Tìm hiểu kiến thức vật lý quanh ta - Phần 2

Graphene – mạng nguyên tử hoàn hảo 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, nhưng lại đậm đặc tới mức ngay cả helium, nguyên tử nhỏ nhất, cũng không thể qua mặt. + Phóng to hình Hình 1. Graphene. Mạng tinh thể gần như hoàn hảo chỉ dày một nguyên tử. Nó gồm các nguyên tử carbon liên kết với nhau thành hình lục giác đan lại như tấm lưới. Bởi vậy, bài báo về graphene công bố trên tạp chí Science, số tháng 10/2004, đã khuấy động rất nhiều xúc cảm trên khắp thế giới. Một mặt, các tính chất kì lạ của graphene cho phép các nhà khoa học kiểm tra các nền tảng lí thuyết của vật lí học. Mặt khác, rất nhiều ứng dụng thực tế giờ đã có thể hiện thực hóa, bao gồm việc chế tạo các chất liệu mới và sản xuất các dụng cụ điện tử tân tiến. Carbon, cơ sở của mọi dạng sống đã biết trên trái đất, một lần nữa khiến chúng ta thật bất ngờ. Bút chì, giấy và băng dính Không thể nào dễ thu được graphene hơn nữa, chất liệu thần kì có nguồn gốc từ graphite thông thường, như graphite tìm thấy ở các thỏi bút chì. Tuy nhiên, những điều đơn giản nhất và hiển nhiên nhất thường lẩn tránh cái nhìn của chúng ta. Graphene gồm các nguyên tử carbon liên kết với nhau thành một mạng phẳng – tương tự như cấu trúc tổ ong, nhưng khác là chỉ dày một nguyên tử thôi. Một mili mét graphite thật ra gồm ba triệu lớp graphene bám chồng lên nhau. Các lớp được giữ một cách yếu ớt và vì thế khá dễ bóc tách chúng ra. Ai đã từng viết bằng bút chì đều có kinh nghiệm này, và có khả năng, khi họ viết, chỉ một lớp carbon, tức graphene, đã bám lên trên trang giấy. Đây là cái xảy ra khi Andre Geim và Konstantin Novoselov sử dụng băng dính để bóc những lớp bong mỏng ra khỏi một miếng graphite lớn bằng một phương pháp không có gì mới. Lúc đầu, họ thu được những lớp bong ra gồm nhiều lớp graphene, nhưng khi họ lặp lại 10 đến 12 lần bóc băng dính thì lớp bong mỗi lúc một mỏng hơn. Bước tiếp theo là tìm những mảnh graphene nhỏ xíu trong số những lớp graphite dày hơn và những mảng bong carbon khác. Đây là lúc ý tưởng sáng tạo thứ hai của họ xuất hiện: để có thể nhìn thấy kết quả của công trình tỉ mỉ của họ, các nhà khoa học ở Manchester quyết định gắn mấy miếng bong mỏng đó lên một đĩa silicon đã oxy hóa, chất liệu chuẩn trong ngành công nghiệp bán dẫn