施にとって重大ではない場合には、FGを調製するために使用されるグラフェンシートに有意な割合の欠陥があることは許容可能である。そのような場合には、欠陥は、材料の約50までを占めることもある。あるエレクトロニクス分野では、より多くの欠陥のあるdefective形態のFG重大な悪影響のない20より大きい欠陥、あるいは場合によっては50より大きい欠陥を含むグラフェンは、sp2混成炭素原子の六方晶系の単分子層ネットワークから成る。グラフェンの特性は、カーボンナノチューブ用の母材としてのグラフェンに対する算定に基づいて、著しいものとなることが予想された。本発明者らは、同じことがFGにも当てはまることを見出した。予見された並外れた特性のうちのいくつかは、FGの点欠陥pointdefectにおける高い形成エネルギーのためと考えられる極めて低い欠陥濃度でしか観察できない。それでもなお、他の実際の材料と同様に、構造的欠陥はFGに存在し、その特性を劇的に変更し得る。例えば、欠陥での電子波electronwaveの散乱scatteringは、電気伝導率にとって甚大な影響がある。欠陥は、意図的に該材料に導入することもできる例えば、照射irradiationまたは化学処理によって。充分に二次元であることに加えて、FGは、他の従来材料では生じない再構成された原子配列における格子欠陥latticedefectのホストとなることができる。このような特性を有する理由の一つは、炭素にいろいろな混成化hybridizationsが生じ、その結果、いろいろな数の最近接を可能として、炭素自身にグラファイトやダイアモンドのようにいろいろな安定構造を生じるようにするからである。あるいは、より重要なことは、sp2混成炭素原子が、自身を配置して様々な異なる多角形となることであり、さらに意義深いことは、六角形のみならず、いろいろな構造を形成することである。非六角形環は、該シートに湾曲性を与えるか、または多角形の配置が所定の対称則を満たす場合に平坦化するか、のいずれかとなり得る。この特性は、他のバルク結晶例えばシリコン半導体では見られない。原子ネットワークの再構成は、未配位原子undercoordinatedatomsの無いコヒーレントな欠陥格子を可能とする。それらは未使用の結合手がないものの、該再構成された欠陥によって該構造の反応性が向上する。三次元結晶の欠陥は、結晶秩序が散乱perturbedしており、外来原子foreignatomsが存在しない場合には固有のものとされる。後者は不純物となり、外的欠陥extrinsicdefectsを構成する。巨視的な結晶性材料では、固有欠陥intrinsicdefectsは、種々の次元数を有する。点欠陥通常、空孔vacanciesまたは格子間原子interstitialatomsは0次元であるのに対して、転位dislocationの概念は、1次元直線に基づく欠陥である。粒界grainboundariesまたは積層欠陥stackingfaultが二次元で拡がるが、含有物inclusionsおよび空隙voidsは、すべて三次元で有限の大きさを有する。外来原子は、結晶の個々の原子を代用するか格子間位置interstitialsiteに配置される場合には、0次元の欠陥として存在し得る。FGの場合には、欠陥とは固有欠陥である。1つの実施態様では、反応をリアルタイムで監視することで、適切な期間を決定することができる。別の実施態様では、既知の期間は、反応および条件に関する知識に従って予め決定される。この場合、先め決定される時間は、8~168時間の範囲である。より一般には、該時間は8~48時間の範囲であり、より好ましくは12~36時間、または12~24時間である。1つの実施態様では、フッ素源は二フッ化キセノンである。他の簡便な固体フッ素源としては、遷移金属フッ化物例えば、CoF3MnF3CrF4AgFAgF2ZnF2HgF2および典型元素フッ化物AIF3PbF2PbF4SbF3TIFBiF5が含まれる。別の実施態様では、液状のフッ素化剤が好ましく、フッ素含有ハロゲン間化合物BrF3IF5BrF5およびIF7AsF3SbF5およびSeF4が挙げられる。別の実施態様では、ガス状のフッ素化剤を使用することができ、例えば、フッ素元素、CIFCIF3BF3NF3PF3PF5SiF4SF4SOF2SOF4S02F2およびCOF2が挙げられる。また、上記の2つ以上を組み合わせて使用することもできる例えば、混合金属フッ化物。場合によっては、これらフッ素源のうちのいくつかを間接的に生成することも可能である例えば、ハイドロフルオロカーボンなどを調製するのに用いられている方法に類似の方法を使用し、高温下で酸化物およびHFから生成する。反応温度は、通常、70°~450°Cの範囲である。1つの好ましい実施態様では、反応は200°~450°Cの温度で進行する。別の実施態様では、反応は70°~200°Cの温度で進行する。反応は、室温近傍または室温からやや高い温度で進行することもできるすなわち、20°~70°Cの範囲で。反応は高圧下で行なわれる。通常、該圧力は、5バール~150バールで行われる。より一般には、該反応は、10~100バールの圧力で進行し、より好ましくは50~100バールの圧力である。場合によっては、該反応は、大気圧近傍または大気圧からやや高い圧力で進行することもあるすなわち、1~10バールの範囲で。したがって、該反応は、広範な温度および/または圧力の範囲で可能である。慎重に反応条件を制御することは重要である。なぜなら、最適な反応条件は、反応が適切に進行することを確保することと、生成物の脱フッ素化が反応進行より速い割合で起きないことを確保することとの慎重なバランスの結果であるためである。この場合では、本発明に係るフルオログラフェンを得ることは不可能になる。驚くべきことに、本発明者らは、本発明らの反応条件が、フルオログラフェンを確実かつ反復可能に調製できることを見出した。該材料についての1つの問題は、部分的にフッ素化されたグラフェンが、比較的不安定で、フッ素を容易に失うことであり、有意な程度までのフッ素化反応の遂行を不確かにすることである。本発明のフルオログラフェンは、出発材料グラフェンと比べて全く異なる特性を持つ新規の材料である。本発明者らは、基礎材料物性のいくつか例えば、この新規な材料のバンドギャップ、原子構造、機械的強度、化学組成および抵抗率が、公知の材料とは著しく異なることを示した。従来の研究者は、グラフェンのフッ素化を試みているものの、完全に成功したとは言えず、純粋なフルオログラフェンは得られていない。出発原料は、グラフェンでもグラファイトでもなくグラファイト酸化物であるが、これは、グラフェン自体に生じることが予想される問題のためである。すなわち、フッ素化の後、フッ素化サンプル中に酸素があり、それらの化合物の化学組成は、~COFである。該材料は、不均質な傾向をもつため、純粋でもなく特に有用でもない。部分的にフッ素化されたグラフェンすなわち、050未満から10までの化学量論比は、非化学量論的化合物nonstoichiometriccompoundである。これは、本発明によって完全にフッ素化された化学量論的結晶のグラフェンとは構造的および電子的に全く異なる。部分的にフッ素化されたグラフェンは、明確なエネルギーギャップを持っておらず、それによって、室温断熱性のCFとは対照的に、室温で電流を充分に伝導しないこととなる。従って、高い化学量論比を有するフルオログラフェンすなわち、本発明によるは、オプトエレクトロニクスおよびエレクトロニクス分野公知のグラフェン誘導体材料が無い分野に非常に適している。本発明に係る材料の高いフッ素含有量は、保護コーティング、高機能シーリングなどを含む分野でも、さらに有益である。本発明の材料および方法は、特にスケール大きさによって制限されるものではない。したがって、本発明のFGは、一方の極端な例として、ナノスケールの寸法のグラフェンシートすなわち、1~5nmまたはそれ以上の寸法のシートから、他方の極端な例として、mmまたはcmで表される寸法のバルク材料として調製することができる。通常、10nmまたはそれ以上のプレートまたはシート、すなわち、一つの寸法が10nmまたはそれ以上あり、他の寸法がそれ以上例えば、50nmまたはそれ以上であるようなプレートまたはシートとして製造することができる。該材料は、さらに大きい寸法すなわち、事実上、エッジ効果が重要とならない連続シートとすることもできる。本発明者らは、フルオログラフェンの形態で、安定で完全に機能化されたグラフェン誘導体の製造に成功した。重要なことは、本発明者らが製造した材料が、室温で安定なことであり、さらに驚くべきことには、フッ素原子の損失を受けないということである。場合によっては、不完全なフッ素化が、不安定で原子フッ素を失いやすい生成物をもたらすことがある。本発明者らは、高い化学量論比のFGすなわち、フッ素:炭素比が0501以上が、フッ素の損失に対して安定であることを見出した。理想的には、全フッ素含有量は、達成可能な理論的な1:1化学量論比の少なくとも85であるべきであり、より一般には、この値の少なくとも90であるが、その目的は該生成物の安定性を確実にするためである。これは、結果として得られる生成物が、要求される程度で、転位dislocationまたは欠陥defectが無いことも確実にする。ここで、フッ素で処理されたグラフェンを、概括的な用語でフルオログラフェンと呼ぶ。また、完全にフッ素化されたグラフェンを、PTFEFF1D炭素鎖、または、フッ化グラファイトバッテリー内や潤滑油lubricantとして使用される3D化合物のいずれかの二次元相当物とみなすこともできるRuffVOBretschneiderODiereaktionsproduktederverschiedenenKohlenstoffformenmitFluorIIZAnorgAllgChem217118andWatanabeNNakajimaTTouharaHGraphitefluorides。