Plastic mới có khả năng dẫn điện

Một kĩ thuật mới khám phá cho phép người ta chế tạo ra một họ hàng hoàn toàn mới của chất plastic với các tính chất kim loại hoặc thậm chí các tính chất bán dẫn.

Mẫu màng mỏng dẫn điện. (Ảnh: Adam Micolich)

Plastic thường dẫn điện kém nên chúng được sử dụng để cách điện cho dây cáp điện nhưng, bằng cách đặt một màng mỏng kim loại lên trên một tấm plastic và hòa trộn nó vào bề mặt polymer với một chùm ion, các nhà nghiên cứu người Australia vừa chứng tỏ được rằng phương pháp trên có thể dùng để sản xuất các màng mỏng plastic rẻ tiền, bền, dẻo và dẫn điện.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí ChemPhysChem với tác giả đầu nhóm là giáo sư Paul Meredith và phó giáo sư Ben Powell, cả hai đều đang làm việc tại trường Đại học Queensland, và phó giáo sư Adam Micolich ở Khoa Vật lí Đại học New South Wales. Khám phá mới nhất này trình bày các thí nghiệm do cựu nghiên cứu sinh Đại học Queensland, tiến sĩ Andrew Stephenson, thực hiện.

Các kĩ thuật chùm ion đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp vi điện tử để xử lí độ dẫn điện của các chất bán dẫn như silicon, nhưng những nỗ lực nhằm áp dụng quá trình này cho các màng mỏng plastic đã được triển khai kể từ thập niên 1980 với sự thành công rất hạn chế - tính cho đến nay.

“Cái đội nghiên cứu có thể làm ở đây là sử dụng một chùm ion để điều chỉnh tính chất của một màng plastic sao cho nó dẫn điện giống như kim loại dùng trong chính các dây dẫn điện, và thậm chí tác dụng như một chất bán dẫn và cho dòng điện đi qua mà không có điện trở nếu được làm lạnh xuống tới nhiệt độ đủ thấp”, giáo sư Meredith cho biết.

Để chứng minh cho sự ứng dụng tiềm tàng của chất liệu mới này, đội nghiên cứu đã chế tạo các nhiệt kế điện trở đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp. Đã kiểm tra với một nhiệt kế điện trở platinum chuẩn công nghiệp, nó hoàn toàn có thể sáng ngang hoặc thậm chí còn chính xác hơn.

“Chất liệu này thật sự hấp dẫn vì chúng tôi có thể khai thác mọi tính chất như mong muốn của các polymer – thí dụ như tính dẻo cơ học, tính bền, và chi phí thấp – và hỗn hợp dẫn điện tốt, cái thường không đi cùng với các chất plastic”, giáo sư Micolich phát biểu. “Nó mở ra những lộ trình mới hướng đến sản xuất điện tử học plastic”.

Andrew Stephenson cho biết cái hấp dẫn nhất của khám phá trên là khả năng dẫn điện hoặc cản trở đòng diện của màng mỏng có thể điều khiển được rất chính xác. Nó mở ra một tiềm năng rất rộng cho những ứng dụng hữu ích.

“Thật ra, chúng tôi có thể làm biến thiên điện trở hơn 10 bậc độ lớn – nói đơn giản là chúng ta có 10 tỉ lựa chọn để điều chỉnh công thức khi chế tạo màng mỏng plastic. Trên lí thuyết, chúng ta có thể chế tạo plastic không dẫn điện gì hết hoặc dẫn điện tốt như kim loại vậy – và cả sự dẫn điện lưng chừng nữa”, tiến sĩ Stephenson nói.

Những chất liệu mới này có thể sản xuất dễ dàng với trang thiết bị sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp vi điện tử và có tính trơ hơn trước oxygen so với các polymer bán dẫn chuẩn.

Những lợi thế này có thể mang đến một tương lai sáng sủa cho các màng mỏng polymer đã xử lí chùm ion trong sự phát triển đang diễn ra sôi nổi của những chất liệu mềm dùng cho các ứng dụng điện tử plastic – một sự kết hợp giữa công nghệ hiện nay và công nghệ thế hệ tiếp theo.

Nguồn: Đại học New South Wales, PhysOrg.com