Công nghệ vật liệu

OLED có thể tạo ra hàng loạt tia sángvới màu sắc ấn tượng Vật liệu phù hợp nhất cho mục đíchnày chính là phức chất Iridi III vớicác phối tử mạch vòng có cấu trúclớn, giúp đảm bảo độ bền,

CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

Sưu tầm từ trang:http://www.hoahocvietnam.com và

Kính mát thông minh

Những sự kiện đáng nhớ nhất tronglịch sử ngành vật liệu học

Vật liệu hợp kim cho ngành côngnghiệp hóa chất

Vật liệu nano với độ cứng kỷ lụcPlastic trở thành nhiên liệu trongtương lai

Tương lai tươi sáng cho màn hình OLED

Màn hình OLED có nhiều ưu điểmhơn so với màn hình tinh thể lỏng(LCD) thông dụng hiện nay Trong đóquan trọng nhất là ánh sáng từ cácmàn hình OLED được chiếu trực tiếp

từ các polymer hữu cơ làm cho hìnhảnh hiển thị sáng và trong hơn so với

bộ phận lọc màu của các màn hìnhLCD Điều đó có nghĩa là các mànhình OLED không cần ánh sáng nền,chúng tiêu thụ ít điện hơn và có thểchế tạo các màn hình mỏng hơnnhiều Thậm chí, các nhà khoa họcvật liệu hy vọng có thể in cả OLEDtrực tiếp lên các bề mặt, hay dùng đểchế tạo các bóng đèn huỳnh quang rẻtiền hơn.

Tuy nhiên, để khai thác có hiệuquả ánh sáng phát ra từ các polymerthì cần có thêm một lớp phát xạ làm

từ vật liệu có lân quang Mặt khác sựchuyển đổi phóng xạ này còn giúpgiảm lãng phí, thay vì chuyển thành

ánh sáng bình thường thì nó làm tăng

độ sáng và sự trong suốt của hình ảnh

OLED có thể tạo ra hàng loạt tia sángvới màu sắc ấn tượng

Vật liệu phù hợp nhất cho mục đíchnày chính là phức chất Iridi (III) vớicác phối tử mạch vòng có cấu trúclớn, giúp đảm bảo độ bền, thời gian

đáp ứng nhanh và truy xuất được cácmàu sắc trong vùng quang phổ nhìnthấy Tuy nhiên sản xuất ra loại phứcchất này đòi hỏi nhiệt độ cao hay cần

có chất xúc tác đắt tiền, và việc trángchất này lên polymer hữu cơ là mộtquá trình phức tạp Điều này đã hạnchế việc dùng OLED trên các ứngdụng nhỏ như điện thoại di động

Giờ đây, một đội nghiên cứu do BiaoWang dẫn đầu tại trường đại học SunYat-Sen, thuộc Quảng Châu (TrungQuốc) đã có thể giải quyết được vấn

đề, bằng cách phát triển một loại phứcchất Iridi mới vừa dễ chế tao lại vừa

dễ tan, tạo ra khả năng có thể phun nó

lên các bề mặt Bí quyết của tính tannằm ở việc chọn phối tử là các phenoltạo ra sự cản trở về mặt không gian.Các nhà nghiên cứu cho biết phứcchất của họ gồm có nguyên tử Iridi kếthợp với ba phối tử là dẫn xuất củaphthalazine, chất này đã được tổnghợp một cách tình cờ từ Iridi cloruatrong điều kiện êm dịu và không cóxúc tác Phát hiện này có thể làm đơngiản hoá quá trình sản xuất, giảm giáthành OLEDs, từ đó có những ứngdụng rộng rãi hơn trong tương lai.

“Đây là một hợp chất thú vị và kết quảthu được rất tốt.” Nhà nghiên cứu vềOLED tại đại học Nam California,

Mark Thompson nhận xét “Chúng tôi

sẽ tiếp tục nghiên cứu và tràn đầy hyvọng là có thể chế tạo được nhữngmàn hình OLED có kích thước lớnhơn.”

