Hai nhà vật lý gốc Nga được giải Nobel năm nay vừa công bố phát minh ra một chất mới là fluorographen, có thể thay silic trong điện tử học và các ứng dụng khác. Trên cơ sở graphen - vật liệu kỳ diệu đã mang cho Andrei Geim và Konstantin Novoselov giải Nobel Vật lý năm 2010, được trao ngày 10-12, các...
Hai nhà vật lý gốc Nga được giải Nobel năm nay vừa công bố phát minh ra một chất mới là fluorographen, có thể thay silic trong điện tử học và các ứng dụng khác.
Trên cơ sở graphen - vật liệu kỳ diệu đã mang cho Andrei Geim và Konstantin Novoselov giải Nobel Vật lý năm 2010, được trao ngày 10-12, các nhà khoa học đã tổng hợp được nhiều vật liệu mới khác.
Báo Izvestia đưa tin, vừa qua, hai ông Geim và Novoselov đã hợp tác cũng các nhà nghiên cứu khác của Anh, Trung Quốc, Hà Lan, Ba Lan và Nga tổng hợp được một hợp chất mới từ graphen là fluorographen. Đây là một hợp chất rất bền và có tính bán dẫn, song nó lại chịu được nhiệt độ cao và chịu hoá chất. Về độ bền cơ học nó chỉ thua graphen.
Thừa hưởng độ bền của graphen, fluorographen có nhiều ưu điểm hơn hẳn các chất khác. Nó rất thuận tiện để chế tạo ra những linh kiện bán dẫn, có độ truyền dẫn nhanh và kích thước cực nhỏ, dùng trong các sản phẩm vi điện tử.
Để chuyển từ silic đến graphen, cần phải tìm các dẫn xuất của graphen có tính chất truyền dẫn điện tử với mức năng lượng tối thiểu. Cho đến nay, người ta chỉ mới tìm ra 2 chất là oxit và hydrua của graphen. Hai chất này đều có nhược điểm vì việc đưa chúng vào các thiết bị vi điện tử là quá phức tạp: chúng không bền và có cấu tạo không đồng nhất. Các nhà khoa học đang cố gằng tìm các chất trên cơ sở graphen không có hai nhược điểm trầm trọng này. Và dường như hợp chất đó đã được tìm ra: fluorographen.
Từ lâu người ta đã biết khá rõ về các hợp chất của cacbon với fluo, ví dụ như politetrafluoetilen (thường được biết đến dưới cái tên Teflon) dùng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và trong các thiết bị sinh hoạt. Lần này, các nhà các nhà khoa học đã tạo ra một công nghệ mới để kết hợp graphen với fluo và thu được một chất bền nhiệt và bền hoá học đồng thời có tính bán dẫn tuyệt vời và về độ bền cơ học lại cao thép đến 1,5 lần.
Theo ý kiến của những tác giả đã tạo ra fluorographen, đây là một chất mở ra khả năng ứng dụng đầy triển vọng không chỉ trong công nghiệp vi điện tử mà cả còn có thể thay thế Teflon để làm loại sơn bảo vệ có nhiều tính năng ưu việt.
Hai nhà vật lý gốc Nga Andrei Geim và Konstantin Novoselov, những người vừa nhận giải Nobel Vật lý năm nay, tiếp tục gây chú ý bằng một phát minh mới từ graphen. Hợp chất được họ cùng các cộng sự quốc tế tổng hợp mang tên fluorographen, được kỳ vọng mở ra hướng phát triển mới cho điện tử học và nhiều ngành công nghiệp khác. Ý tưởng nổi bật nằm ở khả năng dùng vật liệu này thay silic trong những linh kiện điện tử nhỏ, nhanh và bền hơn.
