Khoáng chất hiếm giúp thiết bị điện tử tiết kiệm năng lượng hơn
Giới khoa học Nga lần đầu tiên mô tả đặc tính mới của cubanite – khoáng chất hiếm có thể ứng dụng cho lĩnh vực điện tử.
Đây là kết quả nghiên cứu của đội ngũ nhà khoa học đến từ Viện Địa chất - Địa hóa học chi nhánh Ural Viện Hàn lâm khoa học Nga, Viện Vật lý - Công nghệ Ioffe, Viện Vật lý Kirensky, Viện Khoáng vật học thực nghiệm cùng Trung tâm Khoa học Kola, nhận tài trợ từ Quỹ Khoa học Nga.
Cubanite là sunfua đồng-sắt ba thành phần, trước đây được biết đến như loại quặng phụ khi khai thác đồng. Tuy nhiên các đặc tính độc đáo của chúng đem lại tiềm năng ứng dụng vào chế tạo cảm biến, phần tử bộ nhớ, linh kiện quang học tiết kiệm năng lượng.
Thiết bị điện tử hiện đại tiêu hao một phần năng lượng dưới dạng nhiệt nên hiệu suất suy giảm. Giới khoa học Nga phát hiện cubanite có độ dẫn nhiệt thấp và cấu trúc từ tính điều khiển được. Hơn nữa khả năng truyền nhiệt qua tinh thể thay đổi tùy mặt cho phép cubanite phân bố nhiệt được kiểm soát bên trong thiết bị.
Ngoài ra các kích thích từ tính đã được phát hiện trong khoáng chất này, đảm bảo truyền sóng từ tính hiệu quả từ trong tinh thể - đặc tính vô cùng quan trọng với thiết bị điện tử học spin (xử lý và lưu trữ thông tin dựa trên điện tích lẫn momen spin).
Theo người đứng đầu dự án Elizaveta Pankrushina, ngay cả khi không trở thành vật liệu công nghiệp thì cubanite vẫn có giá trị như một mô hình tự nhiên để tìm kiếm sở hữu đặc tính như mong muốn.
Cubanite
Cubanite có công thức hóa học CuFe2S3, thường xuất hiệu trong các mỏ quặng nhiệt độ cao trên địa bàn thành phố Norilsk thuộc vùng Siberia của Nga, hoặc trong mảnh thiên thạch rơi xuống Trái đất.
Norilsk khá biệt lập, điều kiện khắc nghiệt nhưng sở hữu “kho báu” khoáng sản khổng lồ bậc nhất hành tinh (cubanite, nickel, đồng, palladium). Do vị trí chiến lược về khoáng sản, người nước ngoài muốn đến đây phải xin giấy phép đặc biệt.
Thế giới công nghệ phụ thuộc khoáng chất hiếm
Ngoài cubanite, thế giới công nghệ hiện đại phụ thuộc rất nhiều vào khoáng chất hiếm khác. Chúng được ví như “vitamin” của ngành điện tử vì chỉ cần một lượng nhỏ nhưng không thể thay thế.
Được nhiều người biết đến nhất phải kể đến lithium – nguyên liệu chính để sản xuất pin lithium-ion cung cấp năng lượng cho mọi thiết bị từ điện thoại thông minh, máy tính xách tay đến xe điện.
Neodymium thì đóng vai trò cốt lõi trong chế tạo nam châm vĩnh cửu lắp trong motor xe điện, tuabin điện gió hay ổ cứng máy tính. Khoáng chất này cho phép sản xuất thiết bị điện tử kích thước nhỏ nhưng công suất lại mạnh hơn rất nhiều.
Còn tantalum được dùng làm tụ điện siêu nhỏ bên trong điện thoại, máy chơi game, mạch điện tử ô tô. Nó có khả năng chịu nhiệt độ cực cao và tích trữ điện năng rất tốt giúp mạch điện không bị quá tải.