Thứ Ba, ngày 31 tháng 1 năm 2023

Cổng thông tin điện tử

Công nghiệp hỗ trợ

Một loại chất liệu nhân tạo mới được công bố đánh dấu sự khởi đầu cuộc cách mạng phát triển vật liệu cho các ứng dụng điện tử
Chuyên mục: Tin hoạt động Sự kiện:

Được đăng trên tạp chí Nature, thành công này là kết quả nghiên cứu của một nhóm cộng sự bao gồm giáo sư Philippe Ghosez (Đại học Liège, Bỉ) và nhóm thí nghiệm của giáo sư Jean-Marc Triscone (Đại học Geneva, Thụy Sĩ).

Vật liệu này được ví von như"siêu mạng", cấu trúc đa tầng bao gồm các lớp nguyên tử mỏng nằm luân phiên với thành phần là 2 loại oxit (PbTiO3 và SrTiO3) sở hữu những đặc tính hoàn toàn khác với cả 2 loại oxit thành phần. Đặc tính mới này là kết quả trực tiếp của cấu trúc phân tầng nhân tạo và được tạo ra nhờ tương tác ở tỉ lệ nguyên tử tại mặt phân giới của các lớp.

Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết: "Bên cạnh những ứng dụng trước mắt của loại vật liệu nano này, khám phá còn mở ra một lĩnh vực điều tra mới hoàn toàn cũng như tiềm năng của vật liệu chức năng mới dựa trên quan niệm: kĩ thuật mặt phân giới ở tỉ lệ nguyên tử".


Các ôxit kim loại chuyển tiếp là nhóm các vật liệu rất thu hút do có đa dạng các đặc tính (chúng có thể là chất điện môi, sắt điện, áp điện, nam châm hoặc chất siêu dẫn) cũng như khả năng kết hợp trong rất nhiều loại thiết bị. Đa phần các ôxit này có cấu trúc tương đương nhau (nhóm vật liệu perovskite) và mới đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển thêm một khả năng kết hợp các vật liệu này với nhau, từng lớp nguyên tử một giống như đứa trẻ chơi trò xếp hình Lego, hy vọng chế tạo ra được những vật liệu mới với đặc tính khác thường. Trong số các các nhóm vật liệu quan trọng được ứng dụng nhiều phạm vi từ thiết bị nhớ của máy tính cao cấp, đến các máy móc vi cơ điện hay thiết bị dò hồng ngoại thì chất sắt điện là thành tố không thể thiếu. Và vật liệu này có thể đáp ứng được đặc tính của loại chất này, đó là "tính sắt điện phi chính" khi nhiệt độ hoạt động biến đổi sẽ tạo nên khả năng ứng dụng đa dạng hơn. Đặc biệt khi đặc tính này không tồn tại ở nhiều loại vật liệu thông thường.

PbTiO3 và SrTiO3 là 2 loại oxit phổ biến và tiêu biểu vừa thể hiện tính không bền trong cấu trúc của chất sắt điện vừa thể hiện tính không bền cấu trúc phân cực. Một nghiên cứu lý thuyết được thực hiện tại Liège (sử dụng các quy tắc phức tạp đầu tiên của kỹ thuật mô phỏng cơ lượng tử được gọi là phương pháp hóa lượng tử ab initio) dự đoán rằng khi các ôxit này kết hợp thành cấu trúc siêu mạng, sự kết hợp khác thường và hoàn toàn bất ngờ giữa hai loại chất không bền này tạo nên tính sắt điện phi chính.

Tạp chí Science đã xếp loại khám phá này vào nhóm 10 phát kiến khoa học đột phá đầu thế kỷ 21. Tương tự như tầm quan trọng của việc nắm vững đặc tính mặt phân giới của chất bán dẫn trong quá trình phát triển của ngành điện tử hiện đại, việc tạo ra các đặc tính mới tại mặt phân giới giữa các oxit có thể mang lại cuộc cách mạng công nghệ lớn trong tương lai. ​


Tác giả: Ban biên tập tổng hợp
VĂN BẢN PHÁP LUẬT

ĐỐI TÁC