Các phiên bản khác nhau của cây thông Giáng sinh chỉ dày một nguyên tử. Ảnh: Jie Ji
Vài năm trước, một nhóm nhà khoa học Canada ăn mừng dịp Giáng sinh bằng cách làm ngôi nhà bánh gừng siêu nhỏ. Năm nay, các nhà khoa học Đan Mạch ăn mừng dịp lễ này bằng phương pháp khác, đó là tạo ra cây thông Giáng sinh mỏng nhất thế giới từ vật liệu graphene, New Atlas hôm 24/12 đưa tin.
Graphene có dạng một tấm nguyên tử carbon với độ dày chỉ một nguyên tử, liên kết với nhau theo cấu trúc tổ ong. Đây là vật liệu nhân tạo mỏng và chắc chắn nhất thế giới, đồng thời cũng dẫn điện, dẫn nhiệt và chống thấm tốt. Những đặc điểm này khiến nó trở nên hữu ích trong nhiều ứng dụng như dùng cho pin, thiết bị điện tử và vật liệu tổng hợp độ bền cao. Tuy nhiên, một thách thức lớn là đảm bảo chất lượng tốt khi sản xuất ở quy mô thương mại. Đây là lý do cây thông Giáng sinh tí hon ra đời.
Cây thông dài 14 cm và chỉ dày 1/3 nanomet (nanomet bằng một phần tỷ mét), được nhóm chuyên gia tại Đại học Công nghệ Đan Mạch (DTU) cắt ra từ một cuộn graphene dài 10 m. Đầu tiên, họ "trồng" graphene trên một cuộn lá đồng có thể tái sử dụng, sau đó nhấc graphene ra khỏi đồng rồi đặt nó lên một cuộn polymer giá rẻ để tiện xử lý và bảo quản.
Đây là phương pháp sản xuất graphene được chấp nhận từ lâu, nhưng vẫn rất khó để kiểm tra xem có thực sự graphene không bị mất bất cứ đặc tính nào khi chuyển từ cuộn này sang cuộn khác hay không. Nhóm nhà khoa học DTU giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng bức xạ terahertz, được coi là vô hại với liều lượng nhỏ.
Cụ thể, khi graphene chuyển sang polymer, trước tiên nó phải tiếp xúc với sóng vô tuyến terahertz, sau đó quét xem nó đã hấp thụ bao nhiêu bức xạ terahertz. Khả năng hấp thụ bức xạ của graphene tương ứng trực tiếp với độ dẫn điện. Vì vậy, nếu dữ liệu quét cho thấy graphene hấp thụ bức xạ đồng đều, đồng nghĩa nó có chất lượng tốt.
"Trò đùa cây thông Giáng sinh ẩn chứa một bước đột phá quan trọng. Lần đầu tiên, chúng tôi thành công trong việc kiểm soát chất lượng trực tiếp của lớp graphene trong quá trình chuyển đổi. Đây là chìa khóa để đạt được các đặc tính vật liệu ổn định, có thể tái tạo và sử dụng được, điều kiện tiên quyết để sử dụng graphene trong các thiết bị, ví dụ như mạch điện", giáo sư Peter Boggild tại DTU giải thích.
Thu Thảo (Theo New Atlas)