Ứng dụng Polyme trong ngành CNTT

Vật liệu silicon giòn, dễ gãy, cho nên không thể sử dụng trong các đồ vật linh hoạt như quần áo. Đây chính là lý do để chất polyme hữu cơ được sử dụng để làm chip. Người ta có thể in chip chất dẻolên các mặt hàng tiêu dùng như áo phông, vỏ hộp đồ uống và hộp thực phẩm để hiển thị những thông tin liên quan. Vật liệu này không chỉ đảm bảo tính linh hoạt mà giá cả cũng rất thấp, đồng thời nócũng có khả năng như chất bán dẫn silicon.

Trước đây, chất dẻo vẫn được coi là có thuộc tính cách ly nhiều hơn là tính dẫn hoặc bán dẫn. Một phát hiện vào cuối thập kỷ 70 đã làm thay đổi quan niệm này. Nếu chất polyme hữu cơ được nhúng vàodung dịch hoá học, nó có thể có những tính chất như kim loại và có khả năng dẫn điện lớn hơn nhiều. Khám phá này đã khơi nguồn cho những nghiên cứu về một lĩnh vực công nghệ hoàn toàn mới - dựa vàochất dẻo có tính dẫn và bán dẫn.

Polyme phát quang (LEP) hay còn gọi là các đi-ốt phát sáng polyme sẽ được tung ra thị trường trước tiên. Trong vòng 10 năm tới, LEP có thể sẽ trở thành một ngành công nghiệp trị giá nhiều tỷ USD. Mộtsố loại vật liệu LEP, được gọi là tế bào phân tử, đã xuất hiện trong các sản phẩm như dàn máy stereo, ôtô hay điện thoại di động.

Không giống như tinh thể lỏng được dùng trong nhiều màn hình

phẳng hiện nay, LEP là chất mà các phân tử tự phát sáng. Khi được dùng làm thiết bị hiển thị, chất liệu này nhẹ và tiết kiệm năng lượng hơn so với cả tinh thể lỏng cũng như nhiều công nghệ khác. Để tạo ra những màn hình LEP, người ta đặt một tấm phim polyme mỏng lên trên chất nền là thuỷ tinh hoặc chất dẻo đã được tráng điện trong suốt.

Không cần phải dùng dây tóc Vonfam như bóng đèn, LEP có thể tự sáng lên theo từng chu kỳ cực ngắn, giống như một bóng đèn liên tục bật tắt. Điều thú vị nữa là LEP có thể được sử dụng cả trong điều kiện ban ngày và ban đêm, và in lên nhiều bề mặt khác nhau. Vì thế, nó thậm chí có thể biến bức tường thành màn hình.
Cách đây 3 năm, hãng Seiko Epson của Nhật Bản đã chế tạo màn hình LEP 2,8 inch, có độ dày chưa đến 1/10 inch, với 100 pixel trên một inch và sử dụng kỹ thuật in phun. Quá trình in gồm 3 bước. Chất polyme được pha trong nước để tạo thành mực. Lớp mực đầu tiên được phun lên sản phẩm là polyme có tính dẫn để tạo điện cực đầu vào và đầu ra. Lớp phun thứ hai là polyme bán dẫn còn lớp phun cuối cùng là polyme cách điện. Các giọt chất LEP màu đỏ, xanh dương và xanh lá cây được phun lên chất nền cho phép xử lý tuỳ ý những màu khác nhau của hình ảnh đang hiển thị.
Hiện nay, hướng nghiên cứu của các nhà sản xuất là loại thiết bị hiển thị mỏng như giấy với cơ cấu phân tử lưỡng ổn cho phép lưu trữ thông tin không cần nguồn năng lượng.

Cấu trúc phân tử polyme có thể thay đổi trong điện trường khiến khả năng dẫn suất của nó tại một điểm nào đó thay đổi. Sau đó, chất này có thể được đọc là 1 hoặc 0 trong hệ nhị phân. Như vậy, ngoài chi phí sản xuất thấp, thiết bị lưu trữ bằng chất dẻo còn có thể lưu dữ liệu cả khi tắt nguồn điện.

