Vật liệu cấu trúc một chiều ngăn nhiễu điện từ

Vật liệu 1D được tạo ra nhờ lực Van der Waals.

Trong một báo cáo được công bố trên tạp chí Advanced Materials, các kỹ sư tại Đại học California (UC), Riverside đã phát minh một cuộn phim sử dụng chất độn vật liệu nano gần như 1D, có khả năng che chắn điện từ tuyệt vời và dễ sản xuất.

Tác giả nghiên cứu - giáo sư Alexander A. Balandin tại Đại học Kỹ thuật Marlan và Rosemary Bourns của UC Riverside, cho biết: “Những cuộn phim mới lạ này hứa hẹn cho các công nghệ truyền thông tần số cao, đòi hỏi các màng chắn nhiễu điện từ phải linh hoạt, nhẹ, chống ăn mòn, rẻ và cách điện”.

Nhiễu điện từ, hoặc EMI, xảy ra khi các tín hiệu từ các thiết bị điện tử “gặp nhau”, ảnh hưởng đến hiệu suất. Ví dụ: Tín hiệu từ Wi-Fi của điện thoại di động hoặc máy tính xách tay, hay thậm chí từ máy xay trong nhà bếp, có thể gây ảnh hưởng đến màn hình tivi.

Tương tự, các hãng hàng không hướng dẫn hành khách tắt điện thoại di động khi hạ cánh và cất cánh. Lý do là bởi, tín hiệu của những thiết bị này có thể làm gián đoạn tín hiệu điều hướng.

Từ lâu, các kỹ sư đã biết rằng, bất kỳ thiết bị điện nào cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt động của một thiết bị gần đó. Vì vậy, họ đã phát triển các vật liệu để bảo vệ thiết bị điện tử khỏi tín hiệu gây nhiễu. Nhưng giờ đây, nhiều thiết bị điện tử hơn đồng nghĩa với việc con người cũng tiếp xúc với bức xạ điện từ lớn hơn trước. Vật liệu che chắn mới sẽ cần thiết cho thế hệ điện tử tiếp theo.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển vật liệu tổng hợp với các chất khác thường, thông qua lực Van der Waals. Vật liệu tổng hợp đã chứng minh có thể ngăn cản EMI đặc biệt trong dải tần gigahertz và sub-terahertz, trong khi vẫn cách điện.

Graphen là vật liệu Van der Waals nổi tiếng nhất. Nhiều mặt phẳng của graphen, được liên kết yếu bởi lực Van der Waals. Trong nhiều năm, nghiên cứu đã tập trung đặc biệt vào các vật liệu Van der Waals phân lớp 2D.

Vật liệu Van der Waals 1D bao gồm các chuỗi nguyên tử liên kết mạnh, thay vì các mặt phẳng, được liên kết yếu bởi lực Van der Waals. Những vật liệu như vậy biến thành cấu trúc “một chiều” giống như kim, thay vì mặt phẳng hai chiều.

Giáo sư Balandin và đồng nghiệp đã sử dụng quy trình hóa học có thể được mở rộng để sản xuất hàng loạt vật liệu một chiều này.

Giáo sư Balandin chia sẻ, nghiên cứu về các bó nguyên tử của vật liệu gần như 1D Van der Waals như vậy chỉ mới ở bước khởi đầu.

“Tôi chắc chắn rằng, chúng ta sẽ sớm thấy nhiều tiến bộ với vật liệu gần như 1D Van der Waals, như đã xảy ra với vật liệu gần như 2D”, nhà nghiên cứu này cho biết.