Bằng cách kết hợp kỹ thuật quang khắc 3D holographic và phương pháp in ảnh litho, các nhà nghiên cứu tại Đại học Illinois đã tạo ra một viên pin 3D siêu nhỏ, hứa hẹn sẽ được tích hợp ngay trên chip trong các thiết bị vi điện tử. Kết quả của công trình nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.
Kỹ thuật in quang khắc thạch bản 3D holographic sẽ được vận dụng để xác định cấu trúc bên trong của điện cực và sau đó dùng phương pháp in ảnh litho (in ảnh lên bề mặt bằng phương pháp chụp) để tạo hình cho điện cực. Kỹ thuật tạo hình bằng holographic trong không gian 3 chiều (chiếu nhiều tia sáng nhằm tạo hình vật thể trong không gian 3 chiều)cho phép định hình trước cấu trúc dạng tổ ong của viên pin siêu nhỏ. Thiết kế này cho phép nó có thể vận chuyển electron và các ion bên trong viên pin với tốc độ cực cao, tương đương với khả năng của siêu tụ điện.
Ảnh minh họa hoạt động của pin 3D siêu nhỏ đang cung cấp năng lượng cho 1 bóng LED
Hailong Ning, nghiên cứu sinh tại Viện khoa học và kỹ thuật vật liệu thuộc Đại học Illinois, một thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết: "Do sự phức tạp của các điện cực 3D nên thường chúng ta rất khó để tạo ra những viên pin siêu nhỏ, có khả năng tích hợp độc lập ngay trên chip. Trong dự án này, chúng tôi đã phát triển một phương pháp hiệu quả nhằm tạo ra pin 3D Li-ion siêu nhỏ. Cách làm này hoàn toàn có thể tương thích với những quy trình sản xuất thiết bị vi điện tử hiện nay."
Paul Braun, giáo sư khoa học vật liệu tại đại học Illinois cho biết: "Pin 3D siêu nhỏ có hiệu năng và kích thước vô cùng đặc biệt, hứa hẹn sẽ có vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng. Trước đây, những thiết bị kích thước vi mô vẫn phải sử dụng nguồn năng lượng từ bên ngoài chip do việc thu nhỏ các bộ phận lưu trữ năng lượng là việc làm vô cùng khó khăn. Một viên pin chứa nhiều năng lượng nhưng có kích thước siêu nhỏ có thể được trang bị cho các bộ truyền động tự động siêu nhỏ, cảm biến và truyền dẫn không dây, vi điều khiển, thiế bị y tế di động hoặc cấy ghép."
Tham khảo Phys
