Các nhà khoa học tạo ra dây dẫn điện nhỏ bằng 3 nguyên tử, khó có thể nhìn thấy bằng mắt người

  02/05/2017

Đây là loại dây dẫn điện mỏng nhất từng được chế tạo.

 

Sử dụng kim cương, đồng, lưu huỳnh và bạn có thể tạo ra được loại dây dẫn mỏng nhất mà con người từng chế tạo. Loại dây dẫn có kích thước nanomet này có thể giúp thu nhỏ các mạch điện tử, tăng cường thêm năng lực tính toán của chúng hơn bao giờ hết, từ đó cho ra các thiết bị điện tử nhỏ hơn và cho phép các nhà nghiên cứu khám phá các chất liệu vật lý đặc biệt.

 

 

 

Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Stanford và Phòng thí nghiệm Gia tốc Quốc gia SLAC của Bộ Năng lượng Mỹ mới đây đã sử dụng những mảnh kim cương có kích thước phân tử, gắn chúng với các nguyên tử lưu huỳnh, và thả vào dung dịch với các nguyên tử đồng. Kết quả đã cho ra một dây dẫn có đường kính chỉ gồm 3 nguyên tử được bọc trong kim cương. Ngoài ra, sợi dây còn được lắp ráp với chính nó, giống như những mảnh Lego được sắp xếp tự nhiên với nhau để tạo thành một cấu trúc. Nhóm nghiên cứu đã công bố những kết quả này vào ngày 26/12 trên tạp chí Nature Materials.

Quá trình tự bổ sung này trước đây chỉ được biết đến trong hoá học hữu cơ. Điển hình là trong quá trình tự tổ hợp của DNA và nhiều phản ứng hoá hữu cơ khác. Đây là lần đầu tiên, quá trình tự tổ hợp này diễn ra sử dụng hoá vô cơ, tạo nên một loại vật liệu được sử dụng làm dây dẫn hoặc thiết bị điện tử.

Đây là một bước tiến quan trọng, việc tạo ra được loại dây dẫn này cho thấy chúng ta chắc chắn có thể tạo ra những cấu trúc có kích thước nguyên tử. Nicholas Melosh, phó giáo sư về khoa học vật liệu và kỹ thuật tại Đại học Stanford và SLAC, người dẫn đầu trong nghiên cứu nói rằng đây là một thách thức lớn trong việc tạo ra các điều kiện chính xác để hình thành loại dây dẫn này, theo đó lực hấp dẫn tập hợp các phân tử lại với nhau cân bằng với lực đẩy giữ chúng cách xa nhau. Hơn nữa, bạn còn muốn các phân tử lắp ráp với nhau theo đúng hình dạng. Đây là một dẫn chứng cho thấy bạn hoàn toàn có thể thực hiện được công việc này. Nhóm của Melosh đã không chủ định tạo ra những dây dẫn này, mặc dù đồng và lưu huỳnh tạo ra một chất bán dẫn khá tốt. Điều này cho thấy bạn có thể tạo ra dây dẫn hoàn hảo. Nó cũng chứng minh quá trình tạo ra dây dẫn là có kiểm soát.

Kết quả tạo ra các dây dẫn có kích cỡ nano, dài khoảng vài milimet. Điều này nghe có vẻ không nhiều nhưng trong khoa học vật liệu thì nó khá lý tưởng – một milimet là đã gấp hơn 7 đến 8 lần yêu cầu về độ lớn so với một phân tử. “Chúng tôi nghĩ rằng có thể tạo ra cả một tờ giấy từ loại vật liệu này”, Melosh nói.

Khi đã tạo ra được loại vật liệu nano, sẽ là một thách thức tiếp theo khi nói đến việc thao tác với các vật liệu có kích cỡ nguyên tử này.

 

Mô tả quá trình hình thành loại dây dẫn nano
Mô tả quá trình hình thành loại dây dẫn nano

 

Để chế tạo loại dây dẫn nano này, nhóm đã sử dụng một loại hoá chất khác thường: dầu thô từ Arkansas. Dầu thô có nhiều tạp chất khi nó mới được kéo lên từ mặt đất. Trong trường hợp này, dầu thô có những mảnh kim cương có kích thước phân tử trong đó. Đây là loại kim cương nano, đơn vị cấu trúc nhỏ nhất trong mạng tinh thể kim cương, thường được gọi là diamondoid. Ở dạng này, các nguyên tử carbon được sắp xếp theo hình hộp. Sau đó, các diamondoid được sửa đổi bằng các phản ứng hoá học trong phòng thí nghiệm sao cho một trong các nguyên tử carbon được gắn với một nguyên tử lưu huỳnh. Mỗi liên kết của cấu trúc này sẽ chỉ có thể gắn với một liên kết khác theo một hướng nhất định do hình dạng của nó.

