Tìm và khám phá những nguyên vật liệu tốt nhất cho thiết bị điện tử trong tương lai là mục tiêu của Giáo sư Emanuele Orgiu thuộc Viện Nghiên cứu Khoa học Quốc gia, Canada (INRS).

Trong số các vật liệu mà Giáo sư Orgiu quan tâm, một vài trong số chúng được làm từ các phân tử có thể dẫn điện. Ông đã chứng minh vai trò của dao động phân tử đối với độ dẫn điện tử trên tinh thể của những vật liệu như vậy. Phát hiện này rất quan trọng đối với các ứng dụng của các vật liệu phân tử này trong điện tử, năng lượng và lưu trữ thông tin. Nghiên cứu được thực hiện với sự hợp tác của một nhóm từ INRS và Đại học Strasbourg (Pháp), được công bố trên tạp chí Advanced Materials.

Các nhà khoa học chú ý đến mối quan hệ giữa cấu trúc của vật liệu và khả năng dẫn điện của chúng. Để đạt được mục tiêu này, họ đã đo tốc độ lan truyền của các electron trong các tinh thể do các phân tử này tạo thành. Trong nghiên cứu của mình, các tác giả đã so sánh hai dẫn xuất perylene diimide, là những phân tử bán dẫn được quan tâm vì chúng được sử dụng trên các thiết bị linh hoạt, quần áo thông minh hoặc thiết bị điện tử có thể gập lại. Hai hợp chất được đề cập trong nghiên cứu có cấu trúc hóa học tương tự nhau nhưng có tính chất dẫn điện rất khác nhau.

Với mục tiêu xác định nguyên nhân gây ra sự khác biệt này, nhóm nghiên cứu đã có thể xác định rằng các rung động phân tử khác nhau tạo nên vật liệu chịu trách nhiệm cho các hành vi điện khác nhau trong các thiết bị. "Để dòng điện chạy qua vật liệu, các electron phải 'nhảy' từ phân tử này sang phân tử lân cận. Tùy thuộc vào mức độ 'chuyển động' của các phân tử, điều này phụ thuộc vào biên độ và năng lượng của các dao động liên quan (gọi là phonon)", giáo sư Orgiu giải thích, các electron có thể di chuyển dễ dàng hơn hoặc ít hơn trong vật liệu", Giáo sư Orgiu - người có nhóm nghiên cứu là người đầu tiên chứng minh dao động nào có ảnh hưởng lớn nhất đến dòng electron, giải thích.

​Bước đột phá này mở đường cho sự phát triển của các vật liệu thậm chí còn hiệu quả hơn loại dành cho điện tử. Marc-Antoine Stoeckel giải thích: “Bằng cách biết loại dao động nào cho phép các điện tích di chuyển dễ dàng hơn, chúng tôi cung cấp cho các nhà hóa học công thức để tổng hợp các vật liệu phù hợp, thay vì nghiên cứu không có định hướng”. Nghiên cứu này mở ra những ứng dụng mới không ai ngờ tới với silicon, vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong lĩnh vực điện tử, bao gồm cả máy tính.

Giáo sư Orgiu đã hợp tác với Giáo sư Luca Razzari của INRS để đo độ rung của các phân tử. Hai nhà nghiên cứu hiện đang nghiên cứu kỹ thuật quang phổ mới có thể cho phép họ hình dung các dao động khi có sự hiện diện của các electron. Điều này sẽ cho phép họ xem liệu điện tích có ảnh hưởng đến dao động phân tử hay không.

Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210319183948.htm