Đột phá: lần đầu tiên khoa học đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng

Đột phá: lần đầu tiên khoa học đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng
Theo: Đình Thành Theo Pháp luật & Bạn đọc
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
"Trạng thái siêu dẫn" vẫn là mục tiêu của khoa học vật chất suốt nhiều thập kỷ nay, và chúng ta đã đi được nửa chặng đường với đột phá mới.

Ngành khoa học nghiên cứu siêu dẫn vừa đạt thành tựu mới: đây là lần đầu tiên, các nhà vật lý học cho một dòng điện chạy thoải mái trong một mạch không có điện trở - ta đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, khoảng 15 độ C.

Kết quả nghiên cứu này đã xô đổ kỷ lục được lập trước đó, là đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ -23 độ C. Khoảng cách nhiệt độ được thu hẹp đáng kể khiến ta hào hứng về một tương lai không điện trở.

Bởi trở ngại của nhiệt độ thấp, nhiều vật liệu có những đặc tính tuyệt vời lại chẳng thể thay đổi thế giới như chúng ta mường tượng. Tuy nhiên, khám phá của chúng tôi sẽ phá dỡ rào cản đó, để mở toang cánh cửa dẫn tới những ứng dụng tiềm năng”, nhà vật lý học Ranga Dias tới từ Đại học Rochester nói trong thông cáo báo chí.

Năm 1911, nhân loại lần đầu tiên phát hiện ra siêu dẫn. Đó cũng là thời điểm khởi đầu hành trình đi tìm chất siêu dẫn ứng dụng được trong thực tế của ngành khoa học vật chất.

Để đạt được siêu dẫn, một vật liệu phải đạt hai yếu tố.

Đầu tiên, điện trở phải bằng không. Thông thường, dòng điện sẽ luôn gặp trở ngại khi di chuyển trong bất kỳ vật chất có tính dẫn nào - cũng như cách chúng ta chạy xe mà bị gió cản vậy. Tính dẫn của vật liệu càng cao, điện trở càng thấp, điện di chuyển càng thoải mái.

Yếu tố thứ hai là “hiệu ứng Meissner”, nói về tính chất của từ trường tỏa ra từ vật liệu siêu dẫn. Ta có thể tưởng tượng ra hình dạng của từ trường này bằng cách đặt lên trên vật liệu siêu dẫn một nam châm vĩnh cửu, từ trường sẽ khiến nam châm lơ lửng trên không.

Đột phá: lần đầu tiên khoa học đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng - Ảnh 1.

Ví dụ về hiệu ứng Meissner.

Cũng suốt từ 1911 tới nay, ta luận ra được nhiều ứng dụng của siêu dẫn lắm. Từ tàu đệm từ maglev vút trong gió, khả năng truyền thông tin không mất mát dữ liệu cho tới lưới điện công suất lớn. Thế nhưng tất cả những ví dụ trên vẫn chỉ là khái niệm trên giấy, bởi không dễ dàng đạt được tính siêu dẫn.

Thông thường, vật liệu siêu dẫn được tạo ra và giữ trong môi trường nhiệt độ cực thấp, thấp hơn nhiều nhiệt độ môi trường. Việc lưu giữ vật liệu siêu dẫn tốn kém lắm nên không ứng dụng được chúng vào cuộc sống đời thường.

Thời gian gần đây, các nhà vật lý học đã bước đầu thành công trong việc tăng nhiệt độ của các nguyên tố nhẹ, đơn cử như hydro sunfit và lantan hydrite. Ở dạng khí, hydro lại là chất cách điện, ta phải kim loại hóa nó dưới áp suất cực lớn để tạo ra được tính siêu dẫn.

Để có được siêu dẫn ở nhiệt độ cao, bạn sẽ cần những nguyên tố nhẹ có mối liên kết mạnh mẽ. Đây là hai tiêu chuẩn cần phải có. Hydro là vật liệu nhẹ nhất, và chúng sở hữu một trong những liên kết hóa học mạnh mẽ nhất”, nhà vật lý học Dias nhận định.

