Vật liệu có khả năng nhớ

[lmqcuong1611]

Ghi nhớ là khả năng đặc biệt của đại não động vật. Nhưng có hợp kim biết “nhớ” không thua gì động vật. Điều này mới nghe có vẻ khó tin, nhưng đó lại là sự thật.

Năm 1961, tại một viện nghiên cứu ở Mỹ, một nghiên cứu viên cần hợp kim niken-titan để làm thí nghiệm. Nhưng tại kho lúc bấy giờ chỉ có các dây hợp kim niken-titan bé cong queo. Anh bèn tìm cách kéo thẳng từng sợi rồi tiến hành làm thí nghiệm. Có một lần khi tăng nhiệt độ của sợi dây đã kéo căng lên 40 độ, nghiên cứu viên này thấy một hiện tượng lạ: Sợi dây khôi phục nguyên dạng cong queo lúc đầu. Thế là thế nào?

Người ta bèn lấy nhiều sợi hợp kim đã kéo thẳng, đem gia nhiệt và thấy chúng đều khôi phục lại dạng cong ban đầu. Dường như các dây hợp kim có khả năng nhớ như não người vậy. Ở nhiệt độ cao, chúng vẫn nhớ được dạng cong vốn có lúc ban đầu.

Tại sao hợp kim này lại có khả năng nhớ? Điều đó liên quan đến cấu trúc tinh thể của hợp kim. Nói chung ở các điều kiện khác nhau, các tinh thể có cấu trúc và tính ổn định khác nhau. Ở nhiệt độ tương đối thấp, cấu trúc các tinh thể của hợp kim không ổn định. Khi nhiệt độ tăng quá một mức xác định nào đó, cấu trúc tinh thể sẽ biến thành dạng ổn định. Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ chuyển biến cấu trúc. Đó là lý do tại sao các sợi hợp kim nike-titan lại lấy lại dạng cong ban đầu khi tăng nhiệt độ.

Ứng dụng phát hiện

Loại hợp kim này đã được đem vào phục vụ cho mục đích thám không. Để thu thập các tư liệu về mặt trăng, cần phải phản hồi các tư liệu từ mặt trăng về trái đất, muốn vậy, phải đặt trên bề mặt “chị Hằng” một antenna có kích thước khổng lồ. Nhưng làm sao để đưa antenna lớn như thế lên mặt trăng?

Trước hết, các nhà khoa học chế tạo một “cái ô”- antenna lớn bằng hợp kim niken-titan ở nhiệt độ trên 40 độ C. Sau đó, gập “cái ô” này thành một thể tích rất bé để có thể cho vào trong tàu vũ trụ. Khi antenna đã lên tới mặt trăng, bao đựng antenna mở ra, các sợi hợp kim nhận được năng lượng mặt trời. Do trên mặt trăng, không khí rất loãng, nên ánh sáng mặt trời không bị tán xạ và hầu như toàn bộ lượng ánh sáng sẽ chiếu vào antenna, làm nhiệt độ antenna lên cao quá 40 độ C, đạt đến nhiệt độ có tác dụng làm hợp kim “phục hồi trí nhớ” và sẽ có cấu trúc ổn định. Nhờ đó, antenna được mở ra, lấy lại dạng cũ và có thể làm nhiệm vụ chuyển các thông tin về trái đất, phục vụ yêu cầu nghiên cứu.

( Theo vnexpress)

[sutrovecuanguoisin]

Ống Nano Carbon với khả năng nhớ


Các ống Nano Carbon (CNT – Carbon Nanotube) đã được chế tạo thành công trong vai trò là các thành phần kích thước nano của mạch, bao gồm các transistor, bộ đổi điện và công tắc điện. Mới đây, một nhóm hai nhà khoa học đã chế tạo sơ khai được một thiết bị nhớ làm bằng các CNT. Tuy vẫn còn xa để trở thành một sản phẩm bán trên thị trường, nhưng thiết bị này đã cho thấy một bước đi quan trọng trong nỗ lực gắn kết các CNT với dòng chảy phát triển của công nghệ điện tử.

“Không giống các thiết bị CNT đã được chế tạo trước đây, chỉ vận hành được ở những nhiệt độ rất thấp và rất khó ứng dụng thực tế, thiết bị của chúng tôi cho thấy những đặc trưng lưu giữ thông tin trong thời gian dài một cách ấn tượng”, Jiyan Dai , một nhà vật lý ở Đại học Bách khoa Hồng Kông, người dẫn đầu nhóm nghiên cứu nói. “Điều này đã chỉ ra rằng, xu hướng sử dụng các CNT để chế tạo các thiết bị nhớ flash là một xu hướng hiện thực và khả thi”.
Dai và cộng sự X.B. Lu đã chế tạo các thiết bị nhớ flash của họ sử dụng các CNT trong vai trò các lớp tích điện. Họ đã gắn các ống nano vào một hợp chất được tạo bởi các nguyên tố hafini, nhôm, và oxy, viết tắt là HfAlO, đóng vai trò vừa là cổng điều khiển, vừa là lớp oxide. Mô hình cấu tạo kiểu “sandwich” như thế này, với mỗi lớp chỉ dày vài nanometer, được đặt trên một lớp nền silic.
Dai và Lu đã xác định các đặc trưng lưu trữ điện tích của thiết bị bằng việc đo, đầu tiên là sự biến thiên điện dung của nó theo một hàm của điện thế đặt vào. Họ cũng đo khả năng giữ được điện tích của thiết bị theo thời gian, từ một vài phần của giây cho đến gần ba giờ đồng hồ. Họ thấy rằng, sự lưu trữ trong khoảng thời gian ngắn không được tốt lắm. Trong khoảng một vài phút đầu tiên, “cửa sổ nhớ”- khoảng điện thế mà trong đó thiết bị có thể giữ được thông tin- trở nên hẹp hơn, đây là một tính chất không được mong đợi đối với các thiết bị nhớ flash. Tuy nhiên, trong khoảng thời gian dài, cửa sổ nhớ đã duy trì được một giá trị vào khoảng 0,5V.
“Chúng tôi tin rằng, những đặc trưng lưu trữ điện tích dài hạn rất tốt mà thiết bị của chúng tôi có được là nhờ vào cấu trúc và tính chất điện học của các CNT”, Dai nói.

Tài liệu tham khảo : Applied Physics Letters 88, 113104 (2006)