Thu Hà (theo RSC)

hoahocvietnam.com

Vật liệu ZIFs và những triển vọng ứng dụng trong tương lai

Gần đây nhóm nghiên cứu của giáo

sư O M Yaghi thuộc trường Đại họcCalifornia ở Los Angeles đã tổng hợpthành công một loại vật liệu mới cókhả năng lưu giữ một lượng đáng kểCO2-loại khí chủ yếu gây nên hiệuứng nhà kính, phát thải ra do quá trình

sử dụng nhiên liệu hóa thạch của cácngành công nghiệp và các phương tiệngiao thông.

Vật liệu này được nhóm tác giả đặttên là ZIFs được tạo thành từ mạnglưới là các nguyên tử kim loại chuyểntiếp (M) (đặc biệt là kẽm và coban)liên kết với nhau bằng các cầu nối làcác phân tử hữu cơ imidazol (IM)

Các nguyên tử kim loại và imidazolliên kết với nhau theo kiểu liên kết tứdiện, tạo thành góc liên kết M-IM-Mgần bằng 145o, tương tự như góc liênkết Si-O-Si thường thấy trong cáczeolit

Nhóm nghiên cứu cùng Giáo sư Omar M Yaghi tại phòng thí nghiệm

Từ trái qua phải: Rahul Banerjee, UCLA postdoctoral research scholar in chemistry; Anh Phan,

UCLA graduate student in chemistry; and Bo Wang, UCLA graduate student in chemistry.

Đã có 25 loại tinh thể ZIFs được tổnghợp, tất cả chúng đều có cấu trúckhung tứ diện mở Do có cấu trúc nhưthế nên ZIFs có độ xốp rất lớn vớidiện tích bề mặt riêng lên đến 1970m2/gam và đường kính mao quản lênđến 10Å Một số ZIFs thể hiện khảnăng lưu giữ đặc biệt đối với khí CO2,một lít vật liệu ZIF-69 có thể lưu giữđược 83 lít CO2 ở nhiệt độ 0oC dưới

áp suất thường

Theo giáo sư Yaghi, sở dĩ ZIFs có khảnăng lưu giữ được một lượng lớn CO2

là do các vòng benzen trong cấu trúcgiống như những chiếc van khóa lấycác phân tử CO2 trong mao quản.Mặt khác, các nguyên tử cacbon củaphân tử CO2 một phần mang điện tíchdương dễ dàng kết hợp với nguyên tửnitơ của imidazol trong cấu trúc mangdiện tích âm

ZIF

Cấu trúc của vật liệu ZIFs

Ngoài ra, do độ bền nhiệt của ZIFs cóthể lên đến 390oC và là loại vật liệurắn, dễ thu hồi và tái sử dụng sau khi

dùng nên ZIFs còn có nhiểu triển vọngứng dụng như: dùng để tách hỗn hợpcác hydrocacbon khác nhau, lưu trữhydrogen và các ứng dụng khác

Như vậy, với những tính chất này ZIFs

sẽ là vật liệu được dùng để xử lý khíCO2 góp phần làm giảm hiệu ứng nhàkính nguyên nhân gây nên sự ấm dầnlên của khí hậu trái đất Ngoài ra, nócòn có nhiều triển vọng ứng dụngtrong lĩnh vực xúc tác, hóa dầu vànhiều lĩnh vực liên quan khác

Khương Trung Thủy

hoahocvietnam.com

Tảo cát được chuyển thành phần

mình tại Học Viện Công nghệ Georgiacủa Atlanta ở Mỹ Họ đã tìm ra mộtphương pháp đơn giản biến đổi vỏ tảocát- là bộ khung dựa trên oxyt silicphức tạp của một loại đơn bào quanghợp phổ biến gọi là tảo cát thành cáccấu trúc silic tinh khiết với rất nhiềuứng dụng.

