Trong thế kỷ 21 hiện đại, khí Carbon dioxide (CO2) được coi là thủ phạm chính gây hiệu ứng nhà kính, hiện tượng biến đổi khí hậu, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Vì vậy, từ trước đến nay, con người đã và đang nỗ lực tìm kiếm những biện pháp nhằm làm giảm thiểu nồng độ CO2 trong không khí. Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) đã phát triển một phương pháp đơn giản nhằm biến loại khí độc hại này thành một nguồn tài nguyên hữu ích bằng cách chuyển đổi nó thành vật liệu graphene "kỳ diệu" trong tương lai.

Graphene về cơ bản chỉ là một tấm carbon phẳng có dạng hai chiều, độ dày bằng một nguyên tử, tuy nhiên, ưu điểm và công dụng của nó là loại vật liệu siêu dẫn, linh hoạt và bền vững. Trong một nghiên cứu trước đó, bằng thao tác "dán bóc" đơn giản dùng băng dính keo, các nhà khoa học đã lần đầu tiên đã "bóc" ra được một lớp graphene từ than chì, được xem là vật liệu mỏng nhất trong vũ trụ. Còn trong những năm gần đây, vật liệu graphene được tạo ra bằng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó có phương pháp khắc laser từ gỗ hoặc thậm chí là thực phẩm, hoặc phương pháp sử dụng các tác nhân hóa học như lá đậu nành và lá bạch đàn.

Tuy vậy, hiện nay, phương pháp phổ biến nhất để tạo ra graphene số lượng lớn là phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD). Trong kỹ thuật này, một nguồn carbon, thường là khí metan, được bơm vào một buồng chứa cùng với các loại khí khác và một lớp vật liệu mỏng đóng vai trò là chất xúc tác và chất nền. Khí trong buồng chứa phản ứng hóa học với vật liệu và tạo thành một lớp graphene mỏng trên bề mặt.

Cơ chế hoạt động của kỹ thuật mới cũng tương tự như phương pháp CVD, nhưng thay vào đó, nhóm nghiên cứu sử dụng CO2 làm nguồn carbon. Lựa chọn này được cho là mang lại lợi ích tiềm năng trong nỗ lực loại bỏ loại khí độc hại này ra khỏi khí quyển. Trong thử nghiệm, khoang chứa đầy khí CO2 và H2, và chất xúc tác và chất nền là thiết bị wafer - miếng silicon mỏng làm từ các nguyên tố kim loại gồm đồng và palladi. Quá trình này được thực hiện trong điều kiện áp suất khí quyển và nhiệt độ cao lên tới 1.000 độ C.

Mario Ruben, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: "Nếu đồng và palađi trên bề mặt kim loại thể hiện tỷ lệ chính xác, việc chuyển đổi carbon dioxide thành graphene sẽ diễn ra trực tiếp trong quy trình một bước đơn giản".

Các nhà nghiên cứu cho biết họ hy vọng kỹ thuật mới sẽ mang lại hiệu quả, thậm chí được sử dụng để tạo ra vật liệu graphene có độ dày vài lớp. Bên cạnh đó, nhóm cũng chia sẻ bước tiếp theo, họ sẽ cố gắng tạo ra các linh kiện điện tử hoạt động theo quy trình này.

Bài báo về kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí ChemSusChem.

P.K.L (NASATI), theo https://newatlas.com/carbon-dioxide-graphene/60488/, 7/2019