Một nhóm nghiên cứu kỹ thuật từ Đại học Columbia và Viện Công nghệ Georgia (Georgia Tech) đã phát triển máy phát điện nhỏ nhất và mỏng nhất mọi thời đại: nó có kích thước 5 x 10 microns (một micro bằng một phần triệu mét).

Áp điện là một hiện tượng nổi tiếng giữa các nhà khoa học: khi một vật liệu giãn ra hoặc nén lại, nó sẽ tạo ra một hiệu điện thế. Tương tự, khi một điện áp được đặt vào, vật liệu nở ra hoặc co lại. Tuy nhiên, hiện tượng này chưa từng được quan sát thực tế trước đây trong các vật liệu có độ dày nguyên tử thấp; nó mới chỉ được phỏng đoán dựa trên lý thuyết.

Nhóm nghiên cứu từ 2 tổ chức nói trên đã quan sát và chứng minh tính áp điện hay quá trình tạo điện cơ học trong một vật liệu mỏng về mặt nguyên tử được gọi là molypden disulfide (MoS2). Mặc dù nó không phải là áp điện ở dạng khối lượng lớn, nhưng nó có được tính chất này khi bị khử thành nguyên tử một lớp. Nói cách khác, nó là một vật liệu ba chiều xuất hiện tự nhiên được gọi là molybdenit, không có khả năng tạo ra điện ngay cả khi có áp lực cơ học. Công suất này chỉ đạt được khi nó được giảm xuống hai chiều (MoS2).

Ông Wenzhuo Wu and Zhong Lin Wang của Viện Công nghệ Georgia
Ảnh: Rob Felt

Do đó, họ đã cố gắng tạo ra một máy phát điện nano trong suốt về mặt quang học, cực kỳ nhẹ và linh hoạt, có thể kéo dài. Một bài báo về dự án đã được xuất bản vào ngày 15 tháng 10 trên tạp chí Nature.

Các nhà khoa học nghiên cứu tính chất vật liệu rất hào hứng với molypden disulfide. James Hone, giáo sư Kỹ thuật Cơ khí tại Columbia và là đồng trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết “Chúng tôi mong muốn tạo ra các thiết bị hữu ích cho tất cả mọi người”. Ông cho biết thêm, “Vật liệu này – chỉ là nguyên tử một lớp – có thể được chế tạo như một thiết bị đeo, có thể được tích hợp vào quần áo, để chuyển đổi năng lượng từ chuyển động của cơ thể bạn thành điện và cung cấp năng lượng cho các cảm biến hoặc thiết bị y tế trên người hoặc có thể cung cấp năng lượng đủ để sạc điện thoại di động trong túi của bạn. ”

“Đây là công trình thử nghiệm đầu tiên trong lĩnh vực này và là một ví dụ điển hình về việc thế giới trở nên khác biệt như thế nào khi kích thước của vật chất thu nhỏ lại bằng quy mô của một nguyên tử. Hiện tại, năng lượng do các máy phát điện siêu nhỏ này tạo ra là rất hạn chế, nhưng các nhà khoa học đang nghiên cứu cách tăng chúng lên.