Việc tách rời các nguyên tử silic vàoxy cần nhiệt độ cao của lò điện hồquang lõi than, và số lượng lớn gỗ,than củi hay than đá Tại nhiệt độkhoảng 2000oC, carbon ở nhiệt độcao khử các hợp chất silic thành siliclỏng, khi làm lạnh sẽ thu được silictinh khiết 98% Nếu được tinh chế

thêm có thể cung cấp silic siêu tinhkhiết cho ngành công nghiệp điện.

Nhưng ở nhiệt độ khoảng 650oC,Sandhage và nhóm của ông nhận thấyrằng hơi Magiê có thể khử lớp vỏ thủytinh phức tạp của tảo cát đã chếtthành hỗn hợp Oxyt silic và Oxytmagiê Sau đó tan ra trong Axitclohydric, còn lại silic tinh khiết cócấu trúc nano mà cấu trúc này có hìnhdạng đường vân rất đẹp là bản saochính xác của vỏ tảo cát ban đầu

Nó là một chất khí

Nhóm Atlanta cho rằng với cấu trúc

có diện tích bề mặt lớn và lỗ xốp hở 3

chiều những bản sao silic của vỏ tảocát này có thể khiến chúng trở thànhnhững phần tử cảm biến khí cực nhỏ

vô cùng lý tưởng Người ta đã kiểm trabằng cách gắn điện cực platin vào một

vỏ tảo silic, và áp một điện thế nhỏ.Không giống như Oxyt silic cách điện,silic là một loại bán dẫn có thể truyềndòng điện với lượng biến đổi

Cho cấu trúc tiếp xúc với dòng khícủa khí mang Argon có chứa Oxytnitơ (NO) với dòng khí thổi qua cấutrúc vỏ giảm đi rõ rệt Phần tử cảmbiến có thể phát hiện ra dễ dàngnhững thay đổi nồng độ của NO nhỏchỉ đến vài phần triệu, thời gian phản

ứng lại và hồi phục của phần tử cảmbiến cũng nhanh hơn nhiều so với cáccảm biến tương đương được chế tạo

từ các bánh silic xốp thường có các lỗxốp phẳng

Một bản sao silic của bộ khung tảocát còn lại sau khi rửa sạch Oxytmagiê

Nhóm Atlanta còn tìm thấy rằng vỏtảo silic phát quang mạnh dưới tiasáng cực tím nếu trước đó nó đượcoxy hóa một phần do ngâm trongnước trong 40 ngày Việc này đặt nềntảng cho các phần tử cảm biến khíkhác vì sự phát quang từ tinh thể silicnano rỗng bị ảnh hưởng bởi sự có mặtcủa một lượng rất nhỏ các khí: nógiảm đi khi găp mêtan, và tăng lên vớicarbon monoxide.

Nhóm làm việc gợi ý rằng vỏ tảosilic cũng có thể sử dụng trong pin.Diện tích bề mặt lớn, thành mỏng, và

lỗ bề mặt dễ tiếp cận làm cho vỏ tảo

silic 3 chiều có tốc độ truyền dẫn ionLiti cao và mật độ năng lượng đángkể; biến nó thành vật liệu làm điện cực

lý tưởng trong pin Liti, Sandhage nói.Cuối cùng, vỏ tảo silic cũng có thểnâng cao hiệu quả của phương phápsắc ký lỏng hiệu suất cao (HPLC)trong viêc tách và tinh chế phân tửsinh học “Những lỗ rỗng thông nhau

và độ bền hóa học của chúng chophép cột áp suất HPLC thấp hơn haycao hơn để đạt thời gian tách nhanhnhất”, Sandhage nói

Minh Giang

(Theo Lionel Milgrom, RSC)

hoahocvietnam.com

Từ túi nhựa tới tà vẹt đường sắt

Theo lời của Patrick Walter viếttrong tạp chí "Chemistry & Industry"của SCI, tà vẹt đường sắt được làm từchất dẻo phế liệu, kể cả những mảnhvụn của miếng chắn ôtô và thùng máy

vi tính tái sinh, có thể sắp được tìmthấy trên các tuyến đường sắt tạivương quốc Anh

