Các nhà khoa học Mỹ phát triển một dạng kim loại trong suốt mới có khả năng dẫn điện tốt, cho phép sản xuất màn hình smartphone và tivi với chi phí chỉ bằng 5% so với công nghệ hiện nay.
Theo New Science, vấn đề của các loại màn hình là chúng dựa trên vật liệu indium tin oxide (ITO). Hơn 90% màn hình trên thị trường hoàn toàn phụ thuộc vào vật liệu có giá thành không hề rẻ này. Trong 10 năm qua, giá thành của ITO có nhiều biến động, từ 200 USD/kg năm 2004 lên hơn 1.000 USD/kg vào năm 2006, sau đó quay trở lại khoảng 400-750 USD/kg trong vài năm gần đây.
Hiện nay, giá thành ITO chiếm đến 40% chi phí của một chiếc điện thoại thông minh (smartphone) hoặc máy tính bảng, trong khi giá chip bộ nhớ và bộ vi xử lý liên tục giảm. Việc tiếp tục sử dụng vật liệu này trong sản xuất màn hình sẽ làm chậm quá trình phát triển những công nghệ lớn hơn và tốt hơn.
Trong công bố trên tạp chí Nature Materials mới đây, các nhà khoa học tại Đại học Pennsylvania (Mỹ) nghiên cứu thành công một vật liệu mới mang kim loại liên kết, có thể thay thế ITO mà vẫn đảm bảo độ truyền quang học, tính dẫn điện, và hiệu suất chế tạo.
Nhóm nghiên cứu, đứng đầu là kỹ sư Roman Engel-Herbert, đã phát triển lớp kim loại liên kết có cấu trúc phân tử độc đáo ở dạng màng mỏng 10 nm. Trong khi ở hầu hết các kim loại như vàng, bạc, đồng và nhôm, các electron di chuyển giống một đám mây khí thì với kim loại liên kết, electron vận động tựa một dòng chất lỏng. Đặc tính này cho phép vật liệu đổi pha tùy theo cách sử dụng.
“Chúng tôi đang cố gắng để làm cho kim loại liên kết trở nên trong suốt bằng cách thay đổi khối lượng hiệu dụng của các electron”, Engel-Herbert cho biết. “Điều này được thực hiện thông qua chọn vật liệu mà trong đó, sự tương tác tĩnh điện giữa các electron mang điện tích âm rất lớn so với động năng của chúng. Trong điều kiện này, các electron 'cảm nhận' lẫn nhau và thể hiện như chất lỏng thay vì dạng khí chứa các hạt không tương tác”.
“Khi bạn chiếu ánh sáng vào vật liệu này, nó ít bị phản xạ, và có độ trong suốt lớn hơn”, Engel-Herbert giải thích. Đồng thời, tính dẫn điện của vật liệu này không thay đổi khi chuyển pha dưới tác động của ánh sáng.
Theo các nhà nghiên cứu, họ có thể sản xuất các kim loại liên kết như strontium vanadate và canxi vanadate với chi phí rẻ hơn nhiều so với ITO. Điều này hoàn toàn có cơ sở vì những vật liệu dùng để chế tạo kim loại liên kết rất dồi dào trong lớp vỏ Trái đất. Vanadium được bán với giá khoảng 25 USD/kg, và strontium thậm chí còn rẻ hơn.
“Kim loại liên kết của chúng tôi làm việc rất tốt so với ITO. Vấn đề lúc này là làm thế nào để đưa vật liệu vào sản xuất quy mô lớn. Với những hiểu biết hiện nay, strontium vanadate hoàn toàn có thể thay thế ITO trong cùng một thiết bị sử dụng cho công nghiệp”, Engel-Herbert nói.
Nhóm nghiên cứu đã nộp đăng ký sáng chế cho công nghệ mới và tin rằng, vật liệu của họ cũng có thể được sử dụng để phát triển pin mặt trời giá rẻ trong tương lai.
Nguồn: khoahocvacongnghevietnam.com.vn
