Các nhà nghiên cứu thực hiện bước đột phá trong việc làm sạch 'hóa chất mãi mãi' được sử dụng trong sản xuất chip

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Monash ở Australia đã công bố công trình về một màng lọc nước mới có khả năng loại bỏ các phân tử nhỏ PFAS khỏi dòng nước. PFAS, hay còn gọi là các chất polyfluoroalkyl, là thành phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực sản xuất bán dẫn và được gọi là "hóa chất vĩnh cửu" do khó khăn trong việc xử lý. Nhóm nghiên cứu của Monash sẵn sàng hợp tác với các đối tác quan trọng để đưa bộ lọc này ra thị trường quy mô lớn, nhằm ngăn chặn PFAS xâm nhập vào nguồn nước ngầm tại các nhà máy trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Ngành công nghiệp bán dẫn từ lâu đã phản đối các luật lệ hay sáng kiến hạn chế việc sử dụng PFAS trong sản xuất, đã thành lập các nhóm vận động và liên minh để bảo vệ việc sử dụng hóa chất này trong chế tạo chip. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Monash, do ứng viên Tiến sĩ Eubert Mahofa dẫn dắt, đã thiết kế một màng graphene được sửa đổi, có khả năng ngăn chặn các chuỗi PFAS trong khi vẫn cho phép nước đi qua dễ dàng.

Màng lọc này ngăn chặn hơn 90% PFAS, cải thiện đáng kể so với màng polyamide truyền thống chỉ loại bỏ khoảng 35% PFAS. PFAS khó quản lý vì chúng hòa tan dễ dàng trong nước và có thể lan rộng từ nguồn gốc ban đầu, khiến việc kiểm soát và khắc phục ô nhiễm trở nên khó khăn, theo lời Mahofa.

Cách tiếp cận của chúng tôi lọc bỏ và tập trung các hóa chất độc hại này trong khi vẫn cho phép nước chảy qua một cách hiệu quả, làm cho nó trở thành ứng cử viên mạnh mẽ để bổ sung cho các công nghệ tiêu hủy PFAS. PFAS được biết đến là "hóa chất vĩnh cửu" từ những năm 1990, với liên kết carbon-fluor có thời gian bán hủy hơn tám năm, liên tục rò rỉ vào nguồn nước ngầm và tồn tại ở đó vô thời hạn.

Một số PFAS rất nguy hiểm cho con người nếu hít phải hoặc nuốt vào, và một số khác sẽ tồn tại trong cơ thể con người hoặc động vật sau khi chết. Phương pháp lọc mới sử dụng các mối quan hệ hóa học cụ thể để bắt giữ ngay cả những liên kết PFAS nhỏ nhất, vốn thường bị bỏ qua bởi các phương pháp polyamide truyền thống. Rào cản mới này ngăn chặn các liên kết này ở nhiều nhiệt độ khác nhau mà vẫn duy trì lưu lượng nước hiệu quả, tạo nên một bước đột phá trong công nghệ.

Phát hiện đột phá trong lọc PFAS này có khả năng cách mạng hóa quản lý ô nhiễm PFAS toàn cầu, từ xử lý nước rỉ từ bãi rác đến tinh chế nước thải công nghiệp, theo Giáo sư Mainak Majumder của Hội đồng Nghiên cứu Úc. Đại học Monash và Hội đồng Nghiên cứu Úc có mối liên hệ chặt chẽ với NematiQ, nhà sản xuất tập trung vào graphene, đã cam kết giúp đưa bộ lọc mới ra thị trường.

Việc thương mại hóa công nghệ mới có vẻ là bước tiếp theo khả thi, nhờ vào việc nghiên cứu tập trung vào in ấn căn chỉnh cắt có thể mở rộng để sản xuất bộ lọc. PFAS, đã được sử dụng trong sản xuất công nghiệp từ khi Teflon ra đời vào những năm 1930, hiện được áp dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm cả ngành bán dẫn. Ban đầu, PFAS được cho là vô hại và không phản ứng hóa học, một giả định đã tồn tại trong nhiều thập kỷ.

Tuy nhiên, khi PFAS được phát hiện trong máu và cơ quan của những công nhân công nghiệp lâu năm, nhiều nghiên cứu hơn đã được tiến hành và phát hiện thêm nhiều rủi ro. Các hóa chất PFAS hiện liên quan đến nhiều tác động độc hại, bao gồm vấn đề phát triển, vô sinh và ung thư. Sự tiếp xúc với PFAS đến từ hóa chất công nghiệp làm ô nhiễm nguồn nước, cũng như từ quần áo, mỹ phẩm và tiêu thụ động vật có tiếp xúc với PFAS.

Ước tính rằng phần lớn con người hiện nay đã có một lượng PFAS nhất định trong cơ thể. Một số PFAS như PFOS và PFOA đã bị Liên minh Châu Âu cấm từ năm 2009 do nguy cơ sức khỏe nghiêm trọng. EU đang bắt đầu theo đuổi luật cấm toàn bộ nhóm PFAS, nhưng luật này đã gặp phải nhiều sự phản đối từ các nhóm vận động, đặc biệt là từ ngành công nghiệp bán dẫn.

PFAS và Ngành Công Nghiệp Bán Dẫn

Ngành công nghiệp bán dẫn sử dụng PFAS trong toàn bộ chuỗi cung ứng vi mạch và đã thực hiện nhiều nỗ lực nhằm làm chậm tiến trình hạn chế PFAS. Hiệp hội Semi, đại diện cho các công ty trong chuỗi cung ứng điện tử, đã xuất bản một hướng dẫn giải thích về việc sử dụng PFAS trong các nhà máy sản xuất chip. Hướng dẫn này liệt kê tất cả các ứng dụng của PFAS trong các nhà máy sản xuất chip.

PFAS có mặt trong các hóa chất cần thiết trong quá trình sản xuất chip, bao gồm chất lỏng photoresist dùng trong lithography và khí trong buồng etch. Các bộ lọc hóa chất sản xuất hydrogen cho lithography EUV cũng có thể chứa PFAS, bên cạnh các thành phần khác như pin lithium hoặc bao bì nhựa cho chip. Trang công khai của Semis cho thấy nhiều khả năng nơi sử dụng PFAS, ngầm khẳng định rằng việc loại bỏ hoàn toàn PFAS khỏi sản xuất chip là một nhiệm vụ rất khó khăn.

Một nhóm thành viên trong ngành gần đây đã thành lập Liên minh PFAS Bán dẫn, một tổ chức tập trung vào việc chống lại các nỗ lực ngăn chặn việc sử dụng PFAS trong sản xuất chip. Trong khi Liên minh khẳng định trên trang web của mình...

Nguồn: www.tomshardware.com/tech-industry/manufacturing/researchers-make-breakthrough-in-cleaning-up-the-forever-chemicals-used-in-chip-manufacturing