the gioi phat hien ra vat lieu cung hon kim cuong(graphen)

Graphen – các lớp cacbon xếp chồng lên nhau từng được biết như một vật liệu mới siêu mỏng, siêu bền và siêu dẫn điện. Các nhà khoa học Đại học London vừa khám phá cơ chế hình thành nên loại vật liệu này.

Graphen là một mảng cacbon có độ dày một nguyên tử - loại vật liệu mỏng nhất được biết và chắc chắn nhất từng tồn tại trong vũ trụ.


Mảng graphen

Nó bền hơn thép 200 lần và có thể truyền tải điện năng tốt hơn đồng gấp 1 triệu lần.

Những đặc tính này tạo cho graphen một số ứng dụng tiềm năng như chế tạo vi mạch cho máy tính, điện thoại di động siêu tốc. Tuy nhiên sản xuất những mảng graphen rất khó khăn và đắt đỏ.



Những “đảo” cacbon có kết cấu mái vòm như công trình Eden Projects ở Cornwall.

GS Dario Alfc và TS Monica Pozzo, Khoa Khoa học Trái đất, Đại học London, là những người đang cố gắng tìm hiểu và mô tả cơ chế hình thành graphen trong một phương pháp sản xuất đặc biệt. Đó là cho các phân tử hydrocacbon đi qua bề mặt iridi (Ir) được làm nóng trong khoảng từ 30 độ C đến 1000 độ C.


Graphen có nguồn gốc từ graphit (than chì) được nhà vật lý Andre Konstantin Geim tạo ra vào năm 2004. Hiện vẫn chưa được xếp vào các vật liệu hiện hành bởi những đặc tính vật lí kì lạ và tuyệt vời của nó.

Graphen có cấu trúc “phi lập thể” bởi bề dày chỉ bằng một nguyên tử cacbon; tuy không phải là kim loại hay chất bán dẫn nhưng lại có thể dẫn điện và nhiệt cực tốt. Graphen còn cứng hơn cả kim cương.

Các nhà khoa học tính toán, dưới tác dụng trọng lực, giả sử một sợi thép dài 28km treo thẳng đứng sẽ tự đứt trong khi sợi graphene có thể dài đến 1000km mới bị đứt.
Khi tiếp xúc với bề mặt này, những phân tử hydrocacbon giải phóng các nguyên tử H, chỉ còn những nguyên tử C bám vào bề mặt Ir và tập trung ở đó thành những kết cấu nano. Những kết cấu nano này phát triển thành mảng graphen hoàn chỉnh.

GS Alfc cho biết phương pháp phát triển graphen được nhiều người biết đến tuy nhiên vẫn chưa giải thích được cơ chế thực hiện từ một bề mặt bao phủ cacbon đến một mảng graphen.

Các nhà nghiên cứu cho rằng sự phát triển của graphen bắt đầu từ sự hình thành những “hòn đảo” nhỏ cacbon với một kết cấu mái vòm, trong đó chỉ những phân tử ở vòng ngoài mới bám được trên chất nền Iridi trong khi các nguyên tử trung tâm bị đẩy ra khỏi chất nền khiến “hòn đảo” phồng lên ở trung tâm.

Kết cấu này tương tự công trình Eden Projects ở Cornwall. Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy kích thước của những kết cấu mái vòm của mảng cacbon phụ thuộc vào nhiệt độ của chất nền Iridi và cách thao tác. Điều này mở ra hướng điều chỉnh kích thước mảng graphen ở mức độ siêu nhỏ.

Trong tương lai, vật liệu này có thể được dùng để chế tạo các vi mạch điện tử thế hệ mới, khiến máy tính hoặc điện thoại di động truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn rất nhiều.