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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khám phá đặc tính dẫn điện của các phân tử gốc cacbon Khám phá đặc tính dẫn điện của các phân tử gốc cacbon Khám phá đặc tính dẫn điện của các phân tử gốc cacbonCác nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Pittsburgh đãphát hiện thấy rằng, các phân tử hữu cơ hay có gốccacbon có thể biểu hiện các đặc tính của nguyên tử trongnhững trường hợp nhất định và cũng có thể dẫn điệngiống như kim loại. Được công bố trên Tạp chí Science,khám phá này là một bước đột phá trong phát triển côngnghệ nano, mở ra một chiến lược mới về thiết kế các vậtliệu điện tử, trong đó có các chất dẫn hữu cơ đa năng vàrẻ tiền, điều mà lâu nay vốn được coi là vấn đề then chốttrong phát triển các công nghệ nhỏ hơn, rẻ hơn và nhanhhơn.Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Pitt đã phát hiện thấyrằng, các phân tử cacbon rỗng có hình dạng giống quảbóng mang tên fullerene có thể chứa đựng và truyền điệntích giống như hầu hết các nguyên tử có tính dẫn điện cao,theo Hrvoje Petek người lãnh đạo nhóm nghiên cứu, giáosư vật lý và hoá học tại khoa School of Arts and Sciencesthuộc Đại học Pitt cho biết.Khi một điện tử được đưa vào trong một phân tửfullerene, thì trạng thái phân bố điện tử bắt chước giốnghệt như sự phân bố của một nguyên tử hidro hay mộtnguyên tử thuộc nhóm kim loại kiềm, bao gồm lithi, natrivà kali. Ngoài ra, khi hai phân tử fullerene được đặt kếtiếp nhau trên một bề mặt kim loại đồng, chúng có biểuhiện phân bố điện tử liên kết hoá học của chúng và giốngvới H2, một phân tử hidro. Sự lắp ráp này thể hiện tínhdẫn điện giống như kim loại khi nhóm nghiên cứu kéo dàinó thành một dây dẫn có độ rộng chỉ bằng một phân tử.“Công trình nghiên cứu của chúng tôi mở ra một triểnvọng mới về điều quyết định các đặc tính điện tử của vậtliệu”, giáo sư Petek nói. “Việc hiểu được rằng các phân tửrỗng có thể có đặc tính dẫn điện giống như kim loại sẽ mởra triển vọng phát triển các vật liệu mới lạ với các đặc tínhđiện tử và hoá học có thể chế tạo theo kiểu may đo vềhình dạng và kích thước”. Mặc dù các nhà khoa học đãtiến hành nghiên cứu các phân tử fullerene, nhưng các kếtquả của họ có thể áp dụng cho tất cả các phân tử rỗng, baogồm cả các ống nano cacbon, tức là những phiến graphitcuộn tròn có độ dầy bằng một nguyên tử, nhỏ hơn100.000 lần so với một sợi tóc của người.Công trình nghiên cứu đã chỉ ra triển vọng tương lai củalĩnh vực điện tử dựa trên cơ sở chất dẫn điện phân tử. Cácthiết bị dựa trên cơ sở phân tử này vượt trội hơn chất bándẫn và chất dẫn điện kim loại ngày nay ở chỗ có chi phíthấp hơn, có tính linh hoạt và khả năng làm tăng tốc độ vàtính năng của các thiết bị quang và điện tử. Ngoài ra,không giống như các chất dẫn vô cơ như silic, chất dẫnđiện tử dựa trên cơ sở phân tử còn có thể thu nhỏ đếnphạm vi một chiều (độ rộng một phân tử), điều này có thểcho phép dẫn điện với sự thất thoát rất nhỏ và như vậy cóthể nâng cao được hiệu suất của các thiết bị điện tử.Vấn đề còn tồn tại hiện nay là các chất dẫn hữu cơ khôngdẫn điện tốt lắm, theo giáo sư Petek cho biết. Khám phácủa nhóm nghiên cứu Đại học Pitt có thể cho phép cácnhà khoa học cuối cùng vượt qua được vấn đề này