Graphene có thể giảm sự lệ thuộc của chúng ta
vào nguyên tố hiếm indium cho các thiết bị màn hình cảm ứng (Ảnh:
SergeyNivens/Depositphotos)Màng mỏng ôxít thiếc indium (ITO) có tính dẫn điện cao và
trong suốt với ánh sáng, làm cho chúng trở nên hoàn hảo cho nhiều công nghệ hiển
thị, bao gồm màn hình LCD, OLED, e-ink và màn hình cảm ứng, cũng như chiếu ánh
LED, lớp phủ thủy tinh và pin mặt trời .
Vấn đề chính xác là indium không được phong phú. Mặc dù về
mặt kỹ thuật, nó dồi dào hơn những nguyên tố như vàng và bạc nhưng indium hiếm
khi xuất hiện ở dạng nguyên tố trong vỏ trái đất, vì vậy nó phải được chiết xuất
như một sản phẩm phụ của quặng được khai thác để lấy các kim loại khác, thường
là kẽm. Như vậy, nó xuất hiện trong danh sách Nguyên liệu thô quan trọng ở Châu
Âu, Mỹ, Úc và Nhật Bản.
Không có gì ngạc nhiên khi các nhà khoa học đang tìm kiếm
các giải pháp thay thế phổ biến hơn. Nghiên cứu trước đây đã tìm thấy những ứng
cử viên đầy hứa hẹn trong ống nano carbon, dây nano đồng hoặc polyme thủy tinh
mới. Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Đại học Paragraf và Queen
Mary ở London có thể đã tìm thấy một vật liệu kỳ diệu yêu thích của mọi người
là graphene.
Được cấu thành từ một tấm carbon dày chỉ một nguyên tử,
graphene có nhiều đặc tính điện tử và quang học hữu ích và tất nhiên điều đó hữu
ích vì carbon là một trong những nguyên tố phong phú nhất trên trái đất.
Các nhà nghiên cứu bắt đầu bằng cách lắng một lớp graphene
lên một chất nền trong suốt, sử dụng một kỹ thuật gọi là lắng đọng hơi hóa chất
hữu cơ kim loại. Graphene được pha tạp với axít nitric để tăng độ dẫn điện, sau
đó được khắc bằng tia laze thành một mẫu cụ thể để biến nó thành anode. Nhóm
nghiên cứu cho biết thiết bị OLED dựa trên graphene tạo ra hoạt động tốt như
các thiết bị ôxít thiếc indium cũ.
Trong khi các nghiên cứu khác đã chỉ ra cách graphene có thể
được sử dụng thay thế cho indium, các thiết bị tạo ra không hoạt động hiệu quả
và dẫn điện như ban đầu. Nhóm nghiên cứu cho biết vấn đề quan trọng là graphene
thường được đặt trên chất xúc tác kim loại bằng một phương pháp lắng đọng khác,
sau đó được chuyển sang chất nền trong suốt nhưng bước bổ sung này có thể tạo
ra các tạp chất ảnh hưởng đến hiệu suất.
“Vì tầm quan trọng và sự khan hiếm của nó, nên đã có nhiều
nỗ lực để thay thế ITO nhưng không có vật liệu nào được tìm thấy có hiệu suất
tương đương trong một thiết bị điện tử hoặc quang học cho đến nay. Bài báo của
chúng tôi là bài báo đầu tiên trên thế giới chứng minh rằng graphene có thể
thay thế ITO trong một thiết bị điện tử / quang học. Chúng tôi đã chứng minh rằng
graphene-OLED có hiệu suất tương tự như ITO-OLED”, Giáo sư Colin Humphreys, đồng
tác giả của nghiên cứu cho biết.
Nhưng vẫn còn một số mảnh ghép cần được giải trước khi cái
gọi là vật liệu kỳ diệu có thể trở thành “viên đạn bạc” mà các nhà khoa học kỳ
vọng. Bất chấp sự khan hiếm của nó, indium vẫn tương đối rẻ, trong khi graphene
hiện đang có chi phí sản xuất hàng loạt rất tốn kém. Tuy nhiên, bối cảnh kinh tế
này đang thay đổi, với các công ty như Paragraf đang phát triển các phương pháp
sản xuất để sản xuất graphene ở quy mô lớn hơn với chi phí rẻ hơn.
LH (New Atlas)