Phát minh mới: Vi mạch máy tính làm từ gỗ có thể tự phân hủy

Ngày nay, khoảng 70% phế liệu điện tử được thải ra bãi rác, thậm chí hồi năm ngoái số lượng kỷ lục lên đến 41,8 triệu tấn rác thải. Vì vậy các nhà nghiên cứu tại Mỹ đang nghiên cứu ra một phát minh mới là một loại vi mạch đặc biệt giúp giải quyết lượng chất thải điện tử khổng lồ. Đó là một vi mạch bán dẫn hiệu suất cao được làm hoàn toàn từ gỗ.

Các vi mạch hoạt động bằng cách thay thế lớp bảo vệ bình thường bằng lớp cellulose nanofibril (CNF) có tính mềm dẻo và có khả năng phân hủy. CNF là một vật liệu trong suốt, bền và được làm từ gỗ, khi cắt thật nhỏ gỗ ra thì sẽ tạo thành những sợ nano đó.

Nhà nghiên cứu, Zhenqiang Ma, từ đại học Wisconsin-Madison và nhóm nghiên cứu đã trải qua hơn 1 thập kỷ để cố gắng tìm ra cách làm thế nào tạo ra bề mặt một chất liệu dễ phân hủy đủ mịn để hoạt động như một lớp bảo vệ của vi mạch. Hơn nữa nó cũng phải có khả năng giãn nở nhiệt. Họ phát hiện ra rằng CNF là một vật liệu thỏa mãn các yêu cầu trong trường hợp này thậm chí còn hơn hẳn các phần tử polyme mà họ đã thử.

Shaoqin Gong, thành viên của đội cho biết: "Gỗ là một chất liệu tự nhiên và có thể hút độ ẩm từ không khí và giãn nở. Bằng cách phủ một lớp epoxy lên bê mặt CNF, chúng ta có thể giải quyết cả hai vấn đề là làm cho bề mặt nhẵn hơn và chống ẩm".

Phát minh mới về vi mạch máy tính làm từ gỗ giúp bảo vệ môi trường hơn

Một nhà khoa học cung cấp thêm: "Tôi đã lắp đặt 1.500 bóng bán dẫn trong một vi mạch 5 đến 6 milimet. Trong khi những trường hợp vi mạch hiện tại chỉ lắp được 8 đến 40 bóng bán dẫn. Phần trống còn lại thực sự lãng phí".

"Chúng tôi đã nảy sinh ra một ý tưởng thiết kế lấy chất liệu CNF và sử dụng "kỹ thuật lắp ráp xác định". Sau đó, chúng tôi đặt bất cứ nơi đâu mình muốn và lắp đặt một mạch điện đầy đủ chức năng với hiệu suất tương đương với vi mạch hiện tại".

Các nhà khoa học đồng thời cũng chứng mình rằng vi mạch mới không những thân thiện môi trường mà nó còn có sức mạnh tính toán tương tự các bộ vi mạch hiện nay. Các vi mạch hiện nay thường sử dụng chất bán dẫn GaAs do khả năng hoạt động ở tần số cao và điều khiển công suất. Tuy nhiên, vật liệu bán dẫn GaAs có thể gây hại môi trường và đặc biệt khi một số lượng lớn thiết bị điện tử được vứt bỏ đi.

"Phần lớn, các vật liệu làm một con chip là được hỗ trợ. Chúng tôi chỉ sử dụng một số lượng rất ít, khoảng vài micromet cho những vật liệu khác. Bây giờ, những vi mạch đó thực sự rất an toàn và thân thiện với môi trường. Mọi người có thể vứt nó ra ngoài rừng và nó sẽ được một số loại nấm phân hủy. Chúng trở nên hữu ích như phân bón vậy",  ông Ma nói trong một thông cáo báo chí.

Trong một bài báo đăng trên Nature Communications, nhóm ngiên cứu nói rằng, đây là một chất liệu mềm dẻo và nó hoàn toàn có thể phân hủy được. Họ hy vọng rằng đây sẽ là một lựa chọn hấp dẫn cho các công ty thiết bị điện tử trong tương lai.

Theo Giáo sư Jack Ma thì các vi mạch bán dẫn hiện nay sản xuất với khối lượng lớn giá thành rất rẻ nên cần thời gian cho ngành công nghiệp sản xuất vi mạch ứng dụng thiết kế mới của ông. Tất nhiên, vật liệu dẻo là vật liệu cho tương lai nên Giáo sư cho rằng nhóm nghiên cứu đã đi trước một bước.

Bích Phượng