本発明者らは、本発明の新規材料について、上記と同様の使用を予想している。本発明者らは、2つの相補的なアプローチを使用してFGを調製した。1つは、市販のGrFに対する機械的劈開mechanicalcleavageであるNovoselovKSJiangDSchedinFBoothTJKhotkevichVVMorozovSVGeimAKTwodimensionalatomiccrystalsProcNatlAcadSciUSA1021045110453andChengSHZouKGutierrezHRGuptaAShenNEklundPCSofoJOZhuJOkinoFReversiblefluorinationofgraphenetowardsatwodimensionalwidebandgapsemiconductorarxiv10050113。このようにして製造された白色粉末状の材料は、多くの構造的欠陥を含むものでKitaYWatanabeNFujiiYChemicalcompositionandcrystalstructureofgraphitefluorideJAmChemSoc10138323841、そのことによって、その単層が非常に脆弱なものになるとともに破裂が生じやすくなるために、本発明者らは、約1μmより大きな原子面を取り出すことができなかった。それらは、以下に示すラマン測定で使用した。大部分の実験に適する大規模なFGサンプルを調製するために、本発明者らは、グラフェンを、二フッ化キセノンの分解によって生じた原子Fに曝露するという代替アプローチを使用することが簡便であることを見出した。このアプローチは、プラズマ中で起こり得るフッ素化について明確な利点があり、その理由は、XeF2の使用が、イオン衝撃による任意の潜在的な損失を回避するためである。このことは、本発明に係る生成物の構造的無欠性完全性:integrity性を確実にすることを促す。さらに、XeF2によるフッ素化は、簡素で危険性の低い方法であって、任意の実験室で実施可能な方法である。図1は、グラフェンをフルオログラフェンに変換する方法を示す。工程1グラフェン結晶は、酸化したSiウエハー上に劈開cleaveし、ポリマー薄層で被覆される。工程2では、グラフェンが結合したこの層が、3のKOH下でSi02をエッチングすることにより剥離liftedoffされる。フィルムは液状でTEMグリッド上に取り出される。その後、PMMAは臨界点乾燥法criticalpointdryerの使用によりアセトン中で除去される。その光学顕微鏡写真は、1つのクァンティフォイル-金QuantifoilAuグリッドを示す。クァンティフォイルQuantifoilメッシュのサイズは7μmであり、グラフェンは全Auセルを被覆する。工程4では、グラフェンがフッ素化される。該方法はグローブボックス中で行うが、それはHFに生じるいかなる湿気も回避するためである。工程4の挿入図は、FGで完全に被覆された1つのクァンティフォイルQuantifoilセルのTEM顕微鏡写真を示す。それは、アパーチャaperture内の小さなダスト粒子dustparticlesとして見ることが可能である。輸送実験として、FGが酸化したSiウエハー上に転送される。その後に、電子線リソグラフィを含む微細加工法を用いて、デバイスが作製される。本発明の実験で使用するFGサンプルを得るための処理チャートを図1に示す。要約すれば、本発明者らは、標準的な劈開技術を用いて、大きなグラフェン結晶を調製したNovoselovKSJiangDSchedinFBoothTJKhotkevichVVMorozovSVGeimAKTwodimensionalatomiccrystalsProcNatlAcadSciUSA1021045110453。XeF2が速やかにSiをエッチングし、アモルファスなSi02の厚い層にまでも容易に拡散するため、フッ素化処理にSiウエハーを使用することは不可能と思われた。化学的に不活性な担体を使用する必要性と、完全なフッ素化には両面からのグラフェンの曝露を必要とする事実との兼ね合いで、本発明者らは、劈開した結晶を、透過型電子顕微鏡法で使用するAuグリッド上にトランスファーした。グラフェンを十分に支持するために、本発明者らは、クァンティフォイルQuantifoilで被覆されたAuグリッド、すなわち、リソグラフィパターン化ポリマーフィルムを使用した。その後、サンプルは、XeF2とともにPTFEコンテナーに置かれ、70°Cに加熱した。その後、結果として得られたサンプルは、ラマン、TEMおよび光学研究のために使用し、原子間力顕微鏡によって調べた。本発明者らは、この材料のラマン、光学、電子顕微鏡法観察、機械的および輸送研究を行ない、この材料が、約3eVのギャップ、およびグラフェンよりもわずかに大きな格子定数を有する半導体であることを見出した。フルオログラフェンは、約100Nmのヤング係数、および約15Nmという見事な破壊強度を示す。水素化したグラフェンとは異なり、フルオログラフェンは、強い絶縁性があり、室温条件下だけでなく400°Cまでの温度でも安定性がある。グラフェンの安定的な半導体相当物は、出発原料によってその可能性の範囲が広げられるものであり、特定の要件例えば、エレクトロニクスおよびオプトエレクトロニクス分野においてを満たすように修飾することが可能となる。電気的な特性に関して、FGは、TEMグリッドから酸化したSiウエハー上にトランスファーした。これは、ウエハーに対してグリッドをプレスすることによって、または毛管移動法capillarytransfermethod例えば、MeyerJCGiritCOCrommieMFZettlAHydrocarbonlithographyongraphenemembranesApplPhysLett92123110に記載されているを用いて行った。後述するいくつかの実験では、グラフェンは、クォーツおよびSiCウエハー上で直接フッ素化も行い、追加のトランスファー無しで確認を行った。図2は、FGのラマン特性図を示す。原子Fに曝露したグラフェン薄膜のスペクトルであり、常に、同一ラマン条件下で毎時間測定したものである。各曲線は、分かり易くするため、ずらしている。Dおよび2DピークのインテンシティGピーク強度に関して規格化されたものであり、フッ素化時間の関数である。実線による曲線は視覚的なガイドである。本発明のFF薄膜と、GrFおよびその単層とのの比較である。該測定は同一条件下で実施した。各曲線は、分かり易くするため、ずらしており、GrFの1つは50倍率である。グラフェンのラマンスペクトル原子Fに対するその連続的な曝露によるは、図2に示される。最初に、顕著なDピークが出現することがわかる。これは、グラフェン格子上で、原子スケールの欠陥が出現していることを示すものである。フッ素化時間の進行とともに、二重共鳴バンドが消滅する一方で、DおよびGピークのインテンシティの比率は、ほぼ同じままである。飽和は約20時間後に達成され、さらなるフッ素化処理では変化がほとんど生じない。この挙動は、水素化したグラフェンで観察されたものとは完全に異なるもので、この場合には、2Dバンドが常に強い状態を維持しており、さらに著しい変化がフッ素化処理によって引き起こされることを示唆している。部分的にフッ素化されたグラフェンは、GおよびDピークでの比較可能なインテンシティ、および比較的小さな2Dバンドも有するGOのそれと共通点のあるラマンスペクトルを示す。しかしながら、グラフェン薄膜が十分に長くフッ素化処理される場合、2Dピークは完全に消滅し、GおよびDのピークは同一検出条件下でのGOよりもはるかに小さくなる。かくして、本発明者らは、正確な反応条件を使用することが、プロセスの重要部分であることを見出した。反応時間は、実質的には、完全なフッ素化が生じることを確実にするための要素である。該反応は、8~168時間行なわれるべきであり、より好ましくは12~24時間である。20~24時間の時間が便宜的である。図2cは、FFグラフェンのラマンスペクトルに対して、GrFと、さらに後者から取り出した単層とを比較したものである。ノイズレベルの範囲内では、これらすべてのスペクトルが、予想通り、ほぼ同一であることが理解される。2Dピークは強く抑えられているかまたは欠如しており、GおよびDピークのインテンシティはすべての場合でほぼ等しい。GrFにおける50倍のより強いシグナルは、多くの原子層からの累積的な寄与に依るものである。本発明者らが見出したFGとGrFを区別するための唯一の再現性のある特徴は、2575cm1での小さなピークであるその生成原因は未だ分かっていない。図2は、グラフェンとFGGrFのラマンスペクトルの主要な違いが、後者の材料におけるすべてのラマン特性が強く抑制されていることを明示している。この事実は、FFグラフェンが可視周波数で透明になることに因ると考えられる。事実、理論によれば、たとえギャップが測定されていなくても、GrFはEgが約35eVであり、この理由は恐らく、材料が通常、乳白色パウダーの形態で得られるためである。図3は、FGの透過型電子顕微鏡写真を示す。FG薄膜からの回折像、顕微鏡写真例えばで示されるものを使用して測定された格子定数d。比較のために、同様の測定を、薄膜に対して、フッ素化処理の前に行った。点線は、グラファイトのdを示す。FGに関する構造情報はTEMの使用により得た。図3aは、FG薄膜の電子回析顕微鏡写真を示す。その写像は、完全な六方対称性を形成しており、プリスティンpristineなグラフェンで見られるものと質的に似ている。本発明者らは、このことが、フルオログラフェンの予期外の安定性を説明し得るものと考えている。