Điều này không phổ biến trong tự nhiên, các phân tử DNA và các thụ thể chỉ liên kết với các phân tử nhất định theo một cách đặc biệt.

Ngoài ra, các diamondoid còn lại hình thành liên kết mạnh mẽ với nhau, tạo thành một vỏ ngoài hoàn hảo cho dây dẫn và hoạt động như một chất keo để liên kết các "tầng" của "toà nhà" lại với nhau.

Cuối cùng, nhóm nghiên cứu thả liên kết lưu huỳnh – diamondoid vào dung dịch chứa đầy các nguyên tử đồng, đồng sẽ liên kết với nguyên tử lưu huỳnh. Nguyên tử lưu huỳnh, bây giờ được liên kết với diamondoid và nguyên tử đồng, sẽ tìm kiếm một cấu trúc khác tương tự và gắn vào. Với việc cấu trúc diamondoid – lưu huỳnh – đồng chỉ xếp lại với nhau theo một hướng, chúng đã tạo thành một dây dẫn điện, một sợi dây gồm các nguyên tử đồng và lưu huỳnh được bọc trong kim cương.

Nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu để xem liệu họ có thể tạo ra số lượng lớn dây dẫn và biến nó thành một mặt phẳng hay không. Họ cũng sẽ khám phá điều gì sẽ xảy ra khi sử dụng các chất liệu khác thay cho đồng và lưu huỳnh như vàng, sắt, kẽm hoặc cadmium.

Tham khảo Qz

Bình luận

Tin tức mới

Xem tất cả

Sự thật chỉ ăn gạo lứt muối mè sẽ khỏi ung thư?

Không ít người mang trong mình khối u, bệnh ung thư và cả những em nhỏ bị ung thư cũng được gia đình chỉ cho ăn gạo lứt muối mè, không ăn thịt cá… với quan niệm như vậy khối u sẽ tự "chết" vì bị bỏ đói. Liệu đây có phải cách hay để chữa trị ung thư?

Tiếng ù trong tai có thể giết chết bạn bất cứ lúc nào

Nữ diễn viên 36 tuổi Andrea Syron sống tại Michigan, Mỹ đã phải trải qua phẫu thuật nguy hiểm để ngăn chặn "quả bom hẹn giờ" trong não cô, thứ có thể giết chết cô bất cứ lúc nào nhưng bị các bác sĩ chẩn đoán nhầm là dị ứng, Dailymail đưa tin.

5 năm không sốt: Nên cẩn thận với hai loại bệnh ung thư

Theo mạng tin Hoàn cầu của Trung Quốc, nếu trong một thời gian dài không sốt thì chúng ta đừng vội nghĩ mình có một cơ thể khỏe mạnh. Trên thực tế, đây lại không phải là một chuyện tốt, có thể ung thư đang gõ cửa cơ thể của chúng ta.

Tăng cân giúp não to lên

Trọng lượng cơ thể gia tăng là một nhân tố quan trọng giúp con người gia tăng kích cỡ não và bước ra khỏi “thế giới” linh trưởng.

Tại sao chúng ta càng gãi càng ngứa?

Có lẽ với nhiều người, đây chỉ là một triệu chứng đơn thuần. Tuy nhiên đằng sau nó là những vấn đề phức tạp liên quan đến não bộ và các xung thần kinh cảm giác.

50% thuốc bán trên Internet là thuốc giả

Thông tin này được đưa ra tại hội thảo Hội thảo Nâng cao sức khỏe người bệnh: Tầm quan trọng của chất lượng và phát minh trong lĩnh vực dược phẩm được tổ chức tại Hà Nội ngày 16/3.

Đây là tộc người có trái tim khỏe nhất thế giới

Một nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng, người Tsimané tại Bolivia, có tỉ lệ mắc bệnh tim thấp nhất trên thế giới. Trên thực tế, một người Tsimané 80 tuổi, sớ hữu trái tim khỏe hơn nhiều so với một người Mỹ 55 tuổi.