Hydro kim loại rắn, trên lý thuyết, được cho là có nhiệt độ Debye* cao và kết đôi electron-phonon** mạnh mẽ, những yếu tố cần thiết để đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng”.

(*): trong nhiệt động lực học và vật lý nghiên cứu vật chất thể rắn, phương thức "mô hình Debye" do nhà vật lý học Peter Debye phát triển ước tính được tác động của phonon lên sức chứa nhiệt của một vật chất rắn.

(**): phonon là tổ hợp các kích thích của một dãy sắp xếp các nguyên tử, phân tử trong vật chất đặc, chủ yếu là vật chất rắn và một vài vật chất thể lỏng. Cũng có thể coi phonon là sóng âm được lượng tử hóa, cũng như cách photon là lượng tử hóa của sóng ánh sáng.

Đột phá: lần đầu tiên khoa học đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng - Ảnh 3.

Các nhà khoa học giả định rằng hydro kim loại có tồn tại trong lõi Trái Đất, nơi có áp suất cực cao.

Chỉ có thể tạo ra hydro kim loại nguyên chất bằng áp suất cực lớn, bên cạnh đó rất khó đạt được điều kiện để tạo ra vật liệu này. Trong những năm gần đây, mới có 2 nhóm nghiên cứu tuyên bố mình đã làm được điều không tưởng.

Năm 2017, các nhà vật lý học nói rằng họ tạo ra được hydro kim loại ở mức áp suất trong khoảng 465-495 gigapascal và ở nhiệt độ 5,5 Kelvin, là -267,65 độ C. Năm 2019, một nhóm nghiên cứu khác công bố thành quả tạo ra hydro kim loại ở mức áp suất 425 gigapascal và 80 Kelvin, là -193 độ C. Tuy vậy, không vật liệu nào trong hai trên quả trên tồn tại được ở nhiệt độ phòng.

Ta vẫn có những vật liệu hiệu quả tương đương hydro kim loại là hydro sunfit và lantan hydrite, hai kim loại giàu hydro. Chúng có thể mang tính siêu dẫn giống với hydro kim loại nguyên chất ở một mức áp suất thấp hơn nhiều.

Vậy nên, nhóm các nhà vật lý học dẫn dắt bởi Elliot Snider tới từ Đại học Rochester tiến hành thử nghiệm những vật liệu trên. Đầu tiên, họ kết hợp hydro với yttri để tạo ra yttri siêu hydrite. Vật liệu này bộc lộ tính siêu dẫn ở mốc nhiệt độ -11 độ C và mức áp suất 180 gigapascal.

Tiếp đó, nhóm nghiên cứu kết hợp carbon, sunfua và hydro để tạo ra sunfua hydrite có carbon. Họ đưa vật liệu này vào đe kim cương (công cụ có thể tạo ra áp suất cực lớn khi sử dụng hai thành phần kim cương để ép vật chất nằm giữa) nhằm đo tính siêu dẫn. Kết quả đáng ngạc nhiên: vật liệu mới đạt tính siêu dẫn ở mốc 270 gigapascal và 15 độ C.

Đột phá: lần đầu tiên khoa học đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng - Ảnh 4.

Cận cảnh đe kim cương.

Hiển nhiên, vẫn chưa dùng được vật liệu siêu dẫn này trong cuộc sống hàng ngày. Lượng vật liệu siêu dẫn để làm thí nghiệm bé nhỏ vô cùng, mà mức áp suất 270 gigapascal vẫn chưa phải lý tưởng.

Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ cố giảm mức áp suất cần có để tạo siêu dẫn, thông qua việc điều chỉnh thành tố hóa học của mẫu nghiên cứu. Nếu “pha chế” thành công để ra được vật liệu siêu dẫn hiệu quả, các nhà khoa học tin rằng siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, áp suất vừa phải sẽ nằm trong tầm với của nhân loại.

