Chế tạo thành công than nano: Đột phá vào công nghệ cao

Tiến sĩ Nguyễn Chánh Khê.

Tiến sĩ Nguyễn Chánh Khê, Giám đốc Trung tâm nghiên cứu thuộc khu công nghệ cao TP HCM vừa công bố chế tạo thành công than nano “lỏng”. Đây được xem là một bước đột phá, do trên thế giới chỉ có rất ít nước phát triển chế tạo được loại vật liệu này. Thành công đã mở đường cho Việt Nam tấn công vào thị trường sản xuất vi mạch máy tính và linh kiện bán dẫn.

Thực chất, than nano là các hạt than bụi, than bồ hóng được tách rời thành dạng hạt có kích thước nano (khoảng 25-75 nm, 1 nm bằng 1 phần tỷ mét). Theo ông Khê, tên gọi “lỏng” của vật liệu dùng để chỉ tính chất đặc biệt của nó: khi được đặt trong môi trường điện ly, nó có khả năng lấp đầy chỗ trống trong môi chất - tương tự như tính chất của chất lỏng.

Khác với những nghiên cứu trước đây trên thế giới đi từ công nghệ chân không, sử dụng plasma của khí đồng hành trong công nghiệp khai thác dầu mỏ, tiến sĩ Nguyễn Chánh Khê cùng các cộng sự đã dùng những nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam như than bùn, than đá, dầu dừa, than xơ dừa, dầu cặn… Do vậy theo nhóm nghiên cứu, giá thành phẩm ống nano sản xuất từ than nano “lỏng” sẽ rẻ hơn khoảng 7-10 lần so với sản phẩm đang được sản xuất trên thế giới từ plasma (hiện có giá 350 USD/g). 

Việc triển khai nghiên cứu quy trình chế tạo than nano “lỏng” bằng nguyên liệu trong nước được bắt đầu từ tháng 7/2003. Hiện nay, ông Khê đang xúc tiến việc đăng ký bản quyền sở hữu ứng dụng phát minh quốc tế về các ứng dụng của than này trong lĩnh vực công nghệ thông tin và bán dẫn.

Một ứng dụng quan trọng của than nano “lỏng” là dùng để chế tạo ra các ống than nano (carbon nano tube). Công nghệ này đã được biết trên thế giới từ năm 1991 do nhà vật lý Nhật Bản Ijima. Đây là các loại ống dẫn bằng carbon có đường kính rất nhỏ (chỉ vài phần triệu mm). Việc sử dụng carbon nano tube thay cho dây kim loại cho phép nhà sản xuất tạo ra chip nhỏ hơn, tốc độ cao và giá rẻ hơn.

Gần đây, các nhà khoa học trên thế giới cũng khám phá ra rằng có hiện tượng phát sáng tuỳ theo cách định hướng của ống than trong quy trình chế tạo. Khám phá này đã thu hút hướng nghiên cứu áp dụng vào công nghệ màn hình phẳng (field emission display).

Trong công nghệ bán dẫn, việc ứng dụng ống than nano hứa hẹn khả năng thay đổi năng lượng của vùng cấm (band gap energy) và các hiện tượng tunneling xảy ra giữa ống than nano và môi chất trung gian, từ đó đưa đến những cuộc cách mạng khoa học trong công nghệ bán dẫn.

Hiện nay, việc nghiên cứu ứng dụng của ống than nano vẫn còn giới hạn bởi giá thành sản phẩm cao. Chính vì vậy, phát minh của Tiến sĩ Nguyễn Chánh Khê là một bước đột phá mới, đưa Việt Nam đi tắt đón đầu những xuất phát của công nghệ cao.

Thế Tài