FGの単位セルunitcellは、グラフェンのセルに関してわずかに拡大しており、これは、水素化したグラフェン圧縮した格子compressedlatticeを示すの場合とは対照的である。FGの格子は、すべての確認されたFG薄膜に対して同じものと分かり、その拡張は等方性isotropicを有するものであった。図3bは、グラフェンおよびFGの格子定数dのヒストグラムを示す。表示数値の幅は、dの精密測定におけるTEMの限界精度による。それにも関わらず、FGがグラフェンよりも約1大きい単位セルを有することが明確に理解される。観察された増分は、GrFの場合公知のdは、グラファイトより28~45大きいより小さいChengSHZouKGutierrezHRGuptaAShenNEklundPCSofoJOZhuJOkinoFReversiblefluorinationofgraphenetowardsatwodimensionalwidebandgapsemiconductorarxiv10050113KitaYWatanabeNFujiiYChemicalcompositionandcrystalstructureofgraphitefluorideJAmChemSoc10138323841andTouharaHKadonoKFujiiYWatanabeNOnthestructureofgraphitefluorideZAnorgAllgChem544720。炭素原子の面外変位outofplanedisplacementsが、周囲の3Dマトリックスによって制限されないとすれば、FGにおいてdが小さくなっているのは、2Dシートが強い原子間のコルゲーションcorrugationを受け得る事に起因しているのであろう。反応温度は、プロセス管理の重要な要素である。選択する温度は、より高温で増大する動力学kineticについての有利な点、より大きな生成物の不安定性についての不利な点、および反応が充分に進行し得る条件を与える必要性の間のバランスに対応する。該反応は、50~400°Cの温度範囲内で効率的に行なうことができる。70~200°C、または200~450°Cの温度を使用した。好ましくは、200~400°Cの範囲の温度である。図2aで示される完全なおよび部分的なフッ素化に関するラマン特性図は、高温のTで、および様々な化学物質への暴露に関して、FGの安定性を確認することを可能とした。数時間のみフッ素化処理を行ったグラフェンについて、該プロセスは大部分が可逆的であることが分かり水素化処理の場合と同様である、アルゴン水素混合気下での250°Cの短いアニールannealingによって、ほとんどプリスティンpristineな状態Dピークがわずかに消失しているに薄膜を戻すことができた。より広範囲なフッ素化処理の後、450°Cでのアニールでさえ、2Dピークを復元することができなかったが、24h後にDおよびGのピークは顕著に増大し、例えば、図2aの中央の曲線上で、インテンシティ強度が類似するようになったが、これは、著しい量のフッ素が炭素骨格に付加結合し続けたことを示している。FFグラフェンについては、そのラマンスペクトルは、200°CまでのTでは変化せず、Fの損失は、400°C以上でのアニールでのみ顕著となった。本発明に係るFGは、水、アセトン、プロパノールなどのような液体中や室温条件下でも、安定性があることが分かった。化学的安定性は、フッ化グラファイトおよびPTFEに似ていると考えられる。試験は、リソグラフィプロセスと共通する化学物質を含む。特筆すべきことは、本発明者らがフッ化グラファイトも調べたことである。この材料は、比較的容易に剥離exfoliationできたが、上記液体のうちのいずれの中でも不安定であった。その単一および少数層の結晶は、室温条件下でさえ不安定であり、強くダメージを受けたグラフェンまたは分解したGOに似た状態へと急速に分解した。FGの安定性についてのさらに詳しい情報は、後述する輸送実験で得た。さらに、本発明者らは、この新規材料の光学特性を調べた。図4は、フッ素化処理によるグラフェンの光透過性opticaltransparencyの変化を示す。上側の曲線はグラフェンであり、実験誤差の範囲内で、NairRRBlakePGrigorenkoANNovoselovKSBoothTJStauberTPeresNMRGeimAKFinestructureconstantdefinesvisualtransparencyofgrapheneScience32013081308に示されている低Eデータに従っている。従来から知られている範囲のほかに、グラフェンは紫外線に吸収ピークを示すKravetsVGGrigorenkoANNairRRBlakePAnissimovaSNovoselovKSGeimAKSpectroscopicellipsometryofgrapheneandanexcitonshiftedvanHovepeakinabsorptionPhysRevS81155413。部分的にフッ素化されたグラフェンは、より高い光透過性opticaltransparencyを示す。FFグラフェンは、E≦3eVで透過性transparentがあるが、紫外光violetlightを吸収し始める。大きな白丸は、TEMグリッド上のFG薄膜であり、薄フィルタ顕微鏡観察narrowfiltermicroscopyNairRRBlakePGrigorenkoANNovoselovKSBoothTJStauberTPeresNMRGeimAKFinestructureconstantdefinesvisualtransparencyofgrapheneScience32013081308で使用されているによって評価した。破線は、0およびπα不透明度opacitiesを示す。べた黒の曲線は、Eg3eVの2D半導体として期待される吸着挙動である。FGでの弱く、ほとんど存在しないラマン信号Ramansignalは、その高い光透過性opticaltransparencyを示唆している。図4は、プリスティンpristineで部分的なFFグラフェンの吸収スペクトルが示されることで、この定性的な示唆を与えている。該測定は、クオーツウエハー上に沈積され、その後70°CのXeF2下無湿気雰囲気下でクオーツを破損しなかったでフッ素化されたグラフェンに対して行った。この方法は、大きな結晶標準的な光学分光に適するを得ることを可能にした。結晶の透過性は、ウエハーに関して測定した。図4の上側の曲線は、プリスティンpristineなグラフェンである。光エネルギーE260°Cで遅い分解を示し、その急速な分解が400°C以上でのみ生じるConesaJAFontRPolytetrafluoroethylenedecompositioninairandnitrogenPolymEngSci4121372147。輸送測定transportmeasurementsは、小さな構成的変更に敏感である一方で、上述したラマンスペクトルは、400°C以上でのみ相対的に著しいFの損失を示した。これらの特性は、PTFEと同様である。さらにアニールすることで部分的に縮小したデバイスの電気的測定によって、該材料がワイドギャップ半導体であることを確認した。この目的のために、高温のT350°Cで縮小したFGのIV特性を測定した。仮にI軸に沿って測定した場合には、それらは単一のIV曲線上で急降下する。見つかったプレファクターΓは、挿入図中にプロットした。ΓのT依存は、Eh約06eVの活性化関数expによってよく表される。その値は、光学的測定から予想される活性化エネルギーEg2=約15eVより小さい。これは、ギャップ内部の不純物状態impuritystatesの広帯域broadbandを生み出すが、それはアニールannealing中に顕れるフッ素空格子点fluorinevacanciesに帰する。この場合には、電子伝達electrontransportが、不純物帯impuritybandから伝導帯または価電子帯までの活性化によって生じるディープドーパント密度の高い半導体に共通するメカニズムである。FF状態では、不純物帯impuritybandがより狭くなることが予想され、それによって、Ehがより高くなり、検出限界を超える電気伝導率が抑制される。本発明者らは、該生成物の剛直性stiffnessおよび機械的強度も調べた。AFMを使用して、FF薄膜の機械的特性に関する情報を得た。図6は、FGの機械的特性を示す。グラフェンおよびFG薄膜の荷重曲線の一例。破壊荷重は丸囲み×印で示される。これらの破壊点まで、曲線は非ヒステリシスであった。上下の挿入図各々、破砕前後のFG薄膜のAFM画像。当該画像の側面のスケールは、それらの幅22μmで示されるZ縮尺Zscaleは約100nmである。グラフェンおよびFGに関する破断荷重のヒストグラム。すべての薄膜を、同一のクァンティフォイルQuantifoil上に置き、半径約15nmSEMで測定をもつ同一のAFMチップによってパンチpunchした。これら実験でのFGの担体として、周期的配列の円形アパーチャをもつクァンティフォイルQuantifoilを使用した。実験の配置および分析はLeeCWeiXDKysarJWHoneJMeasurementoftheelasticpropertiesandintrinsicstrengthofmonolayergrapheneScience321385388に記載されたものと同様である。つまり、AFMチップは、FG薄膜の中心上に配置し、下へ動かして、へこませた。AFMカンチレバーの曲がりを、その変位の関数として記録し、薄膜に作用する力を、そのカンチレバーの剛性rigidityから算出した。図6aは代表的な荷重曲線を示す。