Công nghệ in 3D giúp tái tạo 100% mô hình quả tim người

Mô hình quả tim chế tạo bằng công nghệ in 3D đã cứu sống tính mạng của 1 bé trai 14 tháng tuổi trong 1 ca phẫu thuật tim. Đây là kết quả chế tạo của các kỹ sư tại trường khoa học kỹ thuật J.B Speed trực thuộc Đại học Louisville.

Bạn nên chấm dứt ngay 5 quan niệm sai lầm này về thực phẩm

Có phải cứ dầu thực vật là sẽ tốt cho sức khỏe? Đã từ lâu, chúng ta được nghe rất nhiều lời khuyên liên quan đến thực phẩm. Nhiều trong số đó đã trở thành niềm tin trong suốt một thời gian dài. Tuy nhiên, liệu tất cả những gì bạn học được về thực phẩm

Tử cung nhân tạo - Khi máy móc tạo ra được... con người

Việc sáng tạo ra tử cung nhân tạo là một tiến bộ khoa học đáng ghi nhận, nhưng giống như trí tuệ nhân tạo nếu con người không biết cách kiểm soát những phát minh một cách hợp lý thì đó chắc chắn là ngày tận cùng của nhân loại.

Bệnh hiếm Kawasaki bỗng dưng... không còn hiếm

Trong vòng một tháng nay, tại Bệnh viện (BV) Nhi Trung ương, số ca mắc bệnh Kawasaki bỗng nhiên tăng đột biến. Từng được xem là căn bệnh “lạ và hiếm”, Kawasaki tiềm ẩn nhiều nguy cơ vì gây tổn thương tim, ảnh hưởng tới tính mạng của trẻ.

Trầm cảm làm tăng nguy cơ bệnh tim

Một nghiên cứu lớn gồm hơn 3,2 triệu người cho thấy, những người bị bệnh tâm thần nặng (SMI), gồm tâm thần phân liệt, rối loạn lưỡng cực và trầm cảm, tăng 53% nguy cơ bị bệnh tim mạch so với những người không mắc bệnh tâm thần.

2 năm trước tạo ra não mini nhân tạo, chính các nhà khoa học cũng không ngờ ngày hôm nay nó có thể tự sản sinh mạch máu

Năm 2015, các nhà khoa học tại Đại học Brown đã phát triển thành công một loại “não mini” từ mô hình được tạo ra từ việc cấy ghép 3D các tế bào thần kinh sống. Mục đích ban đầu của các nhà khoa học là tạo ra loại vật mẫu thí nghiệm mới có thể giúp giảm th

Vùng đất 900 năm không có ai mắc ung thư

Ở đó, khoảng cách cha con có thể lên tới 90 tuổi. 100 tuổi vẫn được coi ở độ tuổi trưởng thành, phụ nữ 80 tuổi trông trẻ như mới ngoài 40. Những cụ ông, cụ bà 130 tuổi vẫn lao động hăng say và nhiều người sống tới 145 tuổi.

Những cơn mưa phóng thích 800.000 nghìn tỷ vi khuẩn mặt đất vào không khí, nhiều gần bằng số sao trong vũ trụ chúng ta biết

Đừng bao giờ nếm một cơn mưa, nếu bạn không muốn trở thành một kẻ thảm sát hàng loạt. Nếm một cơn mưa là bạn đang kết thúc số phận của hàng triệu vi khuẩn, trong chuyến phiêu lưu rời khỏi mặt đất của chúng. Một số vi khuẩn ấy, thậm chí, có thể "trả thù" b

Trung Quốc thử nghiệm thành công thiết bị điều chỉnh đường huyết từ xa bằng ứng dụng điện thoại - giải pháp cho bệnh nhân tiểu đường

Hãy tưởng tượng việc người bệnh tiểu đường có thể nói lời tạm biệt với những ống tiêm vật lý, thứ mà họ đang phải sử dụng để tiêm insulin vào cơ thể mỗi ngày. Thay vào đó, họ chỉ cần cài một ứng dụng trên điện thoại di động, là đã có khả năng theo dõi mức

Đây là 6 điều không nên nói với một người mắc ung thư

Đối mặt và trò chuyện với một người mắc ung thư không phải là điều dễ dàng. Trong nhiều trường hợp, tâm lý của họ trở nên rất phức tạp. Khi đó, ngay cả bạn bè và những người thân thiết nhất của bệnh nhân cũng phải cảm thấy bối rối.

