Khám phá đặc tính dẫn điện của các
phân tử gốc cacbon
Khám phá đặc tính dẫn điện của các phân tử gốc
cacbon
Các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Pittsburgh đã
phát hiện thấy rằng, các phân tử hữu cơ hay có gốc
cacbon có thể biểu hiện các đặc tính của nguyên tử trong
những trường hợp nhất định và cũng có thể dẫn điện
giống như kim loại. Được công bố trên Tạp chí Science,
khám phá này là một bước đột phá trong phát triển công
nghệ nano, mở ra một chiến lược mới về thiết kế các vật
liệu điện tử, trong đó có các chất dẫn hữu cơ đa năng và
rẻ tiền, điều mà lâu nay vốn được coi là vấn đề then chốt
trong phát triển các công nghệ nhỏ hơn, rẻ hơn và nhanh
hơn.
Nhóm nghiên
cứu thuộc Đại học Pitt đã phát hi
ện thấy
rằng, các phân tử cacbon rỗng có hình d
ạng giống quả
bóng mang tên fullerene có thể chứa đựng và truy
ền điện
tích giống như hầu hết các nguyên t
ử có tính dẫn điện cao,
theo Hrvoje Petek người lãnh đạo nhóm nghiên c
ứu, giáo
sư vật lý và hoá học tại khoa School of Arts and Sciences
thuộc Đại học Pitt cho biết.
Khi một điện tử được đưa vào trong m
ột phân tử
fullerene, thì trạng thái phân bố điện tử bắt chư
ớc giống
hệt như sự phân bố của một nguyên t
nguyên t
ử thuộc nhóm kim loại kiềm, bao gồm lithi, natri
và kali. Ngoài ra, khi hai phân tử fullerene đư
ợc đặt kế
tiếp nhau trên m
ột bề mặt kim loại đồng, chúng có biểu
hiện phân bố điện tử liên kết hoá học của chúng và gi
ống
với H2, một phân tử hidro. Sự lắp ráp này th
ể hiện tính
dẫn điện giống như kim loại khi nhóm nghiên cứu kéo d
ài
nó thành một dây dẫn có độ rộng chỉ bằng một phân tử.
“Công trình nghiên c
ứu của chúng tôi mở ra một triển
v
ọng mới về điều quyết định các đặc tính điện tử của vật
liệu”, giáo sư Petek nói. “Việc hiểu đư
ợc rằng các phân tử
rỗng có thể có đặc tính dẫn điện giống như kim lo
ại sẽ mở
ra tri
ển vọng phát triển các vật liệu mới lạ với các đặc tính
điện tử và hoá h
ọc có thể chế tạo theo kiểu may đo về
hình dạng và kích thước”. Mặc dù các nhà khoa học đ
ã
tiến hành nghiên cứu các phân tử fullerene, nhưng các k
ết
qu
ả của họ có thể áp dụng cho tất cả các phân tử rỗng, bao
gồm cả các ống nano cacbon, tức là nh
ững phiến graphit
cuộn tròn có độ dầy bằng một nguyên tử, nhỏ h
ơn
100.000 lần so với một sợi tóc của người.
Công trình nghiên cứu đã chỉ ra triển vọng tương lai c
ủa
lĩnh vực điện tử dựa trên cơ s
ở chất dẫn điện phân tử. Các
thiết bị dựa trên cơ sở phân tử này vượt trội hơn ch
ất bán
dẫn và chất dẫn điện kim loại ngày nay ở chỗ có chi p
hí
thấp hơn, có tính linh hoạt và khả năng làm tăng tốc độ v
à
tính năng của các thiết bị quang và điện tử. Ngo
ài ra,
không giống như các chất dẫn vô cơ như silic, ch
ất dẫn
điện tử dựa trên cơ sở phân tử còn có th
ể thu nhỏ đến
phạm vi một chiều (độ rộng một phân tử), điều này có th
ể
cho phép dẫn điện với sự thất thoát rất nhỏ và như v
ậy có
thể nâng cao được hiệu suất của các thiết bị điện tử.
Vấn đề còn tồn tại hiện nay là các chất dẫn hữu c
ơ không
dẫn điện tốt lắm, theo giáo sư Petek cho bi
ết. Khám phá
của nhóm nghiên c
ứu Đại học Pitt có thể cho phép các
nhà khoa học cuối cùng vượt qua được vấn đề này