参照基準として、同一のクァンティフォイルQuantifoilグリッド上でプリスティンpristineなグラフェンを使用した。これによって、結果に対するクロスチェックが可能となり、ポリマー骨格荷重にも応答する有限の剛性を原因とする系統誤差の回避が可能となった。力‐変位曲線forcedisplacementcurveの分析から、FG約100±30Nmまたは03TPaのヤング率Eを得た。つまり、FGはグラフェンより3倍、剛直stiffではない。FGの破壊強さを測定するため、薄膜が崩壊するまで、へこませた。破断荷重の観測値は、図6bにまとめている。グラフェンおよびFGは共に、同様なヒストグラムを示すが、グラフェンは、平均約25倍のより高い強さを示す。このことから、従来測定された強さをプリスティンpristineなグラフェンに適用すれば、FG固有の強さはσ約15Nmと推定される。Eおよびσは共に、他の材料と比較して極めて高い。また、特筆すべきは、グラフェンおよびFGが、~15のほぼ同様な弾性変形elasticdeformationσEを維持するという点である。このことは、図6aから直接、見受けられる両薄膜が同様のへこみで壊れている。FGの大きな破壊強さおよびそれが非常に高い歪みを支えているという事実は、フッ素化処理の間にあまり損傷を受けないこと、および構造欠陥structuraldefectsが実質的に無いことを示している。フルオログラフェンペーパーFluorographenepaperを調製したが、その目的は、様々な分野でFGの生産がスケールアップ可能であることを示すためである。本発明者らは、上述したタイプのグラフェンラミネートGeimAKGrapheneStatusandprospectsScience32415301534、およびSiC上のグラフェンをフッ素化処理した。ラミネートは、フィルタ堆積filterdepositionによって、グラフェン懸濁液有機液体中でグラファイトを超音波処理することによって調製したから得たHernandezYNicolosiVLotyaMBligheFMSunZYDeSMcGovernITHollandBByrneMGunkoYKetalHighyieldproductionofgraphenebyliquidphaseexfoliationofgraphiteNatNanotechnol3563568およびBlakePBrimicombePDNairRRBoothTJJiangDSchedinFPonomarenkoLAMorozovSVGleesonHFHillEWGeimAKNovoselovKSGraphenebasedliquidcrystaldeviceNanoLett817041708に記載の通りであるグラフェン結晶子graphenecrystallites間でのF拡散を含むフッ素化処理プロセスを促進するためには、該ラミネートを200°CでXeF2に曝露することで可能となることがわかった。基板は不要である。10時間が、飽和状態さらなるフッ素化処理によって変化しないに達するのに十分な時間であった。特筆すべきことは、同一実験条件下では、グラファイトをフッ素化できなかったことである。このことは、厚い結晶子が、フッ素化されないまま該ラミネート中にまだ存在していることを示唆している。図7は、写真に示す厚さ5μmのサンプルについて、FGペーパーの光透過性opticaltransparencyをEの関数で示したものである。該サンプルの大きさは約1cmである。灰色領域は、検出限界入射光線強度の01を示す。従って、図7は、充分なフッ素化処理後のグラフェンラミネートの光学写真を示している。結果として得られる材料は、当初のものとは視覚的に区別されるグラファイトに類似する金属性の光沢を持ち完全に黒い。対照的に、FGペーパーは、数μmの厚さでさえ透過性transparentがあり、紫外線吸収に対応する茶色がかった色をもつ。これは、FGがワイドギャップ材料であることを直接的に示すものである。写真の暗い染みは、フッ素化できなかったグラファイト含有物に拠る。グラファイト含有物を含む領域以外では、FGペーパーは、FF薄膜と同じラマンスペクトルを示した。FGペーパーの光学スペクトルは図7に示される。光線伝達lighttransmissionは、約31eVでその徴候が現れる単一のFG結晶の吸収スペクトルから推測されたギャップ値と極めてよく一致する。GrFに関してFGのより小さいギャップnPhysRevB471616216168andTakagiYKusakabeKTransitionfromdirectbandgaptoindirectbandgapinfluorinatedcarbonPhysRevB65121103は、異なる格子定数または励起子効果を持つ極小コルゲート構造atomicallycorrugatedstructureが原因となり得る。特筆すべきは、GOペーパーは同系色であるにも関わらず、かなり多くの光を吸収し、サブミクロンの厚さで既に透過性がなくなるnontransparentということである。さらに、図7のスペクトルは、GOの1つ明白なギャップを示さないGOとは定性的に異なる。FGペーパーは、機械的に脆弱であるが、これは、おそらく、個々の薄片間の弱い結合、強い疎水性フッ化グラファイトに似ている、ならびに、室温条件下および高温下での安定性によるものと考えられ、個々のFG結晶に関する本発明者らの測定からも予想されるものである。本発明者らは、グラフェンを原子Fに曝露することによって、ほぼ化学量論的または化学量論的な誘導体様々な条件下で安定性があるを得ることができるということを示した。また、本発明者らは、この材料がワイドギャップ半導体であることも見出した。FGの光学および電子物性は、グラフェンおよびグラファンとでは全く異なるが、これは電子スペクトルで大きいエネルギーギャップが開かれることが原因である。機械的には、FGは非常に強いことが見出されており、これまで知られた最高のグラフェンよりわずかに23倍だけ弱い。FGが熱的および化学的に安定であるため、本発明者らは、その電子品質が著しく改善されることで、電界効果をさらに可能とし、グラフェンエレクトロニクスの新しい分野が次々と提供されると考えている。FGは、高品質な2D絶縁体として使用することができる。オプトエレクトロニクス電子品質にあまり敏感でないでのその使用は、非常に魅力的な好機である。FGおよびPTFEの類似性絶縁特性と熱的安定性を含むから、幅広い様々な技術例えば、保護コーティング、高機能シーリング、エレクトレットなどで用いられるPTFEの2D相当物になると考えられる。より一般には、FGは、グラフェン系誘導体の小群に追加され、且つ、2D原子結晶の成長群を拡張する。本発明に係る材料の適用は、FG材料の形態は、それ自体であっても、別の材料との組み合わせであってもよい。そのような使用として、次のものが挙げられる化学物質chemical生体適合性材料biocompatiblematerials移植組織grafts、腐食物用の化学容器corrosivechemicalcontainers抗酸化コーティグantioxidationcoatings、抗オゾンコーティグantiozonecoating、燃焼調節剤combustionmodifier、絶縁体dielectric、高RF絶縁体highRFinsulatorケーブルcablesポリマーpolymersPCB群PCBs、カソードcathodeリチウムバッテリlithiumbatteries、エレクトレットelectrets磁石の類似体analogsofmagnets、半導体semiconductor、ナノスケールコンピューティングnanoscalecomputingエレクトロニクスelectronics、気体および吸湿バリアフィルムgasandmoisturebarrierfilms、生体膜biologicalmembranes、コーティングcoatingsパッケージpackagingポリマーpolymers、非粘着性コーティングnonstickcoatings、ベアリングbearings、コーティングcoatings、自己浄化材料selfcleaningmaterials、ラジオメトリradiometry、透過性コーティングtransparentcoatings、オプトエレクトロニクスoptoelectronics、LED、レーザーlasers、抗湿潤コーティングantiwettingcoating、着色防止剤stainrepellent、潤滑剤lubricants固体潤滑剤solidlubricant、シールseals、塗料paintsポリマーpolymersコーティングcoatings、および日光遮蔽コーティングantisunlightcoatings。FGポリマー複合材料として、プラスチック材料の分野で、FGには多くの応用がある。本発明に係るFG-ポリマー複合材料は、任意のプラスチック材料を組込み得る。しかしながら、FPは、それ自体が基本材料に対する融和性compatibilityおよび特性を高めるために、該FGのキャリアであることが好ましい。しかしながら、特に興味のある主な樹脂タイプは、以下の通りであるPTFEPTFEは、テトラフロオルエチレンモノマー単位の重合によって得られる。その化学式は、CF2CF2nである。PTFEは、融解して液体状にはならず、さらには融解して押し出し成形extrudedまたは射出成形injectionmouldedすることはできない。未使用の樹脂約335°CのPTFEで結合可能なゲルを形成するは、粒状粉末granularpowder、凝集ディスパージョンcoagulateddispersion微粉末finepowder、または水系ディスパージョンaqueousdispersionとして販売されている。