Từ khi được phát hiện lần đầu hồi 2004 cho đến nay, graphene – lớp các nguyên tử carbon (C) đan với nhau thành lưới tổ ong – đang là một “ngôi sao” trong lòng các nhà nghiên cứu vật liệu. Nó được chú ý nhiều nhất bởi các nhà khoa học máy tính.
Mới đây, một kết quả thăm dò thực nghiệm từ ĐH Illinois (Mỹ) cho thấy : đặc tính nhiệt điện (thermoelectric) của lớp tổ ong này có thể là lời giải mới cho kỹ thuật tản nhiệt chip.
Mọi vật liệu đều có đặc tính nhiệt : khả năng sinh nhiệt (a) & tản nhiệt vào môi trường (b). Trong nhiều trường hợp, giá trị của (a) > (b), do vậy càng hoạt động lâu thì thiết bị càng nóng lên. Chip máy tính hiện nay là một ví dụ điển hình như thế. Đơn giản vì lượng delta nhiệt phát sinh trên một đơn vị thể tích cao hơn lượng delta nhiệt bay đi.
Giáo sư William King, một trong hai người dẫn đầu nhóm nghiên cứu tại ĐH Illinois, mô tả :
Với silicon và hầu hết các vật liệu, mức nhiệt phát sinh do dòng điện lớn hớn mức (mà vật liệu) tự giải nhiệt. Thế nhưng, chúng tôi phát hiện ra rằng với các transistor graphene, có những khu vực mà mức làm mát nhiệt điện lớn hơn nhiệt phát sinh do kháng trở, điều này cho phép các thiết bị trên tự làm mát chính nó. Hiệu ứng tự giải nhiệt này chưa từng được thấy trên các thiết bị graphene trước đây
Đầu dò AFM bên trên 1 lớp nguyên tử carbon
Nhưng làm sao nhóm của King biết được điều trên ? Chỉ 1 lớp nguyên tử C rất khó quan sát. Song nhờ kỹ thuật quan sát dựa trên đầu dò (tip) của kính hiển vi lực nguyên tử (atomic force microscope – AFM), họ ghi nhận được mức biến thiên nhiệt ở độ phân giải nhỏ đến từng nguyên tử. Và phần trên là kết quả quan sát của nhóm King – graphene có mức tản nhiệt cao hơn mức sinh nhiệt.
Sau phát hiện này, nhóm của King lên kế hoạch dùng đầu dò AFM để nghiên cứu tiếp đặc tính nhiệt của các vật liệu nano khác. Và có lẽ không chỉ người Mỹ biết điều này, một đơn vị sản xuất bộ nhớ Đài Loan đã từng ứng dụng thành công khả năng làm mát với lớp tản nhiệt nano – Nano Thermal Dissipation (NTD).
Theo University of lllinois
