Các nhà nghiên cứu của Đại học Khoa học và Kỹ thuật Twin Cities thuộc Đại học Minnesota đã phát minh ra một công nghệ rẻ hơn, an toàn hơn và đơn giản hơn, cho phép chế tạo một nhóm kim loại và oxit kim loại "cứng đầu" thành các màng mỏng dùng nhiều trong lĩnh vực linh kiện điện tử, linh kiện máy tính và các ứng dụng khác. Nghiên cứu được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS). Các nhà nghiên cứu đã làm việc với Văn phòng Thương mại hóa Công nghệ của Đại học Minnesota để cấp bằng sáng chế cho công nghệ này và đã thu hút được sự quan tâm từ các ngành công nghiệp. Nhiều kim loại và hợp chất của chúng cần phải được tạo thành màng mỏng trước khi sử dụng trong các sản phẩm công nghệ như điện tử, màn hình, pin nhiên liệu hoặc các ứng dụng xúc tác. Tuy nhiên, các kim loại "cứng đầu" - bao gồm các nguyên tố như bạch kim, iridi, ruthenium và vonfram, cùng những loại khác - rất khó chuyển thành màng mỏng vì chúng cần nhiệt độ cực cao (thường hơn 2.000 độ C) để bay hơi. Thông thường, các nhà khoa học tổng hợp các màng kim loại này bằng cách sử dụng các kỹ thuật như phún xạ và bay hơi chùm điện tử. Loại thứ hai bao gồm các kim loại nóng chảy và bay hơi ở nhiệt độ cao, cho phép hình thành một lớp màng trên bề mặt tấm xốp. Tuy nhiên, phương pháp này rất tốn kém, sử dụng nhiều năng lượng và đôi khi không an toàn do sử dụng điện áp cao. Giờ đây, các nhà nghiên cứu của Đại học Minnesota đã phát triển một kỹ thuật mới để làm bay hơi các kim loại này ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể, dưới 200 độ C thay vì vài nghìn. Bằng cách thiết kế và đưa thêm các phối tử hữu cơ - kết hợp các nguyên tử cacbon, hydro và oxy - vào kim loại, các nhà nghiên cứu có thể làm tăng đáng kể áp suất hơi của vật liệu, khiến chúng dễ bay hơi hơn ở nhiệt độ thấp hơn. Kỹ thuật mới này không chỉ đơn giản hơn mà còn làm cho vật liệu có chất lượng cao hơn, có thể dễ dàng mở rộng quy mô. Chuyên gia tổng hợp vật liệu Bharat Jalan, tác giả cấp cao của nghiên cứu, đồng thời là phó giáo sư và Chủ tịch Shell trong Đại học Minnesota Khoa Kỹ thuật Hóa học và Khoa học Vật liệu (CEMS) nói: “Khả năng tạo ra các vật liệu mới dễ dàng và có kiểm soát là cần thiết để chuyển đổi sang một kỷ nguyên mới của nền kinh tế năng lượng”. Những kim loại này được sử dụng để tạo ra vô số sản phẩm, từ chất bán dẫn cho tới các ứng dụng máy tính đến công nghệ hiển thị. Ví dụ, bạch kim tạo ra một chất xúc tác tuyệt vời để chuyển đổi và lưu trữ năng lượng và đang được xem xét để sử dụng trong các thiết bị spin điện tử học. Giảm chi phí và độ phức tạp của quá trình cô đọng kim loại đồng thời cho phép lắng đọng các vật liệu phức tạp hơn như oxit sẽ đóng một vai trò lớn trong các nỗ lực nghiên cứu và công nghiệp. Giờ đây, việc lắng đọng các kim loại như bạch kim sẽ trở nên dễ dàng hơn, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ có nhiều mối quan tâm hơn nữa đối với các vật liệu tổng hợp có chứa các kim loại “cứng đầu” này.
Nguồn: ScienceDaily, www.sciencedaily.com/releases/2021/08/210806155858.htm