Nghiên cứu mới đã được đăng tải trên Nature.

Tham khảo ScienceAlert

Chiếc đĩa bí ẩn của nước Nga: Dù bé tẹo nhưng chẳng ai nhấc nổi, bên dưới ẩn giấu bí mật gây ngỡ ngàng

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Chiếc đĩa bí ẩn của nước Nga: Dù bé tẹo nhưng chẳng ai nhấc nổi, bên dưới ẩn giấu bí mật gây ngỡ ngàng
Chiếc đĩa bí ẩn này thực chất là gì? Nếu biết, bạn sẽ hết sức bất ngờ đấy.

Thế giới đang sử dụng những cách nào để xây dựng nhà chống lũ?

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Thế giới đang sử dụng những cách nào để xây dựng nhà chống lũ?
Bên cạnh chống lũ, việc sống chung với lũ cũng là một trong những phương án nhiều nước áp dụng ngày nay. Điểm thiết yếu của chính sách này là phải xây dựng được những ngôi nhà chống lũ cho người dân.

2 thầy trò sử dụng thuật toán để biến bản đồ từ thời cổ đại thành hình chụp rõ nét như bản đồ vệ tinh

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
2 thầy trò sử dụng thuật toán để biến bản đồ từ thời cổ đại thành hình chụp rõ nét như bản đồ vệ tinh
Nhìn vào để thấy sự thay đổi chóng mặt của đô thị hóa.

Nghệ nhân Zimbabwea biến lốp xe hơi cũ thành những đôi dép độc đáo

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Nghệ nhân Zimbabwea biến lốp xe hơi cũ thành những đôi dép độc đáo
Dù tạo ra một đôi giày thoải mái từ lốp xe hơi cũ nghe có vẻ phi thực tế, nhưng theo những gì Chitukutuku đang làm, quy trình này có vẻ khá đơn giản, chỉ mất chưa đầy 1 tiếng đồng hồ.

Chàng thanh niên mang hoài bão dọn sạch biển hợp tác cùng Microsoft, chế tạo tàu gom rác tự hành chạy bằng năng lượng Mặt Trời

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Chàng thanh niên mang hoài bão dọn sạch biển hợp tác cùng Microsoft, chế tạo tàu gom rác tự hành chạy bằng năng lượng Mặt Trời
Dự kiến, hai điểm đến tiếp theo của những hệ thống tàu này là Việt Nam và Cộng hoà Dominica.

Giới khảo cổ phát hiện hình vẽ mèo khổng lồ 2000 năm tuổi nằm ngay giữa sa mạc tại Peru

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Giới khảo cổ phát hiện hình vẽ mèo khổng lồ 2000 năm tuổi nằm ngay giữa sa mạc tại Peru
Theo đó, các nhà khảo cổ học đã bất ngờ phát hiện hình vẽ con mèo khổng lồ này khi đang cải tạo lối đi để du khách có thể dễ tới chiêm ngưỡng những bức hình khổng lồ tạo nên Nazca Lines bí ẩn và nổi tiếng.

Tìm xuống vùng biển sâu nhất đại dương, khoa học phát hiện sự thật đau lòng: Biến đổi khí hậu đang nghiêm trọng hơn bao giờ hết rồi

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Tìm xuống vùng biển sâu nhất đại dương, khoa học phát hiện sự thật đau lòng: Biến đổi khí hậu đang nghiêm trọng hơn bao giờ hết rồi
Có một xu hướng đáng ngại đang tồn tại dưới đáy đại dương, và khoa học đang tích cực tìm hiểu thêm.

Các nhà thiên văn học hóa giải bí ẩn về thiên hà chứa 99,99% vật chất tối

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Các nhà thiên văn học hóa giải bí ẩn về thiên hà chứa 99,99% vật chất tối
Nhiều khả năng đội nghiên cứu đưa nhận định cũ sẽ tính toán lại để tranh cãi bằng được rằng mình đúng. Chúng ta cùng "lót dép" chờ xem.

