Một cách để thay đổi tính chất của vật liệu là kéo dài nó chỉ một chút ít, khi đó các nguyên tử của vật liệu cách xa nhau hơn nhưng liên kết giữa chúng không bị phá vỡ. Khoảng cách thêm này cũng ảnh hưởng đến hành vi của các điện tử, điều này sẽ giúp chúng ta xác định xem vật liệu là chất cách điện hay chất dẫn điện chẳng hạn. Tuy nhiên, đối với cấp vật liệu oxit phức hợp quan trọng, việc kéo dài vật liệu sẽ không thực hiện dễ như vậy. Chúng giòn như các loại ly cà phê gốm và dễ vỡ vụn.

Giờ đây, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC của Bộ Năng lượng và Trường Đại học Stanford đã tìm ra cách có thể khắc phục vấn đề này đối với một loại vật liệu oxit phức hợp được gọi là LCMO (lanthanum canxi mangan oxit). Họ đã tạo ra được một màng siêu mỏng, linh hoạt từ vật liệu thông thường rất dễ gãy và giòn này bằng cách sử dụng các bộ vi thao tác (micromanipulators) để kéo căng nó trên một thiết bị nhỏ và dán nó ngay tại chỗ để duy trì độ giãn của vật liệu.

Bằng cách gia nhiệt từ từ để làm tan chảy chất keo dính, họ đã giải phóng và kéo căng được một lớp màng trong suốt giống nhau nhiều lần và quan sát nó chuyển từ chất cách điện sang chất dẫn điện và ngược lại. Việc kéo dài vật liệu cũng đã làm thay đổi các đặc tính từ tính của nó.

Harold Hwang, giáo sư tại SLAC và Stanford và là nhà nghiên cứu của Viện Nghiên cứu vật Liệu và khoa học năng lượng Stanford (SIMES) cho biết: “Chúng tôi có thể kéo dài và làm căng những vật liệu này một cách đáng kể. Điều này mở ra một thế giới hoàn toàn mới có khả năng tác động vượt ra ngoài nghiên cứu cụ thể này”.

Những phát hiện này của họ nhóm nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science today.

LCMO còn được biết đến là vật liệu lượng tử vì các electron của nó hoạt động theo những cách khác thường và thường gây nhiều ngạc nhiên cho các nhà nghiên cứu.

Các nhà khoa học rất mong muốn có thể kiểm soát và tinh chỉnh hành vi  của vật liệu này để tạo ra một thế hệ điện tử mới với các ứng dụng trong truyền tải điện, vận chuyển, điện toán, cảm biến và máy dò vật liệu.

Các màng mỏng của vật liệu lượng tử thường được phát triển trên bề mặt của vật liệu khác. Bốn năm trước, nhóm của Hwang đã báo cáo một phương pháp giúp họ tách dễ dàng những lớp màng mỏng này do đó họ có thể thực hiện nghiên cứu theo những cách mới.

Seung Sae Hong, một trong số nhà nghiên cứu thực hiện nghiên cứu trước đó và cũng là trưởng nhóm nghiên cứu này, đã sử dụng phương pháp mới để tạo ra và giải phóng những mảnh LCMO nhỏ, có độ mỏng hơn hẳn so với những màng trước đây, với độ dày nhỏ hơn 20 nano mét. Những màng này gần như trong suốt và linh hoạt một cách đáng ngạc nhiên.

Việc kéo thẳng một mảnh vụn cỡ nhỏ, dễ vỡ như vậy sẽ rất khó khăn, nhưng Seung Sae Hong đã khắc phục được những vấn đề đó bằng cách đặt nó lên một tấm màng polymer mỏng. Sau đó, Hong đã ghim màng polymer này theo bốn phía của nó và sử dụng một bộ vi thao tác để ghìm và kéo căng nó - đôi khi theo một hướng, đôi khi theo cả hai hướng cùng một lúc. Khi kéo dài được LCMO, lớp nền polymer của nó có thể được gắn vào một bề mặt khác và chuyển sang một dụng cụ khác để kiểm tra bằng tia X.

“Nghiên cứu mở ra cơ hội cho việc điều khiển cơ học các lớp vật liệu theo cách chúng ta không thể làm trước đây. Và nó cho chúng ta ý tưởng về cách chúng ta có thể thiết kế vật liệu linh hoạt cho các thiết bị điện tử, bao gồm cảm biến và máy dò đo lường chỉ với những thay đổi rất nhỏ”, Hong cho biết.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2020-04-fine-tune-exotic-materials-thin-clamp.html, 2/4/2020