Kim cương tổng hợp cơ bản chỉ là than đá với cấu trúc carbon thay đổi dưới áp suất và nhiệt độ cực cao, tạo ra tinh thể bền và trong suốt. Trên thực tế, kim cương tự nhiên chỉ hình thành ở lớp phủ ở sâu trong lòng đất và phải trải qua hàng tỷ năm với những biến đổi tự nhiên như núi lửa phun trào mới được khai thác.
Công nghệ tạo ra kim cương nhân tạo yêu cầu áp suất gần 50 nghìn atm và nhiệt độ nung khoảng 1.500 độ C. Tuy nhiên, nhóm nhà khoa học tại Hàn Quốc đã phát triển công nghệ tạo kim cương nhân tạo ở áp suất không khí và nhiệt độ chỉ khoảng 1.025 độ C.
Quy trình sản xuất kim cương nhân tạo đơn giản như sau: một hỗn hợp chứa gallium, sắt, nickel và silic được bơm khí methane và hydrogen ở nhiệt độ 1.025 độ C trong bể chứa 9 lít. Sau 15 phút, khí gas được khử khỏi hỗn hợp, tạo thành một lớp film kim cương mỏng ở dưới đáy bể chứa, có thể dễ dàng lấy ra để nghiên cứu hoặc ứng dụng.
So sánh với phương pháp sản xuất kim cương nhân tạo hiện nay, nghiên cứu mới này cho phép carbon từ khí methane kết hợp với silic trong kim loại lỏng hình thành tinh thể kim cương ở nhiệt độ cao, tạo ra kim cương nhân tạo gần như nguyên chất.
Ngoài việc làm trang sức hay thiết bị công nghiệp từ kim cương nhân tạo, chất liệu này còn có tiềm năng thay thế silic trong ngành công nghiệp bán dẫn, làm lớp nền cho các transistor xử lý logic. Kim cương nhân tạo có khả năng chịu nhiệt, khe vùng và hệ số phẩm chất cao hơn nhiều, giúp chip xử lý chạy ở xung nhịp cao hơn và mát hơn chip bán dẫn silicon hiện tại.
Theo CEO của Diamond Foundry, Martin Roscheisen, việc sử dụng lớp nền kim cương nhân tạo trong chip có thể làm tăng xung nhịp hoạt động của chip lên gấp đôi so với hiện tại. Họ đã thử nghiệm trên một trong những GPU mạnh nhất của Nvidia bằng cách thay thế nền silicon bằng nền kim cương. Kết quả, chip của Nvidia đã hoạt động ở xung nhịp cao gấp 3 lần so với bình thường.
Tuy nhiên, để lớp nền kim cương trên chip bán dẫn trở nên phổ biến và có thể sản xuất hàng loạt với giá rẻ vẫn là thách thức cần phải vượt qua.
Theo New Atlas
Buzz
