Tạo ra công nghệ sản xuất đại trà vật liệu Graphene

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Baik Jong-beom, thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Ulsan, dẫn đầu vừa phát triển công nghệ sản xuất đại trà vật liệu graphene. Thành tựu này mở ra triển vọng đưa một vật liệu nổi bật, từng chỉ thu được với số lượng rất nhỏ, vào các ứng dụng điện tử rộng rãi hơn. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Viện hàn lâm khoa học quốc gia Mỹ, một ấn phẩm khoa học có uy tín. Graphene là vật liệu mới gồm một lớp nguyên tử cácbon liên kết với nhau theo cấu trúc hình tổ ong đặc trưng. Vật liệu này thường được lấy từ bề mặt chì, đồng thời sở hữu khả năng dẫn điện được mô tả cao gấp 100 lần so với đồng. Graphene còn được giới thiệu có độ dẻo dai gấp 200 lần thép, trong khi vẫn rất mềm dẻo, tạo nên nhiều kỳ vọng về ứng dụng thực tế. Những đặc tính đặc biệt khiến graphene được chú ý trong lĩnh vực điện tử, nơi các vật liệu vừa bền, vừa dẫn điện tốt, lại có thể uốn cong luôn được quan tâm. Các nhà nghiên cứu hình dung vật liệu này có thể góp phần tạo ra những máy tính dạng đồng hồ đeo tay trong tương lai. Graphene cũng được xem là lựa chọn tiềm năng cho các màn hình mỏng như tờ giấy, thay đổi đáng kể hình dung về thiết bị điện tử hiện đại. Tuy nhiên, khoảng cách giữa một vật liệu triển vọng trong phòng thí nghiệm và sản phẩm thương mại vẫn còn khá lớn, đặc biệt khi quy trình chế tạo chưa đáp ứng nhu cầu số lượng. Trước đây, graphene chỉ được lấy với lượng rất ít thông qua việc sử dụng các chất axít mạnh, khiến quá trình sản xuất đại trà gặp nhiều trở ngại. Chi phí, quy mô hạn chế cùng những lo ngại liên quan đến hóa chất sử dụng đã cản trở việc thương mại hóa vật liệu này. Trong nghiên cứu mới, nhóm cộng sự của Giáo sư Baik Jong-beom lần đầu tiên phát hiện một cách phân loại graphene lớp mỏng tương đối dễ dàng. Quy trình này sử dụng hoạt động xay với tốc độ cao, kết hợp graphene cùng chì và CO2 rắn trong quá trình xử lý vật liệu. Phát hiện trên tạo ra hướng tiếp cận khác với phương pháp cũ, vốn phụ thuộc vào lượng axít mạnh để tách hoặc thu graphene. Điểm đáng chú ý nằm ở khả năng thay thế dung môi độc hại bằng nước trong quy trình được nhóm nghiên cứu đề xuất. Theo thông tin công bố, phương pháp mới có thể giảm sự phụ thuộc vào axít surfuric và axít nitric, những hóa chất từng được sử dụng trong quá trình tạo graphene. Việc dùng nước làm dung môi được kỳ vọng giúp quy trình thân thiện hơn với môi trường, đồng thời phù hợp hơn với yêu cầu sản xuất quy mô lớn. Nhóm nghiên cứu dự đoán công nghệ này có thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất graphene, bên cạnh việc nâng cao khả năng tạo ra vật liệu với số lượng lớn. Nếu được phát triển tiếp, phương pháp có thể hỗ trợ đưa graphene ra khỏi phạm vi thử nghiệm nhỏ hẹp, tiến gần hơn tới các ứng dụng điện tử được kỳ vọng. Dù vậy, nguồn thông tin chỉ ghi nhận triển vọng sản xuất đại trà, chưa nêu thời điểm công nghệ được thương mại hóa rộng rãi. Từ một lớp nguyên tử cácbon mỏng đến khả năng xuất hiện trong máy tính đeo tay hoặc màn hình như giấy, graphene đang cho thấy sức hút đặc biệt của vật liệu thế hệ mới. Công nghệ do nhóm Giáo sư Baik Jong-beom phát triển bổ sung một hướng giải quyết quan trọng cho bài toán sản xuất số lượng lớn và hạn chế tác động môi trường. Thành quả được công bố trên tạp chí khoa học quốc gia Mỹ vì thế đánh dấu bước tiến đáng chú ý trong hành trình đưa graphene từ phòng thí nghiệm vào đời sống.