Một nhóm nghiên cứu quốc tế do GS Kasper Steen Pedersen tại Trường Đại học Kỹ thuật Đan Mạch dẫn đầu, đã tổng hợp vật liệu nano mới có các tính chất điện và từ tính phù hợp cho các máy tính lượng tử trong tương lai và các ứng dụng khác trong điện tử.

Chromium-Chloride-Pyrazine (công thức hóa học CrCl2 (pyrazine) 2) là một vật liệu phân lớp - tiền thân của vật liệu 2D. Về nguyên tắc, vật liệu 2D chỉ dày một phân tử nên thường mang đến cho vật liệu các tính chất rất khác so với vật liệu tương tự nhưng ở dạng 3D.

Ít nhất các tính chất điện không giống nhau. Trong khi vật liệu ở dạng 3D, các điện tử có thể di chuyển mọi hướng nhưng vật liệu ở dạng 2D, chúng sẽ bị hạn chế di chuyển theo chiều ngang - miễn là bước sóng của điện tử dài hơn độ dày của lớp 2D.

Vật liệu hybrid hữu cơ/vô cơ

Graphene là vật liệu 2D nổi tiếng nhất, bao gồm các nguyên tử cacbon trong cấu trúc mạng lưới, tạo độ bền cao cho vật liệu. Kể từ lần đầu tiên graphene được tổng hợp vào năm 2004, hàng trăm vật liệu 2D khác đã ra đời, trong đó một số vật liệu là có triển vọng sử dụng cho các thiết bị điện tử lượng tử.

Tuy nhiên, vật liệu mới dựa vào một khái niệm rất khác. Trong khi các vật liệu ứng viên khác đều là vô cơ như graphene, thì Chromium-Chloride-Pyrazine lại là vật liệu hybrid hữu cơ/vô cơ.

Vật liệu có tính chất hóa học mới, trong đó, chúng tôi có thể thay thế các yếu tố cấu thành vật liệu và làm thay đổi tính chất vật lý và hóa học của nó. Đây là điều không thể thực hiện được với graphene. Ví dụ, không thể lựa chọn thay thế một nửa số nguyên tử cacbon trong graphene bằng loại nguyên tử khác. Cách tiếp cận của chúng tôi cho phép mang lại các tính chất cho vật liệu một cách chính xác hơn nhiều so với các vật liệu 2D khác, Kasper Steen Pedersen giải thích. Ngoài các tính chất điện, các tính chất từ tính trong Chromium-Chloride-Pyrazine có thể được tạo ra một cách chính xác. Điều này đặc biệt liên quan đến "spin điện tử học".

Thế giới vật liệu 2D mới

Ngoài phục vụ tính toán lượng tử, Chromium-Chloride-Pyrazine có thể được sử dụng trong các chất siêu dẫn, chất xúc tác, pin, pin nhiên liệu và các thiết bị điện tử nói chung trong tương lai. Tuy nhiên, các công ty vẫn chưa muốn tiến hành sản xuất ngay vật liệu này.

Các nhà khoa học cho rằng, đây vẫn là nghiên cứu cơ bản. Vì nhóm nghiên cứu đang gợi ý tổng hợp vật liệu từ một cách tiếp cận hoàn toàn mới, nhưng một số vấn đề được đặt ra chưa có lời giải đáp. Ví dụ, các nhà nghiên cứu chưa thể xác định mức độ ổn định của vật liệu trong các ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, ngay cả khi Chromium-Chloride-Pyrazine vì một lý do nào đó chứng tỏ không phù hợp cho các ứng dụng khác nhau, thì các nguyên tắc mới tổng hợp vật liệu vẫn sẽ có liên quan. Điều đó mở đường cho một thế giới mới với các vật liệu 2D tiên tiến.

Nguồn: Vista