Các vi tinh thể
kẽm khi được kết hợp với các khoáng chất phổ biến khác có thể thay thế cho các
kim loại đất hiếm trong các thiết bị điện tử (Ảnh: prill/Depositphotos)
Phải sử dụng đủ loại khoáng chất
hiếm để xây dựng nên các thiết bị điện tử thông minh như những thứ mà chúng ta
đang sử dụng hằng ngày. Không may, nhiều trong số các nguyên tố này khá khó tìm
và khai thác, khiến giá cả chúng đắt đỏ và dễ trở nên ngày một khan hiếm hơn
trong tương lai không quá xa.
“Chúng ta đang đối mặt với nguy
cơ cạn kiệt một số các nguyến tố hiếm này vì chúng không dễ dàng tái chế và có
nguồn cung hạn chế. Việc công nghệ phải lệ thuộc vào một thứ gì đó có khả năng
cạn kiệt trong phạm vi 10 đến 20 năm là điều bất ổn”, tác giả của nghiên cứu Roy
Clarke cho biết.
Các công ty như Honda và Samsung
đang bắt đầu phát triển những phương thức tái chế các nguyên tố đó trong khi các
nhà khoa học cũng đang có gắng tìm ra những cách mới để phục hồi các linh kiện
có giá trị và giải quyết vấn đề rác thải điện tử không ngừng lớn lên.
Cũng hữu ích không kém các sáng
kiến đó, sử dụng các nguyên tố thay thế rẻ tiền hơn có thể là hướng đi dễ dàng
hơn. Do đó, các nhà nghiên cứu trong nghiên cứu mới đến từ Đại học Michigan,
Đại học Lorraine và Đại học Canterbury đã tiến hành tìm cách làm việc đó.
Các nguyên tố trên bảng tuần hoàn
được sắp xếp theo cột để hình thành các nhóm có liên hệ. Các nguyên tố thường
được sử dụng trong thiết bị điện tử như indi và gali đến từ nhóm III, thường
được gọi là các kim loại đất hiếm.
Nhưng nhóm nghiên cứu phát hiện
ra rằng kết hợp các nguyên tố từ các nhóm lân cận cũng có thể tạo ra các hợp
chất có các thuộc tính hữu ích như đất hiếm. Các nhà nghiên cứu sử dụng kỹ
thuật MBE để tạo ra các hợp chất ở dạng màng mỏng, xếp lớp các nguyên tố lên
nhau với độ chính xác cấp độ nguyên tử.
Với kỹ thuật này, nhóm có thể
tạo ra một hợp chất sử dụng các nguyên tố từ nhóm II, IV, và nhóm V như kẽm,
thiếc và nitơ. Tất cả các nguyên tố này đều rẻ hơn và phổ biến hơn rất nhiều
nhưng hợp chất thu được vẫn có các thuộc tính quang điện tương tự các nguyên tố
đất hiếm.
Mặt khác, hợp chất mới có thể
khai thác năng lượng mặt trời và phát ra ánh sáng, nghĩa là nó có thể được sử
dụng làm vật liệu thay thế giá rẻ trong tấm pin mặt trời màng mỏng, đèn LED và
màn hình. Nếu kẽm được thay thế bằng magie, phạm vi của ánh sáng sẽ mở rộng sang
phần xanh da trời và cực tím của phổ.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra
rằng vật liệu cũng có khả năng điều chỉnh, nghĩa là chúng có thể tinh chỉnh
ở giai đoạn phát triển để tạo ra các linh kiện nhạy với các bước sóng ánh sáng
cụ thể. Chẳng hạn, bóng LED được chế tạo với các hợp chất này có thể điều
chỉnh để phát ra các màu ánh sáng cụ thể.
“Khi bạn chiếu sáng một căn nhà
hay văn phòng, bạn muốn có thể điều chỉnh được độ ấm của ánh sáng, thường là
phỏng theo ánh sáng mặt trời tự nhiên. Các hợp chất II, IV và V này có thể cho
phép chúng ta làm điều đó”, Clarke cho biết thêm.
LH (New Atlas)