Khoang cầu mỏng nhất thế giới có độ dày chỉ bằng một nguyên tử

Các nhà khoa học đã phát triển thành công khoang cầu mỏng nhất thế giới có lớp màng không cho bất kỳ phân tử khí nhỏ nhất nào có thể lọt qua. Phía trên là màng graphene đa lớp tạo thành hình khoang cầu, có thể dùng vào nhiều ứng dụng như các bộ lọc và các thiết bị cảm biến. Hình ảnh: Jonathan Alden, nguồn http://www.sciencedaily.com

Các nhà nghiên cứu tại New York đưa tin đã phát triển thành công khoang cầu mỏng nhất trên thế giới, được làm bởi một lớp graphite có độ dày chỉ bằng một nguyên tử. Khoang cầu được tạo thành bởi lớp màng graphene 1 vi mô kín mít (graphene sealed microchamber), bất kỳ phân tử nhỏ nhất nào của không khí cũng không thể lọt qua được, kể cả hê-li.

Nó có thể được ứng dụng trong thiết bị cảm biến, bộ lọc, và các thiết bị ở cấp độ phân tử.

Paul L.McEuen và các đồng nghiệp chú thích rằng lớp màng là thành phần cơ bản hợp thành của tính đa dạng rộng lớn ở vật lý, hóa học và các hệ thống sinh vật, chúng được tìm thấy trong tất cả mọi thứ từ các ngăn tế bào đến các máy đo ứng suất cơ học. Vật liệu graphene được tạo bởi lớp graphite đơn (phiến than chì chỉ có một lớp nguyên tử), là giới hạn trần về tính bền vững trên phương diện hóa học và là màng mỏng ở cấp độ nguyên tử có khả năng dẫn điện. Các nhà nghiên cứu muốn tìm lời giải đáp cho câu hỏi: liệu lớp màng mỏng cỡ nguyên tử có khả năng chống xì hơi các phân tử khí và có thể dễ dàng kết hợp với các thiết bị điện tử hay không?

Dữ liệu của họ cho thấy lớp màng graphene ngăn cản được cả những phân tử khí nhỏ nhất, không cho chúng lọt qua. Những kết quả cho thấy phiến màng đơn ở cấp độ phân tử này có thể kết hợp với những cấu trúc giả vi mô tạo thành lớp vảy cỡ nguyên tử dùng làm lớp màng che phủ thiết bị điện tử.

Chúng tôi mường tượng về nhiều ứng dụng của những khoang kín vi mô này, từ các thiết bị nhạy cảm với ứng suất, thiết bị thắp sáng, các cảm biến hóa học tới các bộ lọc có khả năng lọc không khí tinh khiết tuyệt đối, McEuen bày tỏ.