Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ tư, 10/09/2014 16:44 (GMT+7)

Nghiên cứu các tính chất điện của graphene ở cấp nguyên tử

  Mới đây, lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu từ Đại học Pennsylvania đã sử dụng một kính hiển vi tiên tiến để nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc hình học nguyên tử của một dải graphene và tính chất điện của nó.

Sự hiểu biết sâu sắc hơn về mối quan hệ này sẽ cần cho việc thiết kế mạch tích hợp dựa trên graphene, chip máy tính và các thiết bị điện tử khác.

Các thí nghiệm của nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi điện tử truyền điều chỉnh quang sai của Brookhaven, hay AC-TEM (aberration-corrected transmission electron microscope). Bằng cách tập trung chùm tia điện tử của kính hiển vi, các nhà nghiên cứu có thể cắt có kiểm soát tấm graphene thành các dải ruy băng có chiều rộng chỉ 10 nanomet, trong khi vẫn để chúng kết nối với nguồn điện bên ngoài kính hiển vi. Sau đó, họ có thể sử dụng độ phân giải cấp nano của AC-TEM để phân biệt các nguyên tử carbon đơn lẻ trong các dải ruy băng đó. Mức độ chính xác là cần thiết để xác định các nguyên tử carbon trên các cạnh của dải ruy băng nano được định hướng như thế nào.

"Chúng tôi liên hệ cấu trúc của graphene - sắp xếp nguyên tử của nó - với các tính chất truyền điện của nó", Drndic, nhà nghiên cứu chính, nói. "Đặc biệt, chúng tôi kiểm tra các cạnh để có thể xác định cấu trúc hình học của nó".

"Graphene giống như lưới mắt cáo và ta có thể cắt mạng các nguyên tử carbon hình lục giác này theo nhiều cách khác nhau, tạo ra các hình dạng khác nhau ở các cạnh", cô nói. "Nhưng nếu bạn cắt nó theo một cách, nó có thể hành xử giống như một kim loại, và nếu bạn cắt một cách khác, nó có thể giống với một chất bán dẫn hơn".

Đối với miếng graphene, mép của nó có thể là đỉnh nhọn hoặc cạnh phẳng của hình lục giác carbon. Trường hợp bên đỉnh quay ra ngoài, cạnh của nó có hình "zig-zag". Còn phẳng tạo ra hình "ghế bành" khi chúng ở trên mép. Một mép bất kỳ cũng có thể hiển thị một sự kết hợp hai hình, tùy thuộc vào cách mảnh graphene được cắt lúc đầu và cách mép đó làm giảm áp lực ra sao.

Do các dải băng nano graphene được kết nối với một nguồn điện khi ở trong AC-TEM, nên các nhà nghiên cứu có thể đồng thời theo dõi hình dạng của băng và đo độ dẫn điện của chúng. Điều này cho phép tạo ra mối tương quan giữa hai đại lượng.

"Ví dụ, nếu muốn sử dụng dải nano graphene trong chip máy tính, ta tuyệt nhiên cần phải có thông tin này", Johnson, một tác giả nghiên cứu khác, nói. "Người ta đã xem xét các dải băng dưới kính hiển vi, và có người đã đo các tính chất điện của chúng, nhưng chưa bao giờ cả hai thao tác này được thực hiện cùng một lúc".

Sau khi nghiên cứu các dải nano với các mức dòng điện tử tương đối thấp, các nhà nghiên cứu đã tăng dần mật độ, giống như điều chỉnh ánh sáng tăng dần cho bóng đèn. Kết hợp sự bắn phá điện tử từ kính hiển vi và số lượng lớn các điện tử đi qua các dải nano đã làm cho các cấu trúc của chúng dần dần suy giảm. Khi các liên kết carbon trong phạm vi dải nano bị phá vỡ, chúng trở nên mỏng hơn và hình dạng các cạnh của chúng thay đổi, cung cấp các dữ liệu bổ sung.

"Bằng cách làm mọi thứ trong kính hiển vi", Rodríguez-Manzo cho biết, "chúng tôi có thể dõi theo sự biến đổi này cho đến cùng, đo các dòng điện cho dải nano ngay cả khi chiều ngang của chúng nhỏ hơn 1 nanomet. Tức là chiều rộng bằng năm nguyên tử".

Loại thử nghiệm sức chịu đựng này là rất quan trọng cho thiết kế thiết bị điện tử graphene trong tương lai.

"Chúng ta phải xem dòng điện bao nhiêu có thể được truyền đi trước khi các dải nano tan vỡ. Dữ liệu của chúng tôi cho thấy rằng con số này cao so với đồng", Rodríguez-Manzo nói. Điều kiện khắc nghiệt cũng làm cho một số băng cuộn lại, tạo ra các vòng graphene cấp nano. Tình cờ, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các vòng này có các tính chất mong muốn.

