Phát triển thành công vật liệu giống nhựa có khả năng dẫn điện tốt

Các nhà khoa học tại Trường Đại học Chicago (Mỹ) đã phát hiện cách tạo ra một vật liệu có thể giống như nhựa, nhưng dẫn điện tương tự kim loại.

Nghiên cứu được công bố ngày 26/10 trên tạp chí Nature. Các nhà khoa học đã chỉ ra cách tạo một loại vật liệu, sở hữu những mảnh phân tử lộn xộn, nhưng vẫn dẫn điện cực tốt.

Điều này đi ngược lại với tất cả các quy tắc mà chúng ta biết về độ dẫn điện. “Về nguyên tắc, điều này mở ra thiết kế của một loại vật liệu hoàn toàn mới dẫn điện, dễ tạo hình và bền trong các điều kiện hằng ngày”, tác giả nghiên cứu John Anderson - Phó Giáo sư hóa học tại Trường Đại học Chicago cho biết.

Các nhà khoa học phát hiện cách tạo ra vật liệu giống nhựa nhưng dẫn điện tương tự kim loại.

Đến nay, nhóm chất dẫn điện lâu đời nhất được biết đến là các kim loại: Đồng, vàng, nhôm. Những vật liệu này linh hoạt hơn và dễ gia công so với kim loại truyền thống. Tuy nhiên, vấn đề là chúng không ổn định và có thể mất độ dẫn điện nếu tiếp xúc với độ ẩm hoặc nhiệt độ quá cao.

Về cơ bản, cả hai chất dẫn kim loại hữu cơ và truyền thống này đều có chung một đặc điểm. Chúng được tạo thành từ các hàng nguyên tử hoặc phân tử thẳng hàng, xếp khít nhau.

Điều này có nghĩa là các electron có thể dễ dàng di chuyển qua vật liệu, giống như những chiếc ô tô trên đường cao tốc. Thực tế, các nhà khoa học cho rằng, vật liệu phải có những hàng thẳng. Trật tự này giúp dẫn điện một cách hiệu quả.

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm với một số vật liệu được phát hiện từ nhiều năm trước. Họ sắp xếp các nguyên tử niken giống như ngọc trai thành một chuỗi hạt phân tử làm từ cacbon và lưu huỳnh. Kết quả cho thấy, vật liệu này dẫn điện dễ dàng và mạnh mẽ. Hơn nữa, nó có tính ổn định cao.

Điều đáng chú ý nhất là cấu trúc phân tử của vật liệu đã bị rối loạn. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng tìm hiểu cách vật liệu có thể dẫn điện. Sau các thử nghiệm, mô phỏng và nghiên cứu lý thuyết, họ cho rằng, vật liệu này tạo thành các lớp. Ngay cả khi các lớp lộn xộn, electron vẫn có thể di chuyển theo chiều ngang hoặc dọc, miễn là chạm vào nhau.

Các nhà khoa học cho biết, khám phá này gợi ý một nguyên tắc thiết kế mới về cơ bản cho công nghệ điện tử. Vật liệu mới có thể được tạo ra ở nhiệt độ phòng. Nó cũng có thể được sử dụng khi nhu cầu về một thiết bị hoặc các mảnh của thiết bị cần phải chịu nhiệt, axit hoặc kiềm, hay độ ẩm cao.

Nhóm cũng đang khám phá các dạng và chức năng khác nhau mà vật liệu có thể tạo ra. “Chúng tôi nghĩ rằng có thể mô phỏng vật liệu dưới dạng 2D hoặc 3D. Hoặc thậm chí giới thiệu các chức năng khác, bằng cách thêm những trình liên kết hoặc nút khác nhau”, nhóm nghiên cứu cho biết.

Cập nhật: 31/10/2022 GDTĐ