Tạo ra vật liệu "nửa nhựa nửa kim loại", các nhà khoa học bối rối không biết đặt tên gì

Một góc phòng nghiên cứu tạo ra vật liệu "nửa nhựa, nửa kim loại" của Đại học Chicago (Mỹ) - Ảnh: John Zich

Ngày 26-10, nhóm các nhà khoa học thuộc Đại học Chicago (Mỹ) công bố kết quả nghiên cứu mới chỉ ra cách tạo một loại vật liệu mới có kết cấu là các mảnh phân tử lộn xộn và rối loạn, nhưng vẫn có thể dẫn điện cực tốt.

Công bố này ngay lập tức gây chú ý trong giới khoa học, bởi điều này đi ngược lại với tất cả các quy tắc mà chúng ta biết về độ dẫn điện của một vật liệu.

Vật liệu dẫn điện là vô cùng cần thiết đối với bất kỳ loại thiết bị điện tử nào, cho dù đó là iPhone, tấm pin mặt trời hay ti vi. Cho đến nay, nhóm chất dẫn điện lâu đời nhất và lớn nhất là các kim loại như đồng, vàng, nhôm. 

Sau đó, vào thế kỷ 20, các nhà khoa học đã tạo ra các chất dẫn điện mới làm từ vật liệu hữu cơ, sử dụng phương pháp xử lý hóa học tạo ra những vật liệu dẫn điện tốt và dễ gia công hơn so với kim loại truyền thống. Tuy nhiên chúng không ổn định và có thể mất độ dẫn điện nếu tiếp xúc với độ ẩm hoặc nếu nhiệt độ quá cao.

Nhưng về cơ bản, cả hai chất dẫn điện kim loại hữu cơ và truyền thống đều có chung một đặc điểm: chúng được tạo thành từ các hàng nguyên tử hoặc phân tử thẳng hàng, xếp khít nhau theo một trật tự. Điều này giúp các electron có thể dễ dàng di chuyển qua vật liệu. Các nhà khoa học cũng tin rằng vật liệu phải có những nguyên tử thẳng hàng, trật tự thì mới dẫn điện một cách hiệu quả.

Nhưng nghiên cứu của Đại học Chicago lại cho kết quả ngược lại.

Các nhà khoa học đã xâu chuỗi các nguyên tử niken (có cấu hình giống như các hạt ngọc trai) thành một chuỗi hạt phân tử làm từ cacbon và lưu huỳnh và nhận thấy vật liệu này dẫn điện dễ dàng và mạnh mẽ. Hơn nữa, vật liệu này rất ổn định, ngay cả khi làm nóng, làm lạnh, để nó tiếp xúc với không khí và độ ẩm, thậm chí nhỏ a xít và bazơ vào nhưng nó vẫn dẫn điện rất tốt.

Nhưng đối với các nhà khoa học, điều đáng chú ý nhất là cấu trúc phân tử của vật liệu đã bị rối loạn mà không còn giữ trật tự. Các phân tử trở nên lộn xộn, rối loạn giống hệt như cấu trúc của nhựa nhưng vẫn dẫn diện. Trong thực tế, nhựa vốn là vật liệu cách điện.

Điều này chưa từng có ở bất kỳ vật liệu dẫn điện nào trước đây. Các nhà khoa học rất phấn khích vì vật liệu này sẽ vô cùng hữu ích đối với một thiết bị công nghệ điện tử phải hoạt động trong thế giới thực.

Một trong những đặc điểm hấp dẫn của vật liệu là có nhiều cách để tạo ra nó và nó không gây ảnh hưởng chung đến các bộ phận khác thiết bị. Ví dụ kim loại thường phải được nấu chảy để tạo thành hình dạng phù hợp cho một con chip hoặc thiết bị. Các thành phần khác của thiết bị cũng phải có khả năng chịu nhiệt cần thiết để xử lý những vật liệu này.

Vật liệu mới không gặp hạn chế như vậy vì nó có thể được tạo ra ở nhiệt độ phòng. Nó cũng có thể được sử dụng rộng rãi cho các thiết bị cần chịu nhiệt, a xít hoặc kiềm, hoặc độ ẩm cao.

Hiện nhóm nhà khoa học chưa đặt tên vật liệu mới này nhưng cho biết đang nghiên cứu thêm để khiến nó trở nên hữu ích hơn.