各々は、異なる方法で処理される。FEPFEPフッ化炭素樹脂は、化学式CF2xynで示されるテトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンの共重合体である。融点範囲は、245°C-280°Cである。融解加工meltprocessibleが可能である。ペレットpellets、粉末powder、または水系ディスパージョンaqueousdispersionsの形態で提供される。PFAPFAフッ化炭素樹脂は、テトラフルオロエチレンおよび全フッ素置換されたビニルエーテルの共重合体であり、ともに化学式がCF2xynORfはパーフルオロアルコキシ基を示すで示される。PFAは、約280°Cで融解し、融解加工meltprocessibleが可能である。半透明ペレットtranslucentpellets、粉末powder、または水系ディスパージョンaqueousdispersionsの形態で入手できる。ETFEETFEは、主としてエチレンおよびテトラフロオロエチレンから成る共重合体であり、その化学式はxyn第3のモノマーの数パーセントが化学修飾されることが多いである。融点範囲は、215°C-270°Cである。融解加工meltprocessibleが可能であり、ペレットpellets、粉末powder、およびディスパージョンdispersionsの形態で提供される。ECTFEECTFEは、エチレンおよびクロロトリフルオロエチレンの共重合体であり、その化学式はxynである。第3のモノマーの数パーセントが化学修飾されることが多い。分子構造に拠るが、融解範囲は、190-240°Cである。半透明ペレットtranslucentpelletsの形態、および微粉末finepowderとして入手できる。PVDFPVDFは、化学式がCH2CF2nであるフッ化ビニリデンのホモポリマー、または化学式がCFxynであるフッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンの共重合体である。PVDFポリマーは、約160°Cで融解し、融解加工meltprocessibleが可能であり、粉末powder、ペレットpellets、およびディスパージョンdispersionsの形態で提供される。MFAMFAは、テトラフルオロエチレンおよびパーフルオロメチルビニルエーテルの共重合体である。PFAポリマーの一般分類に属する。MFAは、280°Cで融解する。半透明ペレットtranslucentpellets、および水系ディスパージョンaqueousdispersionsの形態で入手できる。THVTHVは、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデンからなるターポリマーであり、その化学式はCFCF2xVznで示される。THVは、120°C~230°Cの融点グレードに拠るで融解加工meltprocessibleが可能である。ペレットpellets、凝集粒子agglomerates、または水系ディスパージョンaqueousdispersionsとして入手できる。フルオロポリマーの最も重要な特性の1つは、耐熱性である。耐化学性および優れた安定的な電気特性と相まって、フルオロポリマー樹脂の耐熱性は、極めて用途の広いエンジニアリング材料の群を生み出す。これら他に類を見ない特性は、発火の際に[流体の封じ込めcontainmentもしくは閉鎖exclusion、電気過負荷electricaloverload、および同様な非常時に]要求される所定の望ましい挙動特性を提供し得る。しかしながら、これら樹脂が燃焼する際には、有毒物の放出が起こり得る。フルオロポリマーは、最も熱的に安定している公知のポリマーの1つであるが、高温に加熱された場合、緩やかに分解をし始める。公表されている結果は、分解が発生する正確な温度について異なっている。これは、微量元素放出traceelementemissionsを分析することの困難性を示している。しかしながら、有意な分解は、推奨された連続使用温度以上でのみ生じる。放出される分解生成物の量は、ポリマーの標準加工温度normalprocessingtemperatureより大きい温度に到達するまで、少ないままである。フルオロポリマーの熱分解率は、温度の比重測定法に関するアナライザthermogravimetricanalyserを使用して測定できる。温度は、通常、20°C分で、室温から試験温度に上げる。その後、サンプルを一定温度に保持し、その重量損失を測定する。重量損失の割合は、試験対象のポリマーの熱的安定性に対して適切となる一連の一定温度で測定される。FGがフルオロポリマーの重要な制約を幾分か相殺できるため、通常のフルオロポリマーの範囲外でも適用できることに留意することは重要である。FGは、フッ素化処理されていない系も強化し得る。従って、FGは、高機能エンジニアリングプラスチックおよびより低機能な多くの樹脂についての主要な分類のすべてで、広範な典型的適用に有用性を持ち得る。これらは次のものが挙げられるすなわち、ポリエーテルスルホンpolyethersulfones、ポリエーテルイミドpolyetherimides、ポリフタルアミドpolyphthalamides、ポリフェニレンスルフィドolyphenylenesulfides、ポリアリールエーテルケトンpolyaryletherketones、ポリアミドイミドpolyamideimides、ポリイミドpolyimides、ポリベンゾイミダゾールpolybenzimidazoles、液晶ポリエステルliquidcrystallinepolyesters、フルオロポリマーfluoropolymers、ポリアミドpolyamides、およびポリエステルpolyesters。さらに、より小さく、より速いデバイスより厳しい環境で作動するに向かっている産業界の動向を考慮すると、最先端技術におけるFGの潜在的な用途がある。FGの最も注目されるべき使用[その比類なき特性からの利点を得るために、その適用例えば、エレクトロニクス、光学、または物理的組成物としてにおいて、単独で使用しない場合]は、キャリアとして機能する他の材料に対する添加剤としての使用がある。FGは、コーティング剤としてそれ自身の特性によるか、または少量のバインダーを添加して使用してもよい。FGを加えた基礎材料の特性を、種々に強化し得る方法は多くある。一または複数の性質の強化、および該強化の程度は、その他の材料の性質およびFGの添加量に依存する。通常、FGは、複合材料の全重量に対して重量比001~10で添加し、より一般には、約001~5である。より好ましくは、FGは、複合材料の01~5を占め、最も好ましくは、01~20を占める。その他の実施態様としては、FGの添加量は、001~95までの範囲とすることができる。これは、FGが、バインダーとして機能するのに適するFPの量を含んで使用される場合となり得る。このような使用に関する実施態様では、該上限は95、85、60、40、または30とすることができる。バインダーの使用が非常に好ましい場合もある。機械的特性の改善は、複合材料にとって重要な側面である。FGは、高い強度および弾性により、物理的補強材として機能する。このような補強の効果は、マトリックス、FGの寸法、およびマトリックス内でのFGの分布の適合性に依存する。FGは、FPだけでなく、部分的にフッ素化されたポリマーおよびその他の材料も補強することが期待できる。疲労強度、クリープ、および耐割れ伝播は、大幅に改善され得る。複合材料に重要なその他の特性上の改善は、高温での性能に関連する。複合材の熱性能については、単独の物理的補強から予想される以上に、FGの存在によって強化される。その理由は明らかではないが、FGは分子スケールで材料も固定化し、これによって樹脂中のTgが向上し、補強されるものと考えられる。耐化学性は、複合材料に重要なさらなる特性上の改善である。FGを含有する複合材は、広範な化学物質に対して優れた耐性をもつと予想される。優れたバリア性が与えられるとみられ、添加された樹脂の耐化学性が、さらに強化され得る。同様に、耐放射性radiationresistanceも良好であることが予想される。このため、紫外線抵抗性UVresistanceが非常に良好であると考えられ、また基礎材料自体については、硬放射線hardradiationの耐性までも改善され得る。FGは優れた電気特性をもつ。FGは絶縁性があり、その機械的強度により、その添加した複合材の絶縁破壊強度dielectricbreakdownstrengthが強化され得る。FGは、複合材料の誘電率を変更するために使用することもできる。上記の特性を考慮すると、本発明による複合材料にとって、多くの応用が見込まれる。全体にわたる主な利点は、比較的、強度strongおよび硬度stiffがあり、耐クリープcreepおよび耐摩耗性wearresistantを有するFG群を生み出す可能性があるということである。このことが、新規な応用を切り開き得るとともに、既存の応用範囲を拡張し得る。FGを、いろいろなFPおよび他のポリマー材料にも添加することによって、それらの特性が強化される。これは、強度strength、弾性、耐クリープcreep、および耐摩耗性wearresistantの強化が含まれる。また、耐温度性、耐化学性、および一定の電気特性も改善され得る。それによって、フルオロポリマーおよびその他の材料が持つ並外れた特性を、一層望まれている応用および環境での幅広い範囲で利用することができる。また、ほぼ全般的な耐化学性を、改善された強度strength、弾性、耐クリープcreep、および耐摩耗性wearresistantと組み合わせることもできる。