1.4.1 .Chui ngầm Klein
1.7. Ứng dụng Graphene
Dây dẫn và điện cực trong suốt: Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học California-Mỹ đã phát triển một phương pháp mới sản xuất ống thép nano cacbon- graphene có tiềm năng dùng làm dây dẫn trong suốt trong các tấm pin mặt trời và các thiết bị gia dụng khác. Các ống ghép nano-cacbon này sẽ là vật liệu rẻ hơn và mềm dẻo hơn rất nhiều so với các vật liệu hiện đang sử dụng trong các tấm pin mặt trời và các thiết bị điện tử dẻo khác. Tiềm năng của ống ghép nano-graphene không
chỉ giới hạn trong những cải tiến sắp xếp linh kiện mà với các nghiên cứu sâu hơn ống ghép nano cacbon –graphene có thể tạo ra các khối liên kết cho các khối kết cấu cho các linh kiện điện tử quang học trong tương lai.
FET Graphene: Transistor hiệu ứng trường (FET) được chế tạo bằng cách làm nóng một bánh xốp silicon carbide(SiC) để tạo ra một lớp mặt gồm những nguyên tử cacbon ở dạng Graphene. Các cực phát và thu sóng được cho lắng lên trên graphene để lại những rãnh graphene bị bóc trần ở giữa chúng. Tiếp theo cho lắng một màng mỏng cách điện lên trên graphene bị bóc trần mà khơng làm ảnh hưởng bất lợi đến những tính chất điện tử của nó.
FET có tần số ngưỡng cao hơn MOSFET silicon tốt nhất có cùng chiều dài cổng, nó được chế tạo bằng những kĩ thuật sử dụng trong cơng nghiệp bán dẫn nhưng vẫn có một thiếu sót đó là nó khơng thể sử dụng trong các mạch kĩ thuật số. Là vì graphene có khe năng lượng bằng không giữa các electron dẫn và electron hóa trị của nó.
Chíp máy tính: Các nhà nghiên cứu đã tạo ra được chiếc bóng bán dẫn nhỏ nhất trên thế giới- có bề dày chỉ bằng một nguyên tử và rộng 10 nguyên tử từ Graphene. Chiếc bóng bán dẫn này về bản chất là một cơng tắc bật tắt. Chiếc bóng bán dẫn là thiết bị quan trọng của một bảng vi mạch và là nền tảng của bất cứ thiết bị điện tử nào. Bóng bán dẫn Graphene càng nhỏ lại càng hoạt động tốt.
Bóng bán dẫn được chế tạo bằng cách lắp Graphene vào một mạch điện siêu nhỏ . Chiếc bóng bán dẫn đầu tiên được chế tạo bởi các nhà khoa học tại Manchester (Tiến sĩ Kostya Novoselov và giáo sư Andre Geim).
Trong thời gian gần đây, graphene nhanh chóng thu hút được sự chú ý của giới khoa học và công nghệ. Được ca ngợi như một “siêu vật liệu” của tương lai, graphene có thể tạo ra các tấm vật liệu không những vơ cùng mỏng, nhẹ mà cịn siêu bền và gần như trong suốt. Cụ thể, Graphene là một kiểu tấm cấu tạo từ các nguyên tử carbon liên kết với nhau theo kiểu hình lục giác tuần hồn.
Đây được coi là mảnh vật chất mỏng và bền nhất thế giới hiện nay với độ bền đã từng được kiểm chứng là hơn thép tới 300 lần. Đồng thời, Graphene cịn được cơng nhận là linh hoạt hơn rất nhiều so với silicon. Tốt hơn silicon, độ linh hoạt cao trong khi còn bền hơn thép và dẫn nhiệt tốt, graphene hiện đang được coi là loại chất liệu lý tưởng cho các thiết bị đeo trên người. Tuy nhiên, cũng vì những đặc tính hiếm có như vậy mà loạt vật chất này có giá thành sản xuất rất đắt đỏ.
Các nhà khoa học dự đoán siêu vật liệu graphene sẽ tạo bước đột phá lớn trong nhiều ngành khoa học, công nghệ điện tử và y học.
Chế tạo pin
Có lẽ vấn đề lớn nhất đối với hầu hết các thiết bị di động hiện nay là việc chúng cần sạc lại liên tục. Nhưng kể từ năm 2011, khi mà các kĩ sư trường đại học Northwestern phát hiện ra rằng các cực dương của graphene giữ điện tốt hơn cực dương của than chì – với thời lượng nạp nhanh hơn đến 10 lần – các nhà nghiên cứu đang tích cực thí nghiệm với hợp chất graphene để có thể áp dụng vào công nghệ pin.
Cuối tháng 5 vừa qua, các nhà khoa học tại đại học Rice của Mỹ đã phát hiện ra rằng graphene trộn lẫn với vanadi oxit (một giải pháp tương đối rẻ tiền) có thể tạo
ra cực âm pin, có thể sạc tới 90% dung lượng chỉ trong 20 giây, và giữ khả năng đó ngay cả sau 1000 chu kì sử dụng.
Sản xuất vi mạch máy tính
Năm ngối, các kĩ sư học viện công nghệ MIT và Harvard đã thành công trong việc sử dụng các mẫu DNA để mơ hình hóa graphene thành các cấu trúc nano, mà cuối cùng có thể được chế tác thành các mạch điện.Mặc dù vậy, các nhà khoa học vẫn cần cải thiện thêm sự chính xác trong vận hành trước khi nó có thể thay thế silicon trong các con chip máy tính.
Các phương pháp này vẫn còn đang được thử nghiệm và rất tốn kém, nhưng với những tính năng của graphne thì tiềm năng cho các thiết bị điện tử làm từ vật liệu này là quá lớn.
Linh kiện smartphone
Graphene là chất liệu tổng hợp có rất nhiều điểm vượt trội so với các chất liệu thông thường: siêu bền nhưng cũng siêu mỏng. Nhờ có các đặc tính này, graphene được coi là một loại chất liệu "trong mơ" cho cả ngành công nghiệp điện tử lẫn các lĩnh vực khác.
Theo một tuyên bố của Samsung, hãng này cho biết đã tìm ra một biện pháp sản xuất mới có thể giúp đẩy mạnh q trình thương mại hóa graphene, cho phép sử dụng loại vật liệu hoàn hảo này trên "màn hình dẻo, các thiết bị thời trang công
nghệ và các sản phẩm điện tử tân tiến". Trong tương lai, có thể chúng ta sẽ được
thấy những chiếc smartphone có màn hình uốn cong được, hay những thiết bị thơng minh mới màn hình dẻo có thể đeo trên người như một chiếc vòng tay.
Các tế bào năng lượng
Graphene có thể giúp chúng ta khai thác năng lượng tốt hơn. Ngoài pin cho điện thoại và đồng hồ thông minh, loại vật liệu này cịn mang tới nhiều lợi ích cho điện năng và quang năng.
Năm ngối, đại học cơng nghệ Michigan của Mỹ đã phát hiện ra rằng graphane có thể thay thế platinum, một thành phần quan trọng có giá thành rất đắt (khoảng 1500 USD/ounce) trong các tế bào năng lượng mặt trời. Nhờ vào cấu trúc phân tử của mình, graphene có độ dẫn và hoạt động xúc tác cần thiết để khai thác và chuyển đổi năng lượng từ mặt trời với hiệu suất cao.