Graphene – mạng nguyên tử hoàn hảo: Giải Nobel Vật lí 2010

Ẩn sau Giải thưởng Nobel Vật lý của năm nay là một lớp bong mỏng của carbon thông thường, lớp này chỉ dày một nguyên tử. Andre Geim và Konstantin Novoselov đã chứng tỏ rằng carbon ở một dạng phẳng như vậy có các tính chất ngoại hạng phát sinh từ thế giới lượng tử vốn kì dị nhưng đầy bí ẩn.

Graphene là một dạng carbon. Là một chất liệu hoàn toàn mới – nó không những mỏng nhất mà còn bền nhất nữa. Là một chất dẫn điện, nó dẫn điện tốt như đồng. Là một chất dẫn nhiệt, nó dẫn nhiệt tốt hơn mọi chất liệu đã biết khác. Nó hầu như hoàn toàn trong suốt. Carbon, cơ sở của mọi dạng sống đã biết trên trái đất, một lần nữa khiến chúng ta thật bất ngờ.

Graphene - chất liệu 'thần kì'

Geim và Novoselov đã trích ra graphene từ một miếng graphite, chất liệu tìm thấy trong các thỏi bút chì thông thường. Sử dụng băng dính kiểu bình thường, họ đã thu được lớp carbon bong ra với bề dày chỉ một nguyên tử. Kì công này được thực hiện vào thời điểm khi mà nhiều người tin rằng những chất liệu kết tinh mỏng như vậy không thể nào bền được.

Tuy nhiên, với graphene, các nhà vật lí ngày nay có thể nghiên cứu một họ mới của các chất liệu hai chiều với những tính chất độc nhất vô nhị. Graphene làm cho các thí nghiệm có thể thực hiện được, mang lại những bước ngoặc mới cho các hiện tượng trong ngành vật lí lượng tử. Ngoài ra, còn có vô số ứng dụng có thể triển khai trong thực tế như việc chế tạo các chất liệu mới và sản xuất các thiết bị điện tử tân tiến. Transistor graphene được dự đoán về căn bản hoạt động nhanh hơn các transistor silicon hiện nay và mang lại những chiếc máy vi tính hiệu quả hơn.

Vì nó trong suốt và là chất dẫn tốt, nên graphene thích hợp cho việc sản xuất các màn hình cảm ứng trong suốt, các tấm phát sáng, và có lẽ cả tế bào quang điện.

Tấm phát sáng

Khi pha trộn với plastic, graphene có thể biến chúng thành chất dẫn điện, đồng thời làm cho chúng chịu nhiệt tốt hơn và bền về mặt cơ học. Tính chất này có thể khai thác trong những chất liệu siêu bền mới, đồng thời là những chất liệu nhẹ, mỏng và dẻo. Trong tương lai, các vệ tinh, máy bay, và xe hơi có thể được sản xuất từ những chất liệu composite mới như thế.

Hai nhà khoa học thắng giải Nobel đã làm việc chung với nhau trong một thời gian dài cho đến lúc này. Konstantin Novoselov, 36 tuổi, lần đầu tiên làm việc cùng Andre Geim, 51 tuổi, với tư cách là nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Hà Lan. Sau đó, ông đã theo Geim đến Anh. Cả hai người ban đầu học tập và khởi nghiệp với vai trò nhà vật lí ở Nga. Hiện nay, cả hai đều là giáo sư tại trường Đại học Manchester.

Nguồn: NobelPrize.org