Khoa học tự nhiên

Chế tạo màn hình quang học từ nước và không khí (09/07/2012)

Trong nhiều năm qua, các nhà khoa học đã tìm cách để bắt chước khả năng đẩy nước của lá sen. Lá sen kỵ nước đến mức các giọt nước dễ dàng bị cuốn ra khỏi bề mặt, giữ cho lá sạch bụi bẩn. Hiện nay, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế dẫn đầu là trường Đại học Aalto đã đưa ra một khái niệm hoàn toàn mới về việc ghi và hiển thị thông tin trên các bề mặt chỉ bằng cách sử dụng nước. Các nhà khoa học khai thác cách thức duy nhất mà một lớp không khí bị mắc kẹt họat động trên bề mặt chống thấm nước cấu trúc kép giống như lá sen nhúng xuống nước.

Để đạt được khả năng chống thấm nước của lá sen, một bề mặt cần phải “siêu kỵ nước”: bề mặt này cần có các cấu trúc bề mặt nhỏ, ngăn không cho nước làm ẩm ướt hoàn toàn bề mặt, để lại một lớp không khí mỏng giữa nước và bề mặt. Khi bề mặt này được nhúng xuống nước, lớp không khí bị mắc kẹt bao phủ toàn bộ bề mặt.

Các nhà nghiên cứu đứng đầu là TS Robin Ras thuộc trường Đại học Aalto, Phần Lan, Đại học Cambridge và Trung tâm nghiên cứu Nokia, Cambridge đã chế tạo một bề mặt có các cấu trúc gồm 2 mức kích cỡ: các cột trụ nhỏ có kích thước bằng 10 micro mét và các sợi nano nhỏ được gắn trên các cột trụ. Trên bề mặt 2 cấp độ này, lớp không khí có thể tồn tại ở 2 hình dạng khác nhau (trạng thái ướt) tương ứng với 2 mức kích cỡ. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện thấy một hình dạng có thể dễ dàng chuyển đổi giữa 2 trạng thái bằng cách sử dụng một vòi để tạo áp suất cao hoặc thấp trong nước làm để làm thay đổi lớp không khí sang trạng thái kia.

TS Robin Ras thuộc Viện hàn lâm Phần Lan nhấn mạnh, năng lượng tối thiểu cần để chuyển đổi giữa 2 trạng thái nghĩa là hệ thống này có hai trạng thái, đây là đặc tính thiết yếu của các thiết bị lưu trữ. Tuy nhiên, một tính năng làm cho nó trở nên thú vị hơn là sự tương phản quang học nổi bật giữa các trạng thái do sự thay đổi về độ nhám trong giao diện nước-không khí. Bề mặt được kết hợp với hiệu ứng quang học cũng là một màn hình phản xạ 2 trạng thái.

Việc chuyển đổi chỉ liên quan đến sự thay đổi hình dạng của lớp không khí, không có gì xảy ra với bản thân bề mặt rắn.

GS Olli Ikkala thuộc Viện hàn lâm Phần Lan cho rằng kết quả nghiên cứu này là bước đầu tiên trong việc đưa các bề mặt không thấm nước thành nền tảng để lưu trữ hoặc thậm chí xử lý thông tin. Cho đến nay, các bề mặt “lấy cảm hứng” từ hoa sen đã được phát triển chủ yếu cho các ứng dụng như tự làm sạch, chống đóng băng hoặc giảm lực cản dòng chảy.

Nguồn: NASATI