"Khi các mép cuộn tròn lại và tạo thành các vòng", Johnson nói, "nó giúp giữ cấu trúc với nhau, và nó làm cho mật độ dòng điện cao hơn một nghìn lần so với các kết quả mới nhất đạt được. Cấu trúc đó có thể hữu ích trong việc làm các kết nối [là những đường dẫn điện kết nối các transistor với nhau trong mạch tích hợp]".

Nghiên cứu tương lai trong lĩnh vực này sẽ liên quan đến so sánh trực tiếp các tính chất điện của dải ruy băng nano graphene với chiều rộng và hình dạng mép khác nhau.

Khi có thể cắt các dải nano này theo từng nguyên tử một thì ta có thể làm được nhiều thứ hơn nữa, Drndic nhận xét.

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Liên hiệp Hội Thành phố Hồ Chí Minh và 7 giải pháp phát huy vai trò trí thức
Tư vấn, phản biện và giám định xã hội của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh là một hoạt động quan trọng nhằm phát huy trí tuệ, kinh nghiệm và trách nhiệm xã hội của đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ trong quá trình hoạch định chính sách, quy hoạch và triển khai các chương trình, dự án phát triển.
Đề xuất giải pháp tăng cường vai trò kết nối của VUSTA với các Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện
Ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức hội thảo đề xuất các giải pháp đổi mới cơ chế phối hợp, phát huy tối đa tiềm năng của mạng lưới 92 Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện; khẳng định quyết tâm nâng tầm vai trò cầu nối của VUSTA, biến trí tuệ đội ngũ trí thức KH&CN thành những luận cứ khoa học tin cậy phục vụ các quyết sách của Đảng, Nhà nước và MTTQ.
Đưa tri thức số về bản, giúp người dân làm chủ công nghệ
Phổ biến kiến thức khoa học, kỹ thuật chỉ thực sự phát huy giá trị khi người dân có thể vận dụng vào đời sống. Từ hoạt động giảng dạy của chuyên gia Hội Mã số Mã vạch Việt Nam trong chương trình tập huấn “Người bản số” tại Lào Cai, có thể thấy rõ cách tiếp cận lấy kỹ năng thực hành, khả năng tự chủ và an toàn trên môi trường số làm trọng tâm.
VUSTA tập huấn nâng cao kiến thức, kỹ năng phòng cháy, chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ tại cơ sở
Nhằm nâng cao nhận thức, trách nhiệm và kỹ năng xử lý tình huống cháy, nổ cho cán bộ, nhân viên làm việc tại tòa nhà, ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức tập huấn công tác phòng cháy, chữa cháy và cứu hộ, cứu nạn. Chương trình kết hợp phổ biến quy định pháp luật với hướng dẫn kỹ năng thực hành, góp phần chủ động phòng ngừa và hạn chế thiệt hại khi có sự cố xảy ra.
Phát huy vai trò cầu nối của Liên hiệp Hội Việt Nam trong hoạt động tư vấn, phản biện và giám định xã hội
Tăng cường kết nối giữa các hội thành viên, đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ với các cơ quan Đảng, Nhà nước và Mặt trận Tổ quốc Việt Nam là yêu cầu quan trọng nhằm nâng cao chất lượng hoạt động tư vấn, phản biện, góp phần hoàn thiện chính sách và thúc đẩy phát triển đất nước.
Đắk Lắk: Từ chính sách đãi ngộ đến yêu cầu sử dụng hiệu quả nguồn nhân lực chất lượng cao
Việc HĐND tỉnh Đắk Lắk thông qua Nghị quyết quy định chính sách thu hút, hỗ trợ đào tạo phát triển nguồn nhân lực giai đoạn 2026- 2031 thể hiện sự đồng thuận cao đối với yêu cầu nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, tạo nền tảng cho phát triển trong giai đoạn mới. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để chính sách đi vào cuộc sống, thu hút được người có năng lực và tạo môi trường để trí thức cống hiến.
Bác Giáp: Sâu nặng những ân tình với VIFOTЕС
Điều mà những người làm khoa học kính phục ở con người Đại tướng Võ Nguyên Giáp là cả khi khỏe mạnh hay đau yếu, ông vẫn hướng tới việc chung, vì sự nghiệp đổi mới, sáng tạo của đất nước. Khi sức khỏe không còn đủ để đến tham dự các lễ trao giải, tôn vinh nhà khoa học, Đại tướng vẫn dõi theo; các thành viên trong Quỹ và Liên hiệp Hội Việt Nam vẫn đến gặp Đại tướng để báo cáo và nghe chỉ đạo.