Công ty Micron của Anh đã sảnxuất tà vẹt từ phế liệu polystyrene vàpolyethylene Họ đã tiếp cận vớiNetwork Rail, nhà điều hành cáctuyến đường sắt Anh quốc cho việcthiết lập quan hệ đối tác Polystyrenethường được dùng làm các tách cafedùng một lần rồi bỏ, còn polyethylenethường có trong các màn treo và túixách Các thanh tà vẹt làm từ các vậtdụng này nên sở hữu được độ bền cókhả năng hàng thế kỷ Điều nay sosánh với độ bền chỉ vài chục năm nếulàm từ gỗ hoặc bê tông.

Chất liệu gỗ và bê tông có nhữngbất lợi Tà vẹt làm từ bê tông nặng và

dễ nứt vỡ, cũng như tà vẹt làm từ gỗthì đòi hỏi phải được bảo trì và xử lýhóa chất để chống mục rữa Nhữngkiểm tra về các thông số kỹ thuật chothấy tà vẹt làm từ chất dẻo cũngkhông thua kém làm từ bê tông Vìthế, tà vẹt làm từ chất dẻo có đủ khảnăng thay thế cho các vật liệu khác.Chi phí cho việc bảo trì đường sắt và

hệ thống tàu điện ngầm do đó cũnggiảm, giúp Network Rail đạt tới mụctiêu sử dụng 23% vật liệu tái sinh vàonăm 2012 Tà vẹt mới đã được kiểmtra và ứng dụng tại bang India, nơi có

dự án sản xuất của Micron

Khánh Vân

(Theo Society of ChemicalIndustry)

hoahocvietnam.com

Một hợp kim mới có thể làm tăng nhiệt độ của động cơ

Những nhà khoa học về đo lườngtại Phòng Thí nghiệm Vật lý Quốc giaAnh Quốc vừa làm giảm sự thiếuchính xác trong bộ phận cảm biếnnhiệt điện ở các mức nhiệt cao Điềunày cho phép nhà máy sản xuất có thể

cải thiện được hiệu suất, làm giảm sựlãng phí trong khi hoạt động của cácloại động cơ và làm giảm sự toả nhiệtcủa tên lửa.

Ở động cơ tên lửa, khi nhiệt độcàng lên cao thì hiệu năng làm việccủa nó cao hơn Nhưng điều này yêucầu động cơ nhiệt phải đạt đến hơn

1300 độ C Nếu nhiệt độ chênh lệchquá nhiều so với nhiệt độ tiêu chuẩn,động cơ rất có thể sẽ không hoạtđộng

Vật liệu của máy cảm biến được sửdụng sẽ chảy ra ở một nhiệt độ nóngchảy nào đó (nhiệt độ chuẩn - cố

định), nhưng thực tế vật liệu chỉ chophép một vùng nhiệt độ nào đó, bắtbuộc động cơ nhiệt phải có vùng daođộng nhiệt thấp hơn so với nhiệt độchuẩn

Sử dụng một loại hợp kim mới, cácnhà khoa học của Phòng Thí NghiệmVật Lí đã phát hiện ra một vùng nhiệt

độ chuẩn cho phép bộ phận cảm biếnvượt qua ngưỡng 1100 độ C Với sựđóng góp rất đáng tin tưởng này vào

bộ phận cảm biến nhiệt độ, những nhàsản xuất được mong chờ để bắt đầucải tiến động cơ làm nóng và giảm sựlãng phí trong suốt quá trình hoạtđộng của động cơ ở nhiệt độ cao

