Các nhà nghiên cứu của Đại học Khoa học và Kỹ thuật Twin Cities thuộc Đại học Minnesota đã phát minh ra một công nghệ với chi phí thấp, an toàn, đơn giản hơn, cho phép một nhóm kim loại và oxit kim loại "cứng đầu" được tạo thành các màng mỏng được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử, linh kiện máy tính và các ứng dụng khác.
Ảnh minh hoạ. Nguồn: InternetNghiên cứu được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS)
Các nhà nghiên cứu đã làm việc với Văn phòng Thương mại hóa Công nghệ của Đại học Minnesota để cấp bằng sáng chế cho công nghệ và đã thu hút được sự quan tâm từ ngành công nghiệp.
Nhiều kim loại và hợp chất của chúng phải được tạo thành màng mỏng trước khi chúng có thể được sử dụng trong các sản phẩm công nghệ như điện tử, màn hình, pin nhiên liệu hoặc các ứng dụng xúc tác. Tuy nhiên, các kim loại "cứng đầu" - bao gồm các nguyên tố như bạch kim, iridi, ruthenium và vonfram, cùng những loại khác - rất khó chuyển thành màng mỏng vì chúng cần nhiệt độ cực cao (thường hơn 2.000 độ C) để bay hơi.
Thông thường, các nhà khoa học tổng hợp các màng kim loại này bằng cách sử dụng các kỹ thuật như phún xạ và bay hơi chùm điện tử. Loại thứ hai bao gồm các kim loại nóng chảy và bay hơi ở nhiệt độ cao và cho phép hình thành một lớp màng trên bề mặt của tấm wafer. Tuy nhiên, phương pháp thông thường này rất tốn kém, sử dụng nhiều năng lượng và có nguy cơ không an toàn do sử dụng điện áp cao.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu của Đại học Minnesota đã phát triển một cách để làm bay hơi các kim loại này ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể, dưới 200 độ C thay vì vài nghìn. Bằng cách thiết kế và thêm các phối tử hữu cơ - sự kết hợp của các nguyên tử cacbon, hydro và oxy - vào kim loại, các nhà nghiên cứu có thể làm tăng đáng kể áp suất hơi của vật liệu, khiến chúng dễ bay hơi hơn ở nhiệt độ thấp hơn. Kỹ thuật mới của họ không chỉ đơn giản hơn mà còn làm cho vật liệu chất lượng cao hơn có thể dễ dàng mở rộng kích thước.
Bharat Jalan, tác giả cấp cao của nghiên cứu, một chuyên gia về tổng hợp vật liệu, đồng thời là phó giáo sư và Chủ tịch Shell tại Đại học Minnesota Khoa Kỹ thuật Hóa học và Khoa học Vật liệu (CEMS) cho biết: "Có một mối liên hệ lịch sử giữa sự đổi mới trong khoa học tổng hợp và sự phát triển của công nghệ mới. Hàng triệu đô la được sử dụng để chế tạo vật liệu cho các ứng dụng khác nhau. Giờ đây, chúng tôi đã đưa ra một công nghệ đơn giản hơn và rẻ hơn cho phép vật liệu tốt hơn với độ chính xác về mặt nguyên tử."
Những kim loại này được sử dụng để tạo ra vô số sản phẩm, từ chất bán dẫn cho các ứng dụng máy tính đến công nghệ hiển thị. Ví dụ, bạch kim cũng tạo ra một chất xúc tác tuyệt vời để chuyển đổi và lưu trữ năng lượng và đang được xem xét để sử dụng trong các thiết bị điện tử.
William Nunn, một nghiên cứu sinh về kỹ thuật hóa học và khoa học vật liệu của Đại học Minnesota cho biết: “Giảm chi phí và độ phức tạp của quá trình lắng đọng kim loại đồng thời cho phép sử dụng các vật liệu phức tạp hơn như oxit sẽ đóng một vai trò lớn trong nỗ lực nghiên cứu mang tính công nghiệp."
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/08/210806155858.htm
Hà Trần (Theo ScienceDaily)