Phát hiện ra "siêu sức mạnh" mới của loài gấu nước: một lá chắn cực tím bằng huỳnh quang

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Phát hiện ra "siêu sức mạnh" mới của loài gấu nước: một lá chắn cực tím bằng huỳnh quang
Gấu nước vẫn chưa thôi làm chúng ta bất ngờ.

7 việc cực đơn giản nhưng nếu làm được, bạn đặc biệt hơn 90% dân số thế giới đấy

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
7 việc cực đơn giản nhưng nếu làm được, bạn đặc biệt hơn 90% dân số thế giới đấy
Hãy thử xem mình có phải là "của hiếm" của thế giới hay không nhé.

Giáo sư đại học Mỹ tuyên bố: Rất có thể chúng ta đang sống trong một thế giới giả lập

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Giáo sư đại học Mỹ tuyên bố: Rất có thể chúng ta đang sống trong một thế giới giả lập
Theo kết luận của giáo sư, tỉ lệ sống trong giả lập của chúng ta lên tới 50%.

6 ý nghĩa thực sự mỗi khi bạn cảm thấy "Deja vu" - hiện tượng rất nhiều người đã từng trải nghiệm mà không giải thích nổi

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
6 ý nghĩa thực sự mỗi khi bạn cảm thấy "Deja vu" - hiện tượng rất nhiều người đã từng trải nghiệm mà không giải thích nổi
Deja vu đến nay vẫn là một hiện tượng khoa học chưa thể giải thích. Dẫu vậy, nó vẫn mang đến những ý nghĩa nhất định.

Khoa học "đập hộp" hang động tách biệt khỏi thế giới suốt 5 triệu năm, và đây là những gì được tìm thấy

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Khoa học "đập hộp" hang động tách biệt khỏi thế giới suốt 5 triệu năm, và đây là những gì được tìm thấy
Một hang động bị đóng kín suốt 5,5 triệu năm, chỉ được tìm ra từ cách đây hơn 30 năm và đến nay mới chỉ có chưa đến 100 người được phép xuống thám hiểm.

Ai đã tạo ra thế giới kỳ lạ của "Nghìn lẻ một đêm"?

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Ai đã tạo ra thế giới kỳ lạ của "Nghìn lẻ một đêm"?
Nghìn lẻ một đêm là bộ sưu tập các truyện dân gian Trung Đông và Nam Á được biên soạn bằng tiếng Ả Rập trong thời đại hoàng kim Hồi giáo.

Sự kiện Dust Bowl: "Cơn bão đen" kéo dài 10 năm trên khắp Bắc Mỹ

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Sự kiện Dust Bowl: "Cơn bão đen" kéo dài 10 năm trên khắp Bắc Mỹ
Sự kiện Dust Bowl nổi bật với hiện tượng rất nhiều cơn bão và lốc hoành hành ở các đồng cỏ tại khu vực Bắc Mỹ và gây ra nhiều thiệt hại kinh khủng.

Cùng nghe thứ âm thanh tuyệt diệu của vũ trụ, được tạo ra từ loạt ảnh chụp Dải Ngân hà của NASA

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Cùng nghe thứ âm thanh tuyệt diệu của vũ trụ, được tạo ra từ loạt ảnh chụp Dải Ngân hà của NASA
NASA đã sử dụng quá trình chuyển hóa dữ liệu thành âm thanh để đem tới cách nhận thức về vũ trụ theo một cách hoàn toàn mới, đó là hé “âm thanh” của Dải Ngân hà.

Bất chấp “Bão Facebook" - quét tài khoản, không cho chạy quảng cáo, doanh nghiệp này vẫn có thể đạt 1000 đơn đặt hàng/ngày nhờ 3 việc sau

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Bất chấp “Bão Facebook" - quét tài khoản, không cho chạy quảng cáo, doanh nghiệp này vẫn có thể đạt 1000 đơn đặt hàng/ngày nhờ 3 việc sau
"Bão Facebook" đang là từ khoá hot trong thời gian gần đây trong cộng đồng thương mại điện tử và những doanh nghiệp nào có Facebook là kênh quảng cáo, khi bỗng dưng một ngày nhận được thông báo "tài khoản quảng cáo bị vô hiệu hoá", dù không vi phạm hoặc nhận được bất kỳ cảnh báo nào.