適切なフルオロポリマーとしては、限定するものではないが、次のようなポリマーおよびそれらのコポリマーが挙げられる:すなわち、ポリテトラフルオロエチレン;フッ素化エチレンプロピレン;パーフルオロアルコキシ樹脂;テテトラフルオロエチレン/パーフルオロメチルビニルエーテルコポリマー;テトラフルオロエチレン/パーフルオロプロピルビニルエーテルコポリマー;ポリクロロトリフルオロエチレン;フッ化ポリビニリデン;ポリフッ化ビニル;ポリエチレンテトラフルオロエチレン;フッ化炭素エラストマー;フルオロシリコン;テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンからなるターポリマー;テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、エチレンからなるターポリマー。生成物の形態は、任意の形態とすることができるが、水系または非水系のディスパージョン、粒状形態granularforms、粉末powders、微粉末veryfinepowders、棒状体rods、ブロック体blocks、成形体mouldings、膜体membranes、フィルムfilms、繊維fibres、シートsheets、泡状体foams、ハニカム体honeycombs、マイクロ多孔質膜microporousmembranes、およびマイクロ多孔質繊維microporousfibresが挙げられる。それらは、フィラーfillersおよび/または強化繊維reinforcingfibresを含むことができる。可能性がある応用には、拡大して以下も挙げられる:エンジンおよびトランスミッションのコンポーネント;シールリングsealrings;スラストワッシャthrustwashers;ベアリングbearings;ガスケットgaskets;摩擦ワッシャfrictionwashers;ブッシュbushings;フォークパッドforkpads;センサーハウジングsensorhousings;コネクターライニングconnectorlinings;タンクtanks;パイプpipes;タンクおよびパイプのライニングtankandpipelinings;燃料配管fuellines;燃料フィルタfuelfilters;燃料フィルタハウジングfuelfilterhousings;燃料タンクfueltanks;燃料タンクのマンホールカバーfueltankmanholecovers;燃料タンクのライニングfueltanklinings;真空ポンプのベーン先端vacuumpumpvanetips;バックアップ用リングbackuprings;ピストンリングpistonrings;スリーブsleeves;潤滑フリーのケーシングライナlubricantfreewearplates;OリングOrings;シャフトシールshaftseals;サーモスタットのハウジングthermostathousings;ヒューズのホルダfuseholders;排気再循環コンポーネントexhaustgasrecirculationcomponents;および吸気マニホルドairintakemanifolds;ワイヤおよびケーブルの絶縁体Wireandcableinsulation;ワイヤ絶縁のスタンドオフ;安全システムおよびスイッチギアのケーブル絶縁体cableinsulationforsafetysystemsandswitchgear;ケーブル用ラッピングテープcablewrappingtape;計測プローブmeasurementprobes;高電圧サーキットブレーカhighvoltagecircuitbreakers;モータmotors、変圧器transformers、リレーrelays、およびスイッチswitchesの絶縁体;コンピュータcomputersおよび航空機aircraftの電子機器electronicequipmen用、および同軸ケーブルcoaxialcablesのラッピングwrapping用の絶縁体;コイルボビンcoilbobbins;端末ブロックterminalblocks;バッテリ用ケーシングbatterycasings;電気用コネクタelectricalconnectors;鉛フリーはんだ処理freesolderprocessesに強いコンポーネント;キャパシタ用誘電体capacitordielectrics;バッテリ用ガスケットbatterygaskets;フィルムFilms;自己接着性テープselfadhesivetapes;編込み繊維braidedfibre;熱音響用絶縁体;ファイヤーバリアーfirebarriers;ケーブルタイcableties;カテーテルcatheters;半導体処理設備Semiconductorprocessingequipment;ウエハ用キャリアwafercarriers;ロボット用ワンドroboticwands;ウエハ処理洗浄設備waferprocessingandcleaningequipment;膜membranes;高多孔質膜highlyporousmembranes;拡張多孔質膜expandedporousmembranes;熱交換器用コンポーネントheatexchangercomponents;分析設備用コンポーネント;食品処理器;調理器;ポンプ、バルブおよびインペラ用ハウジングおよびライナーliners;弁板valveplates;ベローズbellows;ライナー付きパイプlinedpipes;ボールベアリングおよびロールベアリング用コンポーネントballandrollerbearingcomponents;ベアリングフィルムbearingfilms;滑り軸受パッドslidingbearingpads;エクスパンションジョイントexpansionjoints;コーティング金属コンポーネント;オバー編込みホース;実験用具laboratoryware;非粘着性コンベヤベルトantistickconveyorbelts;ロール被覆rollcoverings;熱シール材料heatsealingmaterials;蛇管;油田ダウンホール機器;パイプおよびホースpipesandhoses;パイプおよびホース用ライナーpipeandhoseliners;油田ライザー用ライナー;ドリルビット用シールdrillbitseals;アンビリカルライナー;化学処理設備chemicalprocessequipment;化学的処理設備用ハウジングchemicalprocessinstrumenthousingsおよびシールseals;分離蒸留コラム用プレートseparationanddistillationcolumnplatesおよびパッキングpackings;ラビリンスシールlabyrinthseals;コンプレッサー用コンポーネントcompressorcomponents;編込みフィルタ用クロスwovenfiltercloth;ガス送管gasflues;ワイヤ用ガイドwireguides;ヤーンyarnおよびスレッド用ガイドthreadguides;蒸着フィルムmetallisedfilms;離型フィルムreleasefilms;太陽光収集窓solarcollectorwindows;熱シール可能な配管、収縮性チュービングshrinkabletubing;押出し成形された放射線熱収縮性チュービング;医薬品drugs、感湿性化学物質moisturesensitivechemicals、および電子デバイスelectronicdevices用パッケージBarrierpackaging;医薬品用ブリスター用パック;エレクトロルミネッセンスランプelectroluminescentlampsにおける蛍光体コーティングphosphorcoatingsのカプセル化encapsulation;コーティングCoatings;外側および内側保護exteriorandinteriorprotectiveならびに/または低摩擦コーティングlowfrictioncoatings例えば、パイプpipes、タンクtanks、ダクトducts、ベアリングbearings、摩耗板wearplates、保護スリーブprotectivesleeves、工業的ローラindustrialrollers、複写機ローラcopierrollers、スプリットフィンガー、プロセスベルト、ポンプpumps、バルブvalves、医療デバイスmedicaldevices、ドリルビットdrillbits、食品処理器foodprocessingequipment、調理器cookingequipment、フライパンfryingpans、ライス調理器ricecookers、ノンスティック調理器、および耐熱皿bakeware上で;保護protectiveおよび装飾コーティングdecorativecoatings;耐紫外線コーティングUVresistantcoatings;コーティング布coatedfabrics;布地textiles、皮革leathers、ガラスglass、紙paper、木材woodの表面保護surfaceprotection;高強度繊維Highstrengthfibres;低クリープ繊維lowcreepfibres;高弾性繊維highmodulusfibres。マリンオーニングmarineawnings、コンベヤベルトconveyorbelts、離型布releasefabrics、デンタルフロスdentalflossおよび高性能ロープhighperformanceropesにおける繊維Fibres。