Các nhà nghiên cứu sử dụng lò vi sóng để sản xuất graphene chất lượng cao

Trong một báo cáo nghiên cứu được công bố trực tuyến trên Tạp chí Science, nhóm kỹ sư đến từ trường Đại học Rutgers, Hoa Kỳ đã phát hiện ra một phương pháp đơn giản để sản xuất graphene chất lượng cao được sử dụng trong các thiết bị, linh kiện điện tử và năng lượng thế hệ mới, đó là phương pháp nướng các hợp chất trong lò vi sóng.

"Đây là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực graphene", Manish Chhowalla, giáo sư chuyên ngành Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật tại Khoa Kỹ thuật, đại học Rutgers cho biết. "Chỉ bằng phương pháp sử dụng vi sóng đơn giản, chúng ta có thể sản xuất ra vật liệu graphene có chất lượng cao với các đặc điểm được cải tiến từ vật liệu graphene ban đầu".

Chhowalla - Giám đốc Viện Nghiên cứu Vật liệu Thiết bị và Công nghệ nano Tiên tiến cho biết thành viên của nhóm kỹ sư tham gia phát triển phương pháp mới bao gồm các nghiên cứu sinh sau tiến sĩ và sinh viên đại học chuyên ngành Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật.

Graphene được đánh giá là cứng gấp hơn 100 lần so với thép, đồng thời, tính dẫn điện của vật liệu này cũng tốt hơn so với đồng. Bên cạnh đó, khả năng tản nhiệt nhanh chóng hay tính dẫn nhiệt cao cũng góp phần biến graphene trở thành vật liệu tiềm năng, hữu dụng và được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất quy mô lớn các thiết bị điện tử, điện cực cho pin hay trong công nghệ in mạch điện tử, và thậm chí là làm chất xúc tác cho các tế bào nhiên liệu.

Graphene được cấu thành từ than chì (hay còn gọi là graphite) - một dạng thù hình của nguyên tử carbon. Than chì là loại carbon được sử dụng làm ruột bút chì. Graphite gồm những tấm carbon hình lục giác xếp chồng lên nhau. Và những lớp đơn carbon đó được gọi là graphene.

Phương pháp đơn giản nhất để làm gia tăng số lượng các tấm graphene là sử dụng hóa chất nhằm tách graphite thành nhiều tấm graphene riêng biệt. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là dễ hình thành các phản ứng phụ làm sản sinh ra khí oxy, từ đó hình thành oxit graphene, dẫn tới làm hạn chế tính dẫn điện của sản phẩm.

Đối với cộng đồng khoa học nghiên cứu lĩnh vực graphene, phương pháp loại bỏ oxy từ graphene oxide để thu được graphene chất lượng cao đã và đang là một thách thức lớn trong vòng hai thập kỷ qua. Khí oxy làm biến dạng cấu trúc nguyên tử nguyên sơ cũng như làm giảm tính chất của graphene.

Chhowalla và nhóm nghiên cứu của ông đã tiến hành thử nghiệm và phát hiện ra rằng phương pháp nướng oxit graphene trong lò vi sóng 1000-watt với thời gian chỉ 1 giây có thể giúp loại bỏ hầu như tất cả lượng oxy từ oxit graphene.

Theo vista.gov.vn, 08/9/2016

Trở về đầu trang

**************

• 
  Bóng bán dẫn lần đầu tiên được chế tạo từ ống nano cácbon
  

Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã chế tạo được bóng bán dẫn từ các ống nano cácbon, có độ bền cao gấp hai lần bóng bán dẫn silic. Đây là bước tiến lớn vì nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học đã cố gắng tìm cách chế tạo những chiếc máy tính thế hệ mới từ ống nano cácbon, bởi các tính chất độc đáo của chúng có thể tạo nền tảng cho ra đời các thiết bị hoạt động với tốc độ nhanh nhưng tiêu thụ ít điện năng.

"Khả năng chế tạo bóng bán dẫn từ ống nano cácbon ưu việt hơn bóng bán dẫn silic, là dấu mốc quan trọng", Michael Arnold tại trường Đại học Wisconsin-Madison nói. "Thành tựu này là giấc mơ của ngành công nghệ nano trong 20 năm qua".

Ống nano cácbon lần đầu tiên được chế tạo vào năm 1991, về cơ bản là các ống cácbon nhỏ dày 1 nguyên tử. Khi quan sát dây nano cácbon ở cấp độ nguyên tử, có thể thấy một ống hình trụ nhỏ hơn gần 50.000 lần chiều rộng sợi tóc và được hình thành từ các nguyên tử các bon sắp xếp trong một mạng lưới hình lục giác.