10 cách đường gây hại cho sức khỏe của bạn

Đường là một loại thực phẩm có thể quyến rũ bất cứ ai bởi hương vị ngọt ngào của nó. Đây cũng là một nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho cơ thể. Tuy nhiên, việc bạn tiêu thụ quá nhiều đường sẽ gây tác hại khôn lường đến sức khỏe. Đó cũng chính là lí

Phá bỏ nguyên tắc tuần làm việc 40h, sắp xếp lại cuộc sống không theo mốc thời gian và kết quả bất ngờ cho những người thực hiện

Nguyên tắc làm việc 8 giờ/ngày, 5 ngày/tuần đã tồn tại cả trăm năm hóa ra không phải thứ gì dựa trên khoa học mà đơn giản chỉ là cách gia tăng lượng cầu cho hàng hóa tiêu dùng. Vậy thì chúng ta nên bố trí thời gian trong ngày như thế nào để đạt hiệu quả c

Rối loạn chức năng tuyến giáp liên quan đến suy tim

Nghiên cứu mới chỉ ra rằng những người bị suy giáp (tuyến giáp kém hoạt động) có nguy cơ cao bị suy tim nặng, người cường giáp (tuyến giáp hoạt động quá mức) có thể dễ bị bất thường nhịp tim, thường là nhịp tim nhanh.

Người gầy, trẻ nhỏ cũng có thể mắc gan nhiễm mỡ

Bệnh gan nhiễm mỡ chủ yếu do rối loạn chuyển hóa tế bào gan gây ra. Nhiều người quan niệm gan nhiễm mỡ thường gặp ở những người uống nhiều rượu, bia, thừa cân, béo phì, song trên thực tế người gầy, trẻ nhỏ cũng bị mắc gan nhiễm mỡ.

Có bí mật gì trong bữa sáng của những người sống thọ?

Bữa sáng là bữa ăn quan trọng nhất trong ngày, nhưng chỉ khi bạn thực hiện nó một cách khoa học. Dưới đây là vài gợi ý cho một thực đơn cung cấp nguồn năng lượng dồi dào mà những người khỏe mạnh và có tuổi thọ cao đã duy trì trong nhiều năm.

Suy hô hấp nặng hồi phục hoàn toàn nhờ tim phổi nhân tạo

Các bác sĩ Khoa hồi sức tích cực, Bệnh viện Bạch Mai vừa cấp cứu thành công bệnh nhân bị suy hô hấp nặng, rối loạn đông máu, suy tuần hoàn và suy thận cấp. Hiện tại bệnh nhân đã phục hồi và được xuất viện. Theo các bác sĩ, nếu không được hỗ trợ chạy tim p

Mới chớm mùa nắng, bệnh ở trẻ đã gia tăng

Mỗi ngày 2 bệnh viện Nhi Đồng đang phải tiếp đón từ 9 - 10.000 lượt trẻ đến khám và điều trị. Bác sĩ cảnh báo, thời tiết bắt đầu vào mùa nắng nóng sẽ tạo điều kiện cho vi rút gây bệnh phát triển, phụ huynh cần tăng cường bảo vệ sức khỏe cho trẻ.

Cảnh giác đột ngột viêm cơ tim

Nghe bác sĩ chẩn đoán người bệnh bị suy tim nặng, đe dọa tính mạng... thân nhân cứ ngỡ ngàng. Triệu chứng của bệnh này thường nhẹ như sốt, mệt mỏi, đau cơ nên dễ bị bỏ qua.

Những hiểu lầm phổ biến về muối

Muối là thực phẩm quen thuộc trong gian bếp mỗi nhà. Tuy nhiên, không phải lúc nào chúng ta cũng có những nhìn nhận đúng về muối. Dưới đây là những hiểu lầm thường gặp về muối.

Phát hiện gen gây đột tử ở người trẻ tuổi

Các nhà nghiên cứu Canada, Nam Phi và Ý đã xác định được một gen mới có thể gây đột tử ở thanh niên và các vận động viên. Đó là gen CDH2 gây bệnh cơ tim tâm thất phải gây loạn nhịp (ARVC), một rối loạn di truyền khiến cho tim bệnh nhân ngừng đập và là ngu

Những trường hợp cần hạn chế tỏi

Tỏi có chứa một hợp chất gọi là allicin, đem lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Ăn tỏi giúp hạ huyết áp cao, đồng thời hạn chế hình thành angiotensin II, một loại hormone làm giãn nở các mạch máu.