被覆布地Coatedfabrics、被覆ガラスcoatedglassまたはアラミド布地aramidfabrics、建築応用constructionapplications例えば、屋根roofingまたはサイディング材料sidingmaterialsのためのフィルムfilmsおよび被覆布地coatedfabrics;安全用の服clothingおよび手袋glovesで使用される被覆布地coatedfabricsおよび織物繊維wovenfibres;およびヘルスケア殺菌Healthcaresterilisationおよび輸送コンテナtransportcontainers;硬さからの利点があるカテーテルcathetersおよび腹腔鏡チューブlaparoscopictubes;ピペットpipettesおよびぺトリ皿Petridishes。上記に加えて、該材料の特徴から、利点を受ける可能性のある応用が多くある。そのような応用としては次のものが挙げられる:オイル制御ピストンoilcontrolpistons;スロットル本体throttlebodies;イグニッションコンポーネントignitioncomponents;ベアリング用のリテーナおよびケージbearingretainersandcages;ギアgears;真空ポンプベーンvacuumpumpvanes;ボルトbolts;ナットnuts;インサートinsertsおよびブラケットbrackets;スピーカーフィルムspeakerfilmsおよびマイクロホンmicrophones。フッ化グラファイトGrFの剥離によるフルオログラフェン層状を呈するGrFの性質から、物理的な剥離によって、その単層を作製することを試みた。上述したように、本発明で調べた単層のFGを得るために、様々なアプローチを用いた。この理由は、一つには、GrFの物理的な劈開cleavateによって単層を得る試みが、割合にうまくいかず、結果として、小さくミクロンサイズの構造的に損傷した単層しか得られなかったためである。剥離に使用した初期のGrFは、白色微粉末であり、X線光電子分光器XPSによって測定された組成式はCF11±005である。この材料は、単一層を隔離させることが極めて困難であることが分かった。厚さが数ナノメートルの結晶子だけが、大量に存在していた。それにもかかわらず、光学顕微鏡で注意深く追跡したところ300nmのSiO2を含む酸化Siウエハーの上部で、多少の単層サンプルを見つけることができた。該単層は、僅かな光学的コントラストを生じさせ、これら単層を確認するために、該単層を比較的厚い薄片flakes近傍の領域に集めた。該コントラストは、数のみに過ぎず、ほとんど青色領域であった参照:グラフェンでは>10。連続AFM測定により、これらの領域が<2nmの厚さであることが示されたSiO2上の単一層グラフェンの見かけの厚さと同様である。本発明者らは、GrF単層の視覚化をSEMで容易に行えることを見出したが、それは、該SEMコントラストがグラフェンのそれよりも一層強かったためであるGrFの高抵抗性が原因と考えられる。残念ながら、SEMからは、GrFの厚さを示唆するものは得られない。このため、単層については、SEMで見えるものの、視覚的にはほとんど見えないコントラストの薄片flakesとして同定した。このような劈開cleaveしたGrF単層の同定は、XeF2の暴露によって得られたフルオログラフェンを用いて遡及的に確認したが、それは視覚的に同様なAFMおよびSEM特性を示した。物理的な劈開cleaveによりFGを生成することの困難性は、初期のGrF材料での結晶子の小ささ、および単層の脆弱性とに起因するものと考えられる。なぜなら、GRFでは、かなり多くの構造欠陥structuraldefectsが存在するためである。数層のグラフェンのフッ素化2層および数層のグラフェンサンプルを、TEMグリッドに支持し、次いで数日間にわたりフッ素化処理した。図8は、2層bilayerおよび数層fewlayerのグラフェンのラマンスペクトルを図示している。ラマンスペクトルでの強いDピークおよび2Dピークのサプレッションから、フッ素化反応が多層サンプルにおいても起きることが示される。しかしながら、単層のグラフェンと比較すると、該反応は緩やかであり、それは、両側から暴露される2D材料の反応性が、その3D対応物原子面間でフッ素を拡散させる必要があるの反応性よりもさらに高いことを示している。フルオログラフェンの安定性ラマン分光は、材料を評価するための迅速かつ非破壊なツールとなる。ラマン分析は、レニショー分光計波長5145nmおよびXeF2でフッ素化処理されたグラフェンを用いて行われ、次いで酸化シリコンウエハー上にトランスファーした図1の工程5。種々の溶剤本明細書で列挙したおよび周囲空気に数週間、曝露した後、FGのラマン特性には変化が検出されなかった。FG組成に変化を誘導するために、サンプルは異なった温度Tでアニール処理した。図9では、種々のレベルまでフッ素化し、次いで異なる温度Tでアニール処理したグラフェンのラマンスペクトルを示す。A、B、C-各々のラマンスペクトルは、弱程度にweakly、適度にmoderately、および高度に、フッ素化したグラフェンに対するものである。従って、図9では、異なったレベルでフッ素化し、次いでアルゴン-水素10混合下で、アニール処理されたグラフェンのラマンスペクトルが示されている。この図から、フッ素化された単層の安定性が、それらのフッ素化のレベルに強く依存しているということが明確に理解される。弱程度に1hフッ素化されたグラフェンのDピークは、250°Cでのアニール処理後には実質的に消失しているが、そのことは、初期の化学反応の可逆性を示唆している図9A。適度に数hフッ素化されたグラフェンについては、250°Cでのアニール処理により部分的に復元し、このとき強いDピークはその後保たれたままとなった。そのようなサンプルを一層高い温度Tでアニール処理を行う試みは、Dピークを更に増大させたが、その要因は、Fが高い温度Tで除去されたときに形成された構造欠陥structuraldefectsにあると考えられる。200°Cまでの温度TでのFFグラフェンのラマンスペトルでは、弱い蛍光背景約17eVで中心となるブロードピークをもつが現れた点を除けば、何らの変化も認められなかった図示せず。450°Cでのアニール処理が長引くと、GおよびDピークが発生したが、2Dピークは復元しなかった図9C。このことは、グラフェン骨格が、CおよびFの双方の損失とともに損傷を受けることを示唆するものと考えられる同様なラマンスペクトルは、TEMで、300kV電子ビームに長期間暴露されたFGに対して観察された。充分にフッ素化されたグラフェンの化学的組成図2a、bのラマンスペクトルで観察された飽和状態、および、FF膜のスペクトルとGrF図2cとの間の緊密な類似性は、前者が約1に近いF/C比の組成を有しているということを示している。さらに詳しく調べるために、X線光電子分光分析法Xrayphotoelectronspectroscopyを使用した。FG膜のXPSスペクトルにより、充分なフッ素化F/C比≧07を示すFおよびC-Fピークの双方が明らかとなったが、該サンプルは、正確な組成分析のためには小さ過ぎであった。さらに、支持ポリマー[クァンティフォイルQuantifoil]骨格もフッ素化し、XPS分析は一層不明瞭となった。この問題を回避するために、SiC上で成長した数層グラフェンの大きなcmサイズ領域をフッ素化処理した。このフッ素化プロセスは、ラマン分光によって監視した。ラマンスペクトルでの飽和状態図2aの上側の2つの曲線打点位置に依存するにおけるスペクトルに類似するに到達するには、XeF2の暴露は2ヶ月を要した。プリスティンpristineなSiCサンプルには強いDピークが表れたにもかかわらず、多くの欠陥defectsおよび粒界grainboundariesが示唆され、これによって、グラフェン面間の原子Fの拡散が高まったことが考えられる。図10は、SiC上で成長し、70°Cで2ヶ月にわたりXeF2でフッ素化処理されたグラフェンのXPSを示す。符号は、測定値SiC基板由来の炭素信号は減算しているである;実線の曲線は最適合致を示す。従って、図10には、SiC上で上述のように充分にフッ素化されたグラフェンの代表的なXPSスペクトルが示されているが、依然として、浮遊グラフェンで達成されるFF状態は、幾分短い。688eVで顕著なFピークを、さらには約289eVでC-Fピークを確認することができる。これらの位置では、強い共有F結合が得られる。約284eVでのピークはC-C結合に対応し、その他のピークについては、異なるタイプのC-F結合の存在[CF2およびCF3を含む]を示唆している。図10に示すスペクトルでは、約09のF/C比が得られる。本SiCサンプル上のスポットの違いに応じて、この比が、08~11の間で変化し、C-Fピークの相対的なインテンシティ強度も変化した。1より大きいF/C比は、GRFに共通であり、構造欠陥structuraldefectsの存在によって、より多くのC結合末端がフッ素を含むCF2およびCF3結合。1以下のF/C比は、直径約100μmの領域内該XPSで探査したでの部分的にフッ素化した領域の存在に起因し得る。XPS測定により証明されたことは、グラフェン膜より急速なフッ素化を可能とし、より弱いラマン特性を示すものの、空間的な不均質性inhomogeneityを全く示さないがSiC上のグラフェンよりも多くのフッ素を含有するため、後者よりも化学量論的により近い組成であったということである。弱程度かつ部分的にフッ素化されたグラフェンの電子伝達electrontransportフッ素化されたグラフェンの電気的測定は、ケースレーの2410型ソースメータKeithley’s2410SourceMeterおよび2182A型ナノボルトメータ2182ANanoVoltmeterを用いてdc態様で行った。I-V特性およびそのT依存は、ヘリウム雰囲気中で低温維持装置クライオスタット内に置いたデバイスで記録した。