Sản xuất thành công vật liệu nhân tạo bằng cách sắp xếp các nguyên tử

ảnh minh họa

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi để di chuyển các nguyên tử riêng lẻ theo một trật tự nhất định nhằm tạo ra một mạng tinh thể nguyên tử có phản ứng điện hóa được xác định trước. Khả năng sắp xếp chính xác các nguyên tử trong một mạng tinh thể có thể tạo ra các tính chất điện từ của vật liệu thông qua cấu trúc nguyên tử, góp phần đưa ’vật liệu lượng tử nhân tạo’ đến gần hơn với thực tế, từ đó hướng đến áp dụng đối với các loại vật liệu tự nhiên.

Trong thí nghiệm, ở điều kiện nhiệt độ 4 độ Kelvin, các chuyên gia đã sử dụng thiết bị kính hiển vi quét chui hầm (STM) để di chuyển các nguyên tử và kéo chúng đến vị trí nhằm tạo ra các khoảng trống trong một lớp nguyên tử clo trên cấu trúc tinh thể đồng (to arrange vacancies in a single layer of chlorine atoms supported on a copper crystal).

TS. Robert Drost cho biết: "Trên thực tế, cấu trúc tinh thể có vai trò rất quan trọng với các tính chất điện của vật liệu. Với loại vật liệu mới, chúng ta hoàn toàn có thể kiểm soát, điều chỉnh cấu trúc của vật liệu theo ý muốn. Về nguyên tắc, khi đã xác định trước được tính chất điện của một loại vật liệu bất kỳ, chúng ta có thể sắp xếp các nguyên tử theo cấu trúc mong muốn".

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng phương thức lắp ghép nguyên tử của họ cho phép kiểm soát hoàn toàn cấu trúc của vật liệu bằng cách tạo ra hai cấu trúc xuất phát từ hệ thống mô hình cơ bản với các tính chất điện từ mới.

Phương pháp mới không chỉ được áp dụng đối với các nguyên tử clo được lựa chọn trong nghiên cứu mà còn có thể được áp dụng điều chỉnh đối với những nguyên tử nằm trên lớp bề mặt nguyên tố đã được tiếp cận ở kích thước nanô và thậm chí là các nguyên tố có kích thước trung bình (chấm lượng tử) vốn được kiểm soát thông qua các quá trình nội sinh xảy ra trong thạch quyển.

Nghiên cứu viên Teemu Ojanen giải thích: "Có rất nhiều đề xuất hấp dẫn về lý thuyết mà trên thực tế chưa được chứng minh trong các tài liệu khoa học. Do đó, đây chính là cơ hội để chúng tôi có thể thử nghiệm các ý tưởng này".