Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ tư, 21/05/2014 20:26 (GMT+7)

Nghiên cứu mới trong tán xạ phonon làm sáng tỏ khả năng graphene thay thế cho bán dẫn silic

Một thách thức lớn liên quan đến vấn đề làm thế nào để các tấm graphene có thể được dùng trong các thiết bị thực tế.

Theo Li Shi, giáo sư Cơ khí Công nghệ Đại học Texas tại Austin cho biết: “Khi chế tạo các thiết bị có sử dụng graphene, chúng ta phải hỗ trợ graphen trên một chất nền và điều đó trên thực tế sẽ cản trở tính dẫn nhiệt cao của graphene”.

Tính dẫn nhiệt rất quan trọng trong các thiết bị điện tử, đặc biệt là các thành phần thu nhỏ cỡ nano. Tính dẫn nhiệt cao là một tính năng tốt cho các loại thiết bị điện tử chế tạo từ graphene. Điều này có nghĩa các linh kiện đó có thể giải tỏa lượng nhiệt mà nó tạo ra để ngăn chặn sự hình thành các điểm nóng chảy tại chỗ. Tuy nhiên, trong trường hợp của graphene, khi phải dùng vật liệu hỗ trợ, nó sẽ mất đi một số tính năng dẫn nhiệt siêu cao như khi nó được treo tự do trong chân không.

Trong báo cáo công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học, Li Shi và các đồng nghiệp đã xây dựng một thí nghiệm quan sát các ảnh hưởng liên quan đến khả năng dẫn nhiệt khi độ dày của lớp kính vô định hình hỗ trợ graphene tăng lên.

Họ đã quan sát thấy rằng tính dẫn nhiệt tăng lên khi số lớp cấy lên lớp đơn phân tử lên tới 34 lớp. Nhưng ngay cả ở 34 lớp, tính dẫn nhiệt vẫn chưa bằng khi nó là khối graphite.

Những phát hiện này khiến Shi và các nhà khoa học khác nghiên cứu các cách thức mới  hỗ trợ hay liên kết graphene với thế giới vĩ mô, bao gồm các cấu trúc bọt xốp liên kết ba chiều của graphene và graphite siêu mỏng, hoặc sử dụng nitride boron lục giác, có cấu trúc tinh thể gần giống với graphene.

“Một trong những mục tiêu của chúng tôi là sử dụng graphene và các loại vật liệu phân lớp khác để tạo ra các thiết bị điện tử mềm dẻo”, Shi giải thích. “Và những thiết bị này được tạo ra trên các chất nền plastic mềm và có độ dẫn nhiệt rất thấp. Khi cho dòng điện chạy qua các thiết bị đó, chúng thường bị hỏng. Nhiệt không thể tiêu tán một cách hiệu quả, cho nên nó trở nên rất nóng và làm tan chảy chất nền”.

 “Tóm lại, con chip bị nóng sẽ không tốt cho các thiết bị”, Li Shi cho biết. “Chất bán dẫn sẽ đóng mở chậm hơn và sẽ cần nhiều năng lượng hơn”.

Ông đang nỗ lực tìm ra các câu trả lời cho các vấn đề cơ bản về cách thức truyền nhiệt của phonon-các nguyên tử dao động trong chất rắn. Các phonon giống các hạt electron và photon (hạt ánh sáng), do đó chúng mang nhiệt năng.

“Công trình nghiên cứu cơ bản này cho phép chúng ta có thể hiểu biết bản chất vật lý bên trong sự phân tán của các mạng lưới sóng”, Shi cho biết. Thí nghiệm của Shi đưa nhóm nghiên cứu của ông phỏng đoán được cách thức phonon tán xạ theo độ dày các lớp graphene, dựa trên các quan sát khả năng dẫn nhiệt thay đổi theo số lượng các lớp khác nhau.

Hầu hết hệ thống nhiệt được sử dụng ngày nay đểu dựa trên các công nghệ mang tính kế thừa, Shi cho biết. Đồng và nhôm dùng làm vật liệu tản nhiệt trong máy tính; muối nóng chảy và sáp parafin được sử dụng để tích trữ năng trong các thiết bị lưu trữ nhiệt; và để thực hiện chuyển hóa nhiệt điện để thu hồi nhiệt thải, chúng ta sử dụng các vật liệu như bismuth telluride hoặc telluride than chì chứa các nguyên tố vừa không nhiều trong vỏ Trái đất lại vừa  không thân thiện với môi trường.

Gần đây, nhóm nghiên cứu của Li Shi tìm hiểu cách thức graphene nhiều lớp có thể khôi phục một số tính năng dẫn nhiệt cao bị mất đi khi như graphene được đặt trên chất nền thủy tinh, và cũng nghiên cứu được các loại vật liệu tinh thể khác hỗ trợ graphene.

Hiện Shi và nhóm nghiên cứu đang nghiên cứu và mô hình hóa các chất hỗ trợ điện môi mới, như boron nitride, có cấu trúc tinh thể tương ứng với graphene. Hy vọng rằng cấu trúc tinh thể tương tự của nó sẽ giúp khả năng dẫn nhiệt tốt hơn và ít tán xạ photon khi chúng được sử dụng để hỗ trợ graphene. Trên Tạp chí Applied Physical Letter đã đăng Shi và nhóm nghiên cứu đã công bố về sự truyền nhiệt qua giao diện graphene/boron-nitride. Kết quả nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của việc cải thiện chất lượng giao diện để tăng tính dẫn điện của giao diện.

Một phạm vi nghiên cứu khác của Shi là tìm kiếm các loại vật liệu để lưu trữ nhiệt năng. Bài viết đăng trên Energy and Environmental Science 2013 đã chỉ ra được các bọt xốp graphene siêu mỏng có thể sử dụng để tăng công suất năng lượng cho các thiết bị lưu trữ nhiệt bằng cách tăng tốc độ nạp và xả nhiệt cho các vật liệu chuyển pha dùng lưu trữ nhiệt năng này.

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.