Tạo ra vật liệu hai chiều không thể tìm thấy trong tự nhiên

Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học RMIT ở Melbourne, Australia vừa phát triển thành công một loại vật liệu 2D siêu mỏng với độ dày chỉ tương đương các nguyên tử. Đây được cho là phát hiện đột phá "một thập kỉ chỉ có một lần".

Dễ nhưng không dễ

Phát hiện đáng kinh ngạc được thực biện bởi Giáo sư Kourosh Kalantar-Zadeh và Tiến sỹ Torben Daeneke cùng các sinh viên ở Trường Kỹ thuật RMIT. Nhóm nghiên cứu đã tìm tòi và phát triển vật liệu này trong hơn một năm.

Daeneke giải thích: "Khi bạn viết lên một trang giấy, than chì trong bút chì sẽ để lại nhiều mảnh nhỏ gọi là graphene (một lớp các nguyên tử carbon được xắp xếp thành mạng lục giác hai chiều). Nhờ vào cấu trúc lớp có cấu tạo tự nhiên, chúng ta có thể dễ dàng chiết xuất chất này. Nhưng vấn đề đau đầu ở đây là chất này vốn không thể được nhìn thấy trong tự nhiên, vậy làm sao để chiết được nó? Và chúng tôi đã tìm ra phương pháp tuyệt diệu nhưng lại vô cùng đơn giản để giải quyết vấn đề này”.

Để tạo ra vật liệu có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, nhóm nghiên cứu đã phân rã kim loại trong dung dịch kim loại. Các lớp ôxít rất mỏng có lớp vỏ dễ dàng bị tách ra được hình thành từ đó. Nhà nghiên cứu Daeneke nói rằng: "quá trình tạo ra lớp ôxít đơn giản vô cùng, giống như "tạo bọt sữa khi pha cappuccino"".

Nghiên cứu này không đòi hỏi nhiều kiến ​​thức chuyên môn, vì vậy bất kì ai cũng có thể thực hiện. Rõ ràng việc tạo ra vật liệu thì dễ nhưng nghiên cứu để tìm ra phương pháp chế tạo đó mới là điều khó khăn!

Vật liệu mới giúp thiết bị điện tử xử lý nhanh hơn. (Ảnh: Pixabay).

Cải thiện thiết bị điện tử

Ngoài ưu điểm là một công cụ hiệu quả để phục vụ cho những nghiên cứu về hóa học, vật liệu mới còn có khả năng cải thiện chức năng hoạt động của các thiết bị điện tử hiện đại. Các nhà khoa học tin rằng nó có thể tăng cường khả năng lưu trữ dữ liệu và làm cho thiết bị điện tử chạy nhanh hơn.

Khi các lớp ôxit bị bóc đi, vật liệu được sử dụng như các thành phần bán dẫn trong thiết bị điện tử. Do tính chất siêu mỏng của mình, nên vật liệu mới giúp các thiết bị điện tử xử lý nhanh hơn và ít tốn năng lượng hơn. Các lớp ôxit cũng được sử dụng để tạo ra màn hình cảm ứng. Không chỉ riêng những công ty sản xuất, mà thậm chí người dùng có thể mày mò để tạo ra những chiếc màn hình của riêng mình nhờ khám phá này.

Giáo sư Kalantar-Zadeh nói: "Chúng tôi dự đoán công nghệ mới sẽ được áp dụng được cho các chất trong khoảng một phần ba bảng tuần hoàn. Các thành phần bán dẫn và điện môi là nền tảng của các thiết bị điện tử và quang học hiện nay. Bằng cách kết hợp với vật liệu siêu mỏng, thiết bị điện tử sẽ làm việc hiệu quả hơn và tiết kiệm hơn".

Nhóm nghiên cứu không nêu một cách chính xác về việc vật liệu 2D có thể ảnh hưởng đến việc lưu trữ dữ liệu như thế nào, nhưng chúng ta có thể suy đoán rằng nó làm cho quá trình truyền dữ liệu diễn ra với tốc độ cực kì nhanh.

Mới đây, dòng thẻ SD mới nhất của Sony được chào hàng là "nhanh nhất thế giới", có tốc độ truyền ấn tượng là 300 MB/s. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta sử dụng vật liệu mới và mang đến khả năng tuyệt vời này cho các ổ cứng hay lưu trữ đám mây?

Nếu nghiên cứu của nhóm nhà khoa học ở Trường Đại học RMIT tương tự với chất bán dẫn năng lượng thấp của các kỹ sư Stanford phát triển vào tháng Tám, hay giống như vật liệu một chiều được tạo ra bởi các nhà khoa học của Đại học Texas vào năm trước, thì điều này có thể trở thành hiện thực.

Nhóm nghiên cứu không nhắc đến thời gian nhưng có lẽ phải mất một thời gian nữa vật liệu này mới chính thức được sử dụng. Chắc chắn, khám phá “một thập kỉ chỉ có một lần” đòi hỏi công tác kiểm định và thử nghiệm gắt gao trước khi nó có thể làm thay đổi thế giới.