Do kích thước siêu nhỏ, nên hàng triệu ống nano cácbon có thể được xếp chồng lên nhau trên các miếng bán dẫn, đóng vai trò như bóng bán dẫn silic. Các ống nano cácbon cũng có một số tính chất độc đáo như chắc hơn 100 lần thép, nhưng chỉ nặng bằng 1/6. Ngoài ra, các ống nano cácbon co giãn và dễ uốn như một sợi vải và có thể duy trì độ dày của thành ống ở mức 1 nguyên tử dù chúng phát triển dài đến hàng trăm micron. Và tính chất nổi trội nhất, đó là ống nano cácbon là một trong những vật liệu dẫn điện tốt nhất cho đến nay.

Do liên kết siêu mạnh giữa các nguyên tử cácbon trong mô hình lục giác, các ống nano cácbon có thể gây ra hiện tượng dịch chuyển điện tử, cho phép điện tích tự do di chuyển qua nó. Sự sắp xếp của các nguyên tử cácbon cũng cho phép nhiệt di chuyển đều qua ống, làm tăng khoảng 15 lần độ dẫn nhiệt của ống và tăng 1.000 lần công suất hiện có của đồng, trong khi vẫn duy trì tỷ trọng chỉ bằng một nửa của nhôm.

Hiện nay, tất cả máy tính đều hoạt động trên những bộ vi xử lý silic và chíp bộ nhớ, nhưng nhóm nghiên cứu đang đề cập đến hạn chế về tốc độ của chúng. Về mặt lý thuyết, nếu các nhà khoa học có thể tìm ra cách để thay thế các linh kiện silic bằng linh kiện sản xuất từ ống nano cácbon, chúng tôi có thể tăng ngay lập tức 5 lần tốc độ.

Nhưng, vấn đề lớn với các ống nano cácbon sản xuất hàng loại, đó là rất khó tách chúng khỏi các tạp chất kim loại nhỏ bám vào trong quá trình sản xuất. Các tạp chất này có thể gây ảnh hưởng đến tính chất bán dẫn của ống. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã tìm ra cách loại bỏ gần như toàn bộ tạp chất.

Kỹ thuật mới kiểm soát tính chất tự lắp ghép của các ống nano cácbon trong dung dịch polime, không chỉ cho phép các nhà nghiên cứu làm sạch tạp chất, mà còn điều chỉnh khoảng cách phù hợp giữa các ống nano trên miếng bán dẫn.

"Kết quả cuối cùng là các ống nano chỉ còn gần 0,01% tạp chất kim loại, được tích hợp trên bóng bán dẫn để sinh ra dòng điện mạnh hơn 1,9 lần bóng bán dẫn silic hiện đại nhất hiện nay”, Daniel Oberhaus, đồng tác giả nghiên cứu nói.

Các mô phỏng cho thấy, ở dạng tinh khiết nhất, bóng bán dẫn ống nano cácbon bền gấp 5 lần hoặc sử dụng ít điện năng hơn bóng bán dẫn silic, vì kích thước siêu nhỏ cho phép chúng chuyển đổi rất nhanh tín hiệu điện khi nó di chuyển qua. Nghĩa là pin điện thoại có tuổi thọ dài hơn hoặc truyền thông không dây hay tốc độ xử lý nhanh hơn nhiều, nhưng trên thực tế, các nhà khoc học phải chế tạo được máy tính chứa các bóng bán dẫn ống nano cácbon trước khi nhóm nghiên cứu có thể khẳng định điều đó.

Theo vista.gov.vn, 08/9/2016

Trở về đầu trang

**************

• 
  
  Каталог: UploadFiles -> TinTuc -> 2016
  2016 -> Trung tâm Chăm sóc sức khỏe sinh sản tỉnh Thừa Thiên Huế tổ chức tập huấn Chăm sóc skss tuổi mãn kinh và sàng lọc ung thư cổ tử cung
  2016 -> SỞ TƯ pháp số: 507/tb-stp cộng hòa xã HỘi chủ nghĩa việt nam
  2016 -> THÔng báo về nội dung Hội nghị liên tịch chuẩn bị Kỳ họp thứ 2 Hội đồng nhân dân huyện khóa VI, sáu tháng đầu năm 2016
  2016 -> Ủy ban bầu cử CỘng hòa xã HỘi chủ nghĩa việt nam xã HƯƠng giang độc lập Tự do Hạnh phúc
  2016 -> Giao ban ngày 16 tháng 5 năm 2016. Khoa xét nghiệm
  2016 -> Stt tuổi của trẻ
  2016 -> QuyếT ĐỊnh xử phạt VI phạm hành chính trong lĩnh vực thương mại
  2016 -> Phụ lục 1 ĐỀ CƯƠng yêu cầu báo cáO
  2016 -> HỘI ĐỒng bầu cử quốc gia
  
  
  
  tải về 1.29 Mb.
  
  Chia sẻ với bạn bè của bạn: