Graphene: Vật liệu mới có thể làm biến đổi thế giới

Graphene đang được giới khoa học Mỹ xem như vật liệu công nghệ cao có tiềm năng làm thay đổi sâu rộng đời sống, kinh tế và nhiều ngành sản xuất trên toàn thế giới. Vật liệu này cứng hơn thép nhưng nhẹ hơn cả lông chim, đồng thời sở hữu những đặc tính khiến các nhà khoa học dự báo phạm vi ứng dụng của nó gần như không có giới hạn. Nếu những dự báo hiện nay trở thành hiện thực, graphene có thể tác động mạnh đến nền kinh tế Mỹ, đồng thời tạo ra các thay đổi lớn trong công nghệ, y tế, máy tính, truyền thông và quân sự. Graphene được tạo thành từ các nguyên tử carbon, được hai nhà khoa học người Nga Andre Geim và Konstantin Novoselov phát hiện khoảng bảy năm trước thời điểm bài viết. Công trình này đem lại cho hai nhà khoa học Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2010, ghi nhận một phát hiện có khả năng mở ra hướng phát triển mới cho vật liệu công nghệ cao. Từ một lớp vật chất mỏng đặc biệt, graphene dần trở thành tâm điểm nghiên cứu, khi các phòng thí nghiệm liên tục tìm cách biến những đặc tính khác thường thành sản phẩm hữu ích. Trong lĩnh vực thông tin không dây, các chuyên gia Mỹ dự báo graphene có thể tạo ra cuộc cách mạng, với những thiết bị truyền dữ liệu nhanh hơn nhiều so với công nghệ hiện nay. Một viễn cảnh đáng chú ý là vệ tinh có kích thước tương đương một tòa nhà nhiều tầng nhưng trọng lượng chưa bằng một miếng thịt nướng, nhờ vật liệu nhẹ và bền này. Điện thoại thông minh sử dụng graphene cũng được kỳ vọng tải xuống một băng hình độ phân giải cao chỉ trong thời gian tính bằng nano giây, thay đổi rõ rệt trải nghiệm người dùng. Nhà sản xuất sớm khai thác được ưu điểm của graphene có thể giành lợi thế lớn trong cuộc cạnh tranh khốc liệt trên thị trường điện thoại thông minh toàn cầu. Y học là một lĩnh vực khác được kỳ vọng hưởng lợi mạnh từ graphene, bởi vật liệu này có thể hỗ trợ đưa các loại dược phẩm mới đến đúng mục tiêu điều trị. Theo những dự báo được nêu, thuốc chống ung thư với liều lượng cao hơn có thể tiêu diệt tế bào bệnh mà hạn chế gây tổn hại cho các tế bào lành. Graphene còn được nhắc đến trong nghiên cứu máu nhân tạo, hướng tới giảm nguy cơ truyền virus qua máu và rút ngắn thời gian tìm kiếm những nhóm máu hiếm. Bài viết cũng nêu khả năng graphene được sử dụng trong các phương pháp điều trị nhiều bệnh ở người già, dù những ứng dụng này vẫn thuộc nhóm triển vọng được nghiên cứu. Các nhà khoa học Đại học Wayne State thuộc bang Michigan đã nghiên cứu việc cấy điện cực graphene vào não, mở ra hướng điều trị hiệu quả hơn cho bệnh Alzheimer. Những điện cực này có tuổi thọ tới năm năm, vượt xa các điện cực hiện nay vốn chỉ hoạt động trong thời gian tính bằng tháng, qua đó có thể cải thiện cuộc sống người bệnh. Điện cực graphene cũng được kỳ vọng hỗ trợ điều trị tổn thương cột sống và khiếm thị, hai vấn đề y tế phức tạp đang ảnh hưởng đến nhiều người trên thế giới. Chỉ ba tuần trước thời điểm được đề cập, các nhà khoa học Mỹ phát hiện graphene có thể kích thích sự phát triển của những mô trong cơ thể người. Phát hiện ấy mở ra hy vọng chữa các khuyết tật bẩm sinh về tim, căn bệnh đã được nghiên cứu điều trị thử nghiệm hơn một trăm năm nhưng chưa đạt thành công. Trong máy tính, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Rensselaer ở bang New York đã vượt qua một trở ngại lớn của vi điện tử bằng cách biến tấm graphene siêu mỏng thành bóng bán dẫn siêu nhỏ. Kết quả này có thể hỗ trợ chế tạo máy vi tính kích thước rất nhỏ và những vi mạch cứng siêu nhỏ, đồng thời mở rộng giới hạn thiết kế thiết bị điện tử tương lai. Các nhà khoa học dự báo vào cuối thập kỷ được đề cập, thế giới có thể xuất hiện máy tính nằm gọn trong lòng bàn tay nhưng sở hữu sức mạnh bằng 10.000 máy tính hiện nay. Graphene cũng được kỳ vọng tạo cuộc cách mạng trong màn hình, với những thiết bị siêu mỏng, siêu lớn có thể gấp gọn, mang theo trong túi rồi treo lên tường. Trong quân sự, Đại học Texas ở thành phố Dallas đã sử dụng graphene trong nghiên cứu làm vật thể biến mất khỏi tầm mắt, tạo nên ý tưởng áo choàng vô hình. Công nghệ này được dự báo có thể che giấu xe tăng, pháo và thậm chí con người trước đối phương, qua đó cho thấy graphene được kỳ vọng định hình nhiều mặt đời sống vào cuối thập kỷ.