BM: Vật liệu mới có thể làm biến đổi thế giới

Wednesday, August 21, 2013

Vật liệu mới có thể làm biến đổi thế giới

Siêu vật liệu Graphene

Các nhà khoa học và công nghệ Mỹ đã phát hiện ứng dụng không có giới hạn của loại vật liệu mới graphene - một vật liệu công nghệ cao cứng hơn thép và nhẹ hơn cả lông chim - trong các lĩnh vực của cuộc sống con người và dự báo vật liệu mới này sẽ tác động rất lớn đến nền kinh tế Mỹ, thậm chí có thể làm thay đổi cả thế giới.

Graphene được tạo thành từ một nguyên tử cácbon được 2 nhà khoa học người Nga Andre Geim và Konstantin Novoselov phát hiện 7 năm trước và đã đem lại cho 2 nhà khoa học này Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2010.

Andre Geim and Konstantin Novoselov

Các nhà khoa học và công nghệ Mỹ dự báo graphene sẽ tạo ra cuộc cách mạng trong thông tin không dây, đặc biệt con người có thể phóng vệ tinh với kích thước bằng tòa nhà nhiều tầng nhưng trọng lượng chưa bằng trọng lượng của miếng thịt nướng.

Người ta có thể tải về điện thoại thông minh một băng hình có độ phân giải cao chỉ trong thời gian tính bằng nano giây. Hãng sản xuất điện thoại thông minh sớm khai thác tính năng ưu việt của grephene sẽ chiến thắng trong cuộc cạnh tranh khốc liệt trên thị trường điện thoại thông minh thế giới.

Trong y tế, nhờ grephene, các bác sĩ có thể sử dụng các loại dược phẩm mới với liều lượng cao để tiêu diệt tế bào ung thư nhưng không gây hại những tế bào lành. Graphene có thể sử dụng chế tạo máu nhân tạo, giúp con người tránh được nguy cơ bị truyền máu nhiễm virus hoặc không phải mất nhiều thời gian tìm kiếm các loại máu hiếm. Graphene có thể được sử dụng làm thuốc chữa bách bệnh cho người già.

Nhờ nghiên cứu mới của các nhà khoa học Đại học Wayne State thuộc bang Michigan (Mỹ), các bác sĩ có thể điều trị hiệu quả bệnh Alzheimer bằng việc cấy các điện cực graphene vào não người bệnh. Các điện cực graphene có tuổi thọ tới 5 năm thay thế các điện cực chỉ có tuổi thọ tính bằng tháng như hiện nay, góp phần cải thiện cuộc sống của nhiều triệu người bệnh trên thế giới. Các điện cực graphene cũng có thể được sử dụng điều trị hiệu quả những tổn thương cột sống và khiếm thị.

Chỉ mới 3 tuần trước đây, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện khả năng sử dụng graphene để kích thích sự phát triển của các mô trong cơ thể người. Ứng dụng này của graphene mở ra khả năng chữa khỏi các khuyết tật bẩm sinh về tim, căn bệnh đã được nghiên cứu điều trị thử nghiệm hơn 100 năm qua nhưng chưa thành công.

Trong lĩnh vực máy tính, nghiên cứu của các nhà khoa học Viện Rensselaer ở bang New York đã loại bỏ được trở ngại lớn trong lĩnh vực vi điện tử. Họ đã biến một tấm graphene siêu mỏng thành các bóng bán dẫn siêu nhỏ, mở ra khả năng chế tạo máy vi tính siêu nhỏ cũng như những vi mạch cứng siêu nhỏ trong tương lai.

Các nhà khoa học trên dự báo vào cuối thập kỷ này, thế giới có thể có máy tính kích thước đặt trong lòng bàn tay nhưng có sức mạnh tính toán bằng 10.000 máy tính hiện nay. Graphene cũng tạo ra cuộc cách mạng trong lĩnh vực chế tạo màn hình siêu mỏng và siêu lớn. Người ta có thể mang tivi này trong túi đến bất cứ đâu và treo lên tường để thưởng thức các chương trình truyền hình.

Trong quân sự, các nhà khoa học Đại học Texas ở thành phố Dallas đã sử dụng graphene để làm biến mất các vật thể khỏi tầm mắt của con người. Những tấm áo choàng vô hình này sẽ giúp tàng hình các phương tiện quân sự như xe tăng, pháo… thậm chí cả con người trước mắt đối phương.

Tóm lại, giới khoa học nhận định graphene sẽ góp phần định hình mọi lĩnh vực đời sống hàng ngày của con người vào cuối thập kỷ này.

Tạo ra công nghệ sản xuất vật liệu Graphene

Nhóm nghiên cứu khoa học do Giáo sư Đại học Khoa học và công nghệ Ulsan Baik Jong-beom đứng đầu đã phát triển công nghệ sản xuất graphene, vật liệu ứng dụng hiệu quả trong ngành điện tử.

Graphene là một loại vật liệu mới được cấu tạo từ một lớp nguyên tử carbon liên kết với nhau theo hình tổ ong.

Nó thường được lấy từ bề mặt chì có độ dẫn điện gấp 100 lần so với đồng, có độ dẻo dai gấp 200 lần so với thép và rất mềm dẻo. Vì thế graphene được chú ý là vật liệu có thể sử dụng để tạo ra các máy tính dạng đồng hồ đeo tay hay các màn hình mỏng như tờ giấy.

Các nhà nghiên cứu gặp khó khăn trong việc thương mại hóa graphene do vật liệu này mới chỉ được lấy một lượng rất ít bằng việc sử dụng chất axít mạnh. Tuy nhiên, nhóm cộng sự của Giáo sư Baik lần đầu tiên đã phát hiện graphene lớp mỏng dễ dàng được phân loại khi xay với tốc độ cao cùng với chì và CO2 rắn.

Nhóm nghiên cứu dự đoán sẽ giảm thiểu ô nhiễm môi trường và sản xuất đại trà graphene do có thể lấy nước làm dung môi thay vì chất độc hại như acid sulfuric và acid nitric. Kết quả nghiên cứu được đăng trên Tạp chí Viện hàn lâm khoa học quốc gia Mỹ.