同様なデバイス但し、グラフェンシートを含まないでは、10Vの高ソース-ドレイン電圧を印加した場合に、~01nAまでの電流の漏れを示した。これは、測定回路内の寄生並列抵抗parasiticparallelresistancesに起因するものと考えられる。より低いフッ素化レベルのグラフェンの電気的特性を調べた。弱程度にフッ素化されたグラフェン70°Cで1時間では、本デバイスは、MΩレンジでρを示し、そのI-V特性はすべての測定T>4Kに対して線形を維持した。Tの減少に伴うn上に波線が付いているnの弱い増加のみが観察された。該デバイスでは、強力なドナードーピング>1013cm2と、01~1cm2Vsの低い移動性mobilityをもつ電界効果とが示された。このような挙動は、フッ素化およびプリスティンpristine領域の両方によって説明することができ、電子伝達electrontransportは、大部分は後者を通じて生じるものであり、長い浸透経路percolationpathsが伴う。部分的にフッ素化されたグラフェンの場合では、該デバイスは、図2aの9時間の曲線と同様のラマンスペクトルを示した。室温Tでは、そのI-V特性は線形であり、抵抗Rは1MU約5MΩのρに対応するより十分に低かった。より低い温度Tでは、Rは急増し、I-V特性は50K以下で強い非線形を示した。しかしながら、より高い温度Tおよび低いソース-ドレイン電圧では、オーム則が維持された。明らかなことは、部分的にフッ素化されたグラフェンでの電子伝達electrontransportは、不純物状態impuritystatesの間にホッピングを伴うということである。機械的特性のAFM測定FGの剛直性stiffnessおよび破壊強度を調べるために、ビーコ社AFMマルチモードナノスコープVeecoAFMと、タッピング-モードtappingmodeでドープしたシリコンチップナノセンサーズ社で走査した。次いで、チップは膜の中心からD10以内で位置決めした。次に、カンチレバーが、閾歪みthresholddeflectionに達するまで、サンプルに押し込んだ。膜の中心の凹みδは、カンチレバー歪みdとチップ垂直移動zとの差から計算した。カンチレバー歪みは、酸化シリコン[無限の硬さを持つと仮定つまり、d=z]の表面上で較正した。膜に加えられた負荷は、カンチレバーの歪みdeflectionとその有効ばね定数k当該カンチレバーでは約40Nmとから、F=kdとして計算した。図11は、FG膜について、代表的な負荷曲線青色および赤色および無負荷曲線緑色を示す。チップと膜との間の最初の接触は、地点Aで生じる。青色および緑色の曲線は、最大負荷に達することなく、非ヒステリシスである。負荷が一定限界地点Cを越えたとき、負荷曲線は急降下し、領域D該膜が破壊したでは元に戻らなかった。小さな凹み深さ破壊点以下では、有負荷と無負荷との間でヒステリシスは観察されず、その後の凹みは同一であった図11。このことは、クァンティフォイルQuantifoil支持体に対する膜の滑りは、凹み付け中には比較的無かったということを示している。破壊力Fbは、カンチレバーの最大曲げdmaxからFb=kdmaxで膜が破壊される以前に求めた。該破壊力は、フッ素化された膜では、250800nNの範囲内、プリスティンpristineな膜では、9001500nNの範囲内であることがわかった。ヤング率Eを測定するために、連続する2つの弾性膜を伴うモデルを使用した。LeeCWeiXDKysarJWHoneJMeasurementoftheelasticpropertiesandintrinsicstrengthofmonolayergrapheneScience321385388で報告されている公知の方法を利用した。本発明者らは、フルオログラフェンの2次元ヤング率が100±30Nmであることを見出した。また、同パラメータから、プリスティンpristineなグラフェンのEが約340Nmであることも得た。ラマンデータラマンデータは、調製したなかで最も低いXPSで58のFGサンプルの熱処理アルゴンガスの静圧下、250°Cでの1時間の加熱では、有意な変化ラマンデータによればが何も起きないことを示唆している。D、Gおよび2Gピークの相対的なインテンシティは、先の同サンプルについてまとめられたラマンスペクトルと比較した場合、概略的には同じである。このことにより、該材料は250°Cでさえも熱的に安定であることが示され、さらに本発明者らのその後の実験で、350°Cでの同様な安定性も実証された。アルミナおよびシリコンウエハ基板上のフッ素化カーボンサンプルのXPS分析以下の表に記載したサンプルは、クラトスアクシスウルトラ装置KratosAxisUltrainsturmentを使用して、X線光電子分光分析法Xrayphotoelectronspectroscopy;XPSを用いて分析した。調査の目的は、各サンプルの表面C:F比を測定することである。サンプルは、小さな不定形標本として示され、幾つかはアルミニウム基板上に置き、また幾つかはシリコンウエハ小片上に固定した。これらの標本は、プラスチック容器内に保管した。結果の概要1.小領域XPS測定約110μm×110μmの分析領域を該サンプルに対して行った。スペクトルは、各標本で3つの地点から記録し、それを用いて、各地点での相対的な表面組成を定量化した。2.任意の個々のサンプルに対する相対的な表面組成の結果および相対的なC:F比の値は、かなりの程度、均一にフッ素化されたカーボン層の存在と一致した。3.サンプル間で平均C:F比の値は変動し、得られた最低値は106であり、最高値は172であった。4.高分解能C1sスペクトルのピークフィット分析peakfitanalysisを実施して、C-C、C-F、C-F2、およびCF3官能基の相対比率を推定した。実験の詳細すべてのケースにおいて、小さな標本は、プラスチック容器から取り出し、適切なXPSサンプルホルダシリコンフリーの両面テープの小片を使用上に固定した。標本は3回測定した。XPS作業では、データは、約110μm×110μmの領域から記録したモノクロAlkαX線を使用。原子パーセント単位の拡張不確かさY測定した原子パーセント組成Xと関連付けられるは、ポリマーおよび有機材料を分析[サーベイ走査条件surveyscanconditionsクラトスアクシスウルトラ上での160eVパスエネルギーを使用]して、式Y=mXcm=0027、c=014によって計算することができる。既報告の拡張不確かさは、包含係数k=2を乗じた標準不確かさに基づいており、約95の信頼性水準が得られる。金属および無機材料にとって、これは唯一の概算基準である。XPSは、材料濃度に依存したサンプリング深さ有機/ポリマー材料では約10nm、金属/酸化物材料では約35nmを持つ。公認の検出限界は約1000分の1原子[Hを除くすなわち、01原子パーセントまたは1000ppm]である。本例で示された分析結果は、分析した実物サンプル表面のみにあてはまるもので、表面化学組成は有意に変化した。サーベイ走査surveyscansは、160eVパスエネルギーで記録し、標本表面に存在するすべての元素Hを除くを特定した;また、表面組成を定量化するためにも使用した。得られた結果を、相対的な原子パーセントとして表1に示す。高分解能スペクトルは、特定元素フッ素および炭素の化学的環境を特定するために、40eVパスエネルギーでも記録した。XPSは、表面の頂面の10nm以内に存在するすべての元素水素を除くを検出する。該表面は、機能化されたフッ素化されたポリマーに基づく系であることから、炭素、フッ素、および酸素が、検出された主要元素相対的な原子パーセント組成の結果によって示されるであった。また、アルミニウムも検出され基板から生じると考えられる、他の残存低レベル元素は、処理残渣processingresidues、界面活性添加剤surfactantadditives、または付加的な表面汚染surfacecontaminantsと関連する各サンプルが経た過程を反映すると考えられる。すべての場合において、高分解能C1sおよびF1sスペクトルは、フッ素化された炭素表面に特徴的なものであり、この場合の主要成分は、C-F、C-F2、およびCF3官能基である。その比率はサンプル毎に変動した。ピークフィット分析peakfitanalysisは、官能基の相対レベルを推定するために行った。任意の個々のサンプルについて、相対的なC:F比は、分析した領域の範囲内では均一であると認められた。最低平均値106FGP005および最高平均値172FGP017を持つサンプルとの間には有意なばらつきがあった。フルオログラフェンの安定性およびバンドギャップを例示するデータ図12は、アニール処理前後のフルオログラフェンの光伝達opticaltransmissionを、エネルギーEの関数として示す。同図では、プリスティンpristineおよびアニール処理されたFGの光伝達opticaltransmissionの変化が、エネルギーEの関数として示されている。同図から明らかなことは、観察されたバンドギャップ~3eVが、アルゴン下で350°Cのアニール処理後、安定性があるということである。図13は、完全にフッ素化および部分的にフッ素化されたグラフェンの光透過性opticaltransparencyを、エネルギーEの関数として示す。同図は、完全にフッ素化および部分的にフッ素化されたグラフェンについてのエネルギーを含む光伝達opticaltransmissionの変化を示している。3eV以上でのFGの不透過度opacityが、このバンドギャップの特徴を示すものである。部分的にフッ素化されたグラフェンについてのエネルギーを含む光伝達opticaltransmissionの変化は、FGとは著しく異なり、明確なバンドギャップを全く表していない。