Các nhà khoa học tại Đại học Stanford đã tạo ra sợi dây điện với chiều rộng bằng 3 nguyên tử nhờ khả năng tự sắp xếp của các tinh thể kim cương.

Kích thước của các sợi dây điện so với một đồng xu. Ảnh: Phys.org.

Nhóm nghiên cứu của Đại học Stanford và Phòng thí nghiệm tăng tốc hạt (SLAC) đã chế tạo thành công loại dây điện nhỏ nhất thế giới với chiều rộng chỉ ba nguyên tử, UPI ngày 27/12 đưa tin.

Các nhà khoa học đã ứng dụng khả năng tự sắp xếp vị trí của tinh thể kim cương (diamondoids) để kết hợp với nguyên tử đồng - lưu huỳnh tạo thành sợi dây điện siêu nhỏ. Quá trình này có độ chính xác đáng kinh ngạc và không đòi hỏi sự can thiệp từ con người.

"Điều này cho thấy chúng tôi có thể chế tạo các dây dẫn điện với kích thước nhỏ tối đa và có khả năng tự lắp ráp. Phương pháp tổng hợp rất đơn giản. Chỉ cần đổ các nguyên liệu vào với nhau và chúng sẽ tự hình thành sau nửa giờ đồng hồ, giống như các tinh thể kim cương tự biết mình phải đi đâu", Hao Yan, nhà nghiên cứu của Đại học Stanford cho biết.

Tinh thể kim cương đóng vai trò là công cụ lắp ráp và vật liệu cách điện. Chúng bao quanh lõi bán dẫn làm từ chalcogenide, một hợp chất đặc biệt của đồng và lưu huỳnh. Tinh thể kim cương được chiết xuất từ dung dịch dầu thô và sắp xếp dựa theo kích cỡ.

Các nhà khoa học lựa chọn tinh thể gồm 10 nguyên tử carbon, sau đó gắn một nguyên tử lưu huỳnh cho chúng. Vật liệu này được đặt vào một dung dịch, cho phép nguyên tử lưu huỳnh gắn chặt với nguyên tử đồng. Khi chúng kết hợp với nhau, các tinh thể kim cương sẽ tự hút lẫn nhau nhờ lực hấp dẫn van der Waals. Kết quả là một sợi dây siêu nhỏ làm từ ion đồng và lưu huỳnh ra đời.

"Giống các khối Lego, chúng chỉ có thể gắn với nhau theo cách nhất định, dựa vào kích thước và hình dáng. Nguyên tử đồng và lưu huỳnh sẽ nằm ở giữa, tạo thành lõi dẫn điện của sợi dây, trong khi tinh thể kim cương sẽ nằm bên ngoài với vai trò là vỏ cách điện", Fei Hua Li, sinh viên tốt nghiệp Stanford cho biết.

Nhóm nghiên cứu cho biết loại dây điện này có thể giúp cải thiện chất lượng thiết bị quang điện, đi-ốt phát quang, pin Mặt Trời và nhiều công nghệ khác, như đan dây vào sợi vải để tạo ra năng lượng.