Nền tảng của phát minh là graphen, vật liệu kỳ diệu từng giúp Geim và Novoselov giành giải Nobel Vật lý năm 2010. Giải thưởng được trao ngày 10-12, ghi nhận những đóng góp quan trọng của hai nhà khoa học trong việc nghiên cứu vật liệu có cấu trúc đặc biệt này. Từ graphen, giới nghiên cứu đã tiếp tục tổng hợp nhiều dẫn xuất mới nhằm khai thác tốt hơn các tính chất cơ học, hóa học và điện tử vốn rất đáng chú ý.
Theo thông tin Izvestia đăng tải, Geim và Novoselov hợp tác với các nhà nghiên cứu đến từ Anh, Trung Quốc, Hà Lan, Ba Lan và Nga để tạo ra fluorographen. Vật liệu mới được mô tả là một hợp chất rất bền, có tính bán dẫn, đồng thời chịu được nhiệt độ cao và nhiều tác động hóa học. Xét về độ bền cơ học, fluorographen chỉ đứng sau graphen, qua đó trở thành ứng viên đáng chú ý cho những ứng dụng đòi hỏi khả năng chịu đựng lâu dài.
Fluorographen thừa hưởng độ bền nổi bật của graphen, nhưng còn mang thêm những đặc điểm thuận lợi cho việc chế tạo linh kiện bán dẫn. Vật liệu này có thể hỗ trợ các thiết bị truyền dẫn nhanh, kích thước cực nhỏ, phù hợp với yêu cầu ngày càng cao của những sản phẩm vi điện tử hiện đại. Nếu được phát triển thành công, hướng đi này có thể giúp các nhà sản xuất tìm thêm lựa chọn mới bên cạnh những vật liệu đang được sử dụng phổ biến.
Để chuyển từ silic sang graphen trong điện tử học, các nhà khoa học cần những dẫn xuất graphen có khả năng truyền dẫn điện tử với mức năng lượng tối thiểu. Trước fluorographen, họ mới xác định được hai chất liên quan là oxit graphen và hydrua graphen, nhưng cả hai đều tồn tại những hạn chế đáng kể. Việc đưa oxit graphen và hydrua graphen vào thiết bị vi điện tử trở nên quá phức tạp vì chúng không bền, đồng thời có cấu tạo không đồng nhất.
Nhiều nhóm nghiên cứu vì thế tập trung tìm kiếm các vật liệu trên cơ sở graphen nhưng không mắc hai nhược điểm nghiêm trọng nói trên. Fluorographen dường như đáp ứng được yêu cầu ấy, bởi hợp chất mới vừa ổn định hơn, vừa sở hữu những tính chất điện tử phù hợp với mục tiêu chế tạo linh kiện. Kết quả này không chỉ bổ sung một vật liệu mới cho phòng thí nghiệm, mà còn giải quyết phần nào bài toán đang cản trở việc ứng dụng graphen rộng rãi.
Từ lâu, các hợp chất giữa cacbon và fluo đã được biết đến, trong đó politetrafluoetilen, thường gọi là Teflon, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và nhiều thiết bị sinh hoạt. Điểm mới của nghiên cứu lần này nằm ở công nghệ kết hợp graphen với fluo, tạo ra một chất đồng thời bền nhiệt, bền hóa học và có tính bán dẫn nổi bật. Về độ bền cơ học, fluorographen còn được mô tả là cao hơn thép tới 1,5 lần, một đặc điểm làm tăng đáng kể sức hấp dẫn của vật liệu.
Theo các tác giả, fluorographen có thể mở ra nhiều triển vọng trong công nghiệp vi điện tử, nơi các linh kiện cần tốc độ truyền dẫn cao, kích thước nhỏ và khả năng hoạt động ổn định. Vật liệu này cũng được xem xét như một lựa chọn thay thế Teflon để chế tạo lớp sơn bảo vệ có nhiều tính năng ưu việt hơn. Từ một dẫn xuất mới của graphen, fluorographen vì vậy đang được kỳ vọng trở thành cầu nối giữa nghiên cứu vật liệu cơ bản và những sản phẩm công nghệ hữu ích trong tương lai.