Một số nhà sản xuất chip đang cố gắng làm ra các thiết bị lưu trữ bằng nhựa polyme có sức chứa lớn như: Intel phối hợp với Thin Film Electronics (Thụy Điển), AMD hợp tác với Coatue. Còn HP thì đang phát triển một thiết bị lưu trữ bằng polyme dạng tấm mỏng dài, tạo ra nơi lưu trữ vĩnh viễn có dung lượng lớn cho máy camera kỹ thuật số, thiết bị số cá nhân và điện thoại di động.

Đầu năm 2002, HP công bố họ đã tạo ra một thiết bị lưu trữ chuyển đổi, sử dụng các chùm phân tử gọi là "rotaxances". Mặc dù những chùm phân tử này không phải là chất hữu cơ, nhưng chúng là nhựa polyme. Thiết bị được giới thiệu chỉ chứa 64 bit. Nhưng nếu đem nhân lên, một centimet vuông chất liệu như vậy có thể chứa tới một con số đáng kinh ngạc là 6,4 Gb thông tin. Hơn thế, các bộ phận mạch ban đầu này đã được gắn vào chip với chi phí thấp. Mặc dù đến lúc sản xuất hàng loạt có thể phải mất tới 5 năm nữa, nhưng công nghệ rẻ tiền này có thể là sự thay thế hợp lý cho thiết bị lưu trữ đắt tiền hiện dùng cho camera số.

Thời đại điện tử hữu cơ mới chỉ bắt đầu. Bóng bán dẫn bằng nhựa có tốc độ chuyển mạch giống những thiết bị tương tự làm từ silicon kết tinh. Đó là vì những phân tử nhựa polyme có khả năng truyền dẫn (ít nhất là bán dẫn) chứa các electron tạo thành một phần quỹ đạo phân tử của toàn chuỗi polyme, chứ không chỉ đơn giản là quỹ đạo của các phân tử đơn. Điều này có nghĩa là năng lượng cần để giải phóng electron mà từ đó cho phép việc dẫn suất xảy ra, phụ thuộc vào hình dạng và cấu trúc phân tử polyme. Đáng tiếc là các phân tử polyme có xu hướng thay đổi theo độ dài và cách sắp xếp cả chuỗi.

Mặc dù bóng bán dẫn và ống hai cực điốt nhựa tỏ ra có tương lai hứa hẹn trong lĩnh vực màn hình, nhưng không chắc đã thay thế được các thiết bị làm bằng silicon trong các lĩnh vực cao cấp khác. Tác dụng lớn nhất của chúng sẽ được thể hiện ở những sản phẩm dùng một lần hay các sản phẩm lai hợp cần tận dụng tính linh hoạt và sức mạnh của mạch nhựa. Ví dụ, Công ty Rolltronics (California, Mỹ) đang thử nghiệm một chu trình in rẻ tiền, đặt các bóng bán dẫn silicon không kết tinh vào một tấm polyme. Trong khi đó, IBM đang phát triển bóng bán dẫn từ các chất vô cơ và hữu cơ lai tạp. Hai hãng này cũng như nhiều nhà sản xuất khác, như Lucent và Plastic Logic, cùng hướng tới một thị trường lớn các sản phẩm điện tử lai hợp phục vụ cho màn hình linh hoạt.

Vào lúc này, nếu nói rằng silicon sắp hết thời thì có lẽ còn quá sớm. Tuy nhiên, vật liệu này chắc chắn sẽ phải chia sẻ sự thống trị của nó với các loại chất bán dẫn dựa trên nền tảng là hợp chất cao phân tử polyme.

Nguồn: Phan Khương, http://vnexpress.net ngày 28/6 và 2/7/2003