Các giọt kim loại không để lại
lớp oxit mỏng nào trên bề mặt, nếu lớp da oxit này được hòa tan trong chất nền
kiềm hoặc axit. Ảnh: Đại học RMIT
Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học RMIT ở Melbourne,
Úc, đã sử dụng kim loại lỏng để tạo ra các vật liệu hai chiều, dày chưa đến vài
nguyên tử, chưa từng được nhìn thấy trong tự nhiên.
Sự đột phá đáng kinh ngạc sẽ không chỉ cách mạng hóa
cách thức chúng ta làm hóa học mà còn có thể được áp dụng để tăng cường khả năng
lưu trữ dữ liệu và làm cho các thiết bị điện tử nhanh hơn.
Các nhà nghiên cứu hòa tan kim loại trong kim loại
lỏng để tạo ra các lớp ôxít rất mỏng mà trước đây không tồn tại dưới dạng cấu
trúc lớp và dễ dàng bóc ra.
Sau khi chiết xuất, các lớp oxit này có thể sử dụng
để làm thành phần bán dẫn trong các thiết bị điện tử hiện đại. Lớp oxit càng
mỏng thì điện tử càng nhanh. Lớp oxit mỏng hơn cũng có nghĩa là các thiết bị
điện tử cần ít năng lượng hơn. Bên cạnh các lợi ích khác, lớp oxit còn được sử
dụng để tạo ra màn hình cảm ứng trên điện thoại thông minh.
Nghiên cứu do Giáo sư Kourosh Kalantar-zadeh và Tiến
sĩ Torben Daeneke tại Trường Kỹ thuật Đại học RMIT dẫn đầu, cùng với các sinh
viên đã thử nghiệm phương pháp này trong 18 tháng qua.
Tiến sĩ Daeneke cho biết: "Khi bạn viết bằng bút chì,
graphite sẽ để lại rất nhiều mảnh nhỏ gọi là graphene, có thể dễ dàng chiết xuất
vì chúng là các kết cấu có các lớp xuất hiện tự nhiên. "Nhưng điều gì xảy ra nếu
các vật liệu này không tồn tại một cách tự nhiên?
"Ở đây chúng tôi đã tìm ra một phương pháp phi
thường nhưng rất đơn giản để tạo ra những mảnh vật liệu mỏng mà không tồn tại
một cách tự nhiên ở dạng cấu trúc lớp.
"Chúng tôi sử dụng các hợp kim không độc của gallium
(một kim loại tương tự nhôm) làm môi trường phản ứng để phủ lên bề mặt của kim
loại lỏng các lớp oxit có kích thước mỏng ở cấp độ nguyên tử của kim loại được
thêm vào thay vì là gallium oxit xuất hiện tự nhiên.
"Lớp oxit này sau đó có thể được tẩy tế bào bằng
cách chỉ cần chạm vào kim loại lỏng bằng bề mặt nhẵn. Có thể sản xuất ra được số
lượng các lớp nguyên tử mỏng này nhiều hơn bằng cách bơm không khí vào kim loại
lỏng, tương tự như trong quá trình sữa tạo bọt khi pha café cappuccino."
Đó là một quá trình rất rẻ và đơn giản đến nỗi có
thể thực hiện trên bếp của một người không phải là nhà khoa học.
"Tôi có thể hướng dẫn cho mẹ tôi, và bà ấy có thể
làm điều này ở nhà," Daeneke cho hay.
Giáo sư Kourosh Kalantar-zadeh cho biết, hiện nay
các nhà khoa học đã khám phá ra rằng các vật liệu ôxít mỏng chưa từng nhìn thấy
trước đây đã trở nên phổ biến, với những hàm ý sâu sắc đối với các công nghệ
trong tương lai.
"Chúng tôi dự đoán rằng công nghệ phát triển được áp
dụng cho khoảng một phần ba bảng tuần hoàn. Nhiều loại oxit nguyên tử này là
chất bán dẫn hoặc vật liệu điện môi.
"Các thành phần bán dẫn và điện môi là nền tảng của
các thiết bị điện tử và quang học hiện nay. Nghiên cứu về các thành phần có độ
mỏng ở cấp độ nguyên tử sẽ dẫn đến đồ điện tử tốt hơn và tiết kiệm năng lượng
hơn. Khả năng công nghệ này chưa từng đạt được trước đây.
Sự đột phá này cũng có thể áp dụng cho lĩnh vực xúc
tác, nền tảng của ngành công nghiệp hóa học hiện đại, định hình lại cách thức
chúng ta sản xuất ra tất cả các sản phẩm hóa học bao gồm thuốc, phân bón và chất
dẻo.
Thanh Vân (ScienceDaily)