Các thiết bị điện tử có thể được tạo ra nhờ một nhóm các nguyên tố thường được gọi là kim loại đất hiếm. Như tên gọi cho thấy nguồn cung cấp nguyên tố này còn hạn chế và tương đối đắt đỏ. Giờ đây, một nhóm nghiên cứu đã tìm cách kết hợp các yếu tố phổ biến hơn nhiều vào các hợp chất điện tử hữu ích để sản xuất đèn và tấm pin mặt trời có thể điều chỉnh.

Cần có tất cả các loại khoáng sản quý hiếm để chế tạo thiết bị điện tử thông minh như những thiết bị chúng ta sử dụng hàng ngày. Tuy nhiên, nhiều nguyên tố trong số đó rất khó tìm và khai thác, nên sẽ đắt đỏ và khan hiếm hơn trong tương lai không xa. Các công ty như Honda và Samsung bắt đầu triển khai các phương pháp tái chế chúng, trong khi các nhà khoa học cũng đang tìm cách thu hồi các thành phần giá trị và giải quyết vấn đề rác thải điện tử ngày càng tăng.

Các nguyên tố tố trong bảng tuần hoàn được xếp thành các cột, tạo thành các nhóm liên quan. Các nguyên tố này thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử như indi và gali thuộc nhóm III, đôi khi được gọi là kim loại đất hiếm.

Nhưng nhóm nghiên cứu mới phát hiện ra rằng việc kết hợp các nguyên tố từ những  nhóm nguyên tố nằm cạnh nhau có thể tạo ra các hợp chất với nhiều tính chất hữu ích của kim loại đất hiếm. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng epitaxy chùm phân tử (MBE) để tạo ra các hợp chất ở dạng màng mỏng bằng cách xếp các nguyên tố chồng lên nhau với độ chính xác nguyên tử.

Với kỹ thuật này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một hợp chất sử dụng các nguyên tố thuộc nhóm II, IV và V, là kẽm, thiếc và nitơ. Tất cả những nguyên tố này rẻ và phổ biến hơn, nhưng hợp chất thu được vẫn có các tính chất quang điện tử tương tự như các nguyên tố đất hiếm.

Hợp chất mới có thể khai thác năng lượng mặt trời và phát ra ánh sáng, nghĩa là nó có thể được sử dụng như vật liệu thay thế giá rẻ cho các tấm pin mặt trời màng mỏng, đèn LED và màn hình. Nếu kẽm được thay thế bằng magiê, phạm vi ánh sáng sẵn có sẽ mở rộng sang phần màu xanh và cực tím của quang phổ.

Các nhà nghiên cứu đã nhận thấy vật liệu cũng có thể được điều chỉnh ở giai đoạn phát triển để tạo ra các thành phần nhạy hơn với bước sóng ánh sáng cụ thể. Ví dụ, điốt phát sáng từ các hợp chất này có thể được điều chỉnh để phát ra màu sắc ánh sáng cụ thể.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.

N.P.D (NASATI), theo https://newatlas.com/common-elements-replace-rare-earth-metals-electronics/60447/, 7/2019