Dương Lưu soạn dịch

Theo National Physical Laboratory

UK

hoahocvietnam.com

Kính mát thông minh

Dành cho các hoạt động ngoài trờithì một cặp kính mát là rất cần thiết.Vậy sẽ như thế nào nếu bạn có thểthay đổi màu của kính mát bất cứ lúcnào bạn thích? Nếu hôm qua, cặpkính là màu xanh dương, hôm nay cóthể đổi sang màu xanh lá cây và ngày

mai bạn có thể đổi sang màu đỏ Nếuquá chói mắt, bạn có thể thêm mựcmàu tối vào kính Nếu không đủ sáng,mực nhuộm kính có thể được bớt lạihay thậm chí có thể được bỏ đi để cặpkính trở lại trong suốt Không cầnthiết trạng thái là như thế nào, nókhông thú vị sao khi bạn có thể chọnmàu sắc cho cặp kính của mình mộtcách nhanh chóng?

Giờ đây, với kết quả nghiên cứucủa nhà hóa học về polymer Chunye

Xu và đồng sự của cô tại đại họcWashington, một mẫu kính mát đãchứng tỏ những chức năng thay đổimàu sắc và độ mờ trên Nguyên mẫu

đã được giới thiệu tại hội nghị của HộiHóa Học Hoa Kỳ ở Chicago vàotháng 3 năm

Nguyên liệu vận hành được dùngtrong nguyên mẫu là một polymerelectrochromic tồn tại ở trạng tháitrong suốt hoặc có màu tùy thuộc vàotrạng thái oxy hóa khử của nó Thiết

kế của cặp kính mang đến thuận lợicho việc điều khiển mức độ thay đổimàu tạo hiệu ứng sáng tối cho cặpkính Màu kính hiện tại (xanh dương,

đỏ, xanh lá cây) tùy thuộc vàopolymer cụ thể được sử dụng và bâygiờ cặp kính chỉ dùng một loạipolymer (xanh dương) đang được

nghiên cứu Trong tương lai, nghiêncứu sẽ kết hợp nhiều loại polymer đểtạo ra tùy chọn về việc thay đổi màusắc, Xu phát biểu

Mẫu kính của Xu có thể thay đổi từkhông màu thành xanh dương đậmtrong vài giây Cấu tạo nhiều lớp baogồm một lớp electrochromic polymer

và một lớp vanadium oxide với mộtlớp gel electrolyte kẹp giữa hai lớptrên

Lớp gel bên trong cho phép sự dichuyển thuận nghịch của các ionchuyển giữa lớp vanadium oxide vàlớp electrochromic polymer Một pin

đồng hồ cung cấp điện năng cho hệthống làm cho các ion chuyển theomột hướng và ngược lại Dựa trênchiều của điện thế, các ion chuyểnđộng tạo ra hoặc sự oxy hóa hoặc sựkhử của electrochromic polymer Bịoxy hóa, polymer trở thành trong suốt,còn khi bị khử, polymer chuyển sangmàu xanh dương Độ đậm nhạt củamàu sắc có thể được điều khiển bằngcường độ điện thế được cung cấp

Xu nhấn mạnh rằng mẫu kính của côkhác biệt đáng kể với những kính đổimàu có trên thị trường hiện nay Mộtkhác biệt rõ ràng là những cặp kìnhđổi màu chuyển đổi một cách thụ

động dựa vào tia cực tím và không thểđiều chỉnh bằng tay "Những cặp kínhcủa chúng tôi hoàn toàn chủ động,không bị động", Xu nói "Chúng chủđộng trong việc được điều khiển bởingười sử dụng"

Xu cũng cho rằng thời gian cần thiết

để những electrochromic polymerchuyển đổi màu sắc là cực nhanh vớichỉ khoảng 1 đến 2 giây Những vậtliệu vô cơ dùng trong kính mát hiệnnay đổi màu chậm hơn rất nhiều

Thuận lợi cuối cùng, theo Xu, là hệthống electrochromic polymer đòi hỏinăng lượng chỉ trong khoảng thời gian