Điều gì sẽ xảy ra nếu hai khối rác không gian va chạm vào nhau?

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Điều gì sẽ xảy ra nếu hai khối rác không gian va chạm vào nhau?
Hiệu ứng Domino có thể tạo ra lớp mảnh vỡ không thể xuyên thủng, giam giữ chúng ta trên Trái đất vĩnh viễn.

10 sai lầm hay mắc phải trong việc dọn dẹp nhà cửa

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
10 sai lầm hay mắc phải trong việc dọn dẹp nhà cửa
Trong quá trình dọn dẹp và chăm sóc nhà cửa, chúng ta thường mắc phải những sai lầm không chỉ gây hại cho những đồ vật xung quanh mà còn cho chính bản thân chúng ta.

Phân tích đá Mặt Trăng cho thấy nhà chị Hằng từng phát ra từ trường, và nhờ nó sự sống trên Trái Đất mới xuất hiện

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Phân tích đá Mặt Trăng cho thấy nhà chị Hằng từng phát ra từ trường, và nhờ nó sự sống trên Trái Đất mới xuất hiện
Lấy được mẫu đá từ hai cực của Mặt Trăng, ta sẽ biết rõ khẳng định này là đúng hay sai.

Sử dụng năng lượng Mặt Trời, thiết bị này lấy được nước từ không khí khô hanh như sa mạc

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Sử dụng năng lượng Mặt Trời, thiết bị này lấy được nước từ không khí khô hanh như sa mạc
Toàn bộ hệ thống chỉ nặng 7kg.

Bay liên tục 13.000 km không cần nghỉ, loài chim 'máy bay phản lực' lập kỷ lục vô tiền khoáng hậu

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Bay liên tục 13.000 km không cần nghỉ, loài chim máy bay phản lực lập kỷ lục vô tiền khoáng hậu
Bay hơn 12.000km từ Alaska đến New Zealand trong 11 ngày không ngừng nghỉ, một con chim choắt mỏ thẳng đuôi vằn xác lập một kỷ lục vô tiền khoáng hậu trong thế giới động vật.

Đột phá: lần đầu tiên khoa học đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Đột phá: lần đầu tiên khoa học đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng
"Trạng thái siêu dẫn" vẫn là mục tiêu của khoa học vật chất suốt nhiều thập kỷ nay, và chúng ta đã đi được nửa chặng đường với đột phá mới.

Não sôi lên, hộp sọ nổ tung, cơ bắp bốc hơi và mô bị thủy tinh hóa, khoảnh khắc bị núi lửa hủy diệt còn kinh hoàng hơn địa ngục

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Não sôi lên, hộp sọ nổ tung, cơ bắp bốc hơi và mô bị thủy tinh hóa, khoảnh khắc bị núi lửa hủy diệt còn kinh hoàng hơn địa ngục
Núi lửa là một vết đứt gãy trên lớp vỏ của một hành tinh, như là Trái Đất cho phép dung nham, tro núi lửa, và khí thoát ra từ một lò magma ở dưới bề mặt.

Khoa học tìm ra giới hạn trên của tốc độ âm thanh: 36 km/s

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Khoa học tìm ra giới hạn trên của tốc độ âm thanh: 36 km/s
Trên lý thuyết, âm thanh truyền qua vật liệu hydro kim loại (mới chỉ tồn tại trên lý thuyết) sẽ có tốc độ cao nhất, gần với mốc 36 km/s.

4 lý do khiến TMĐT ngày càng thu hút tín đồ công nghệ

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
4 lý do khiến TMĐT ngày càng thu hút tín đồ công nghệ
Với hàng loạt ưu đãi độc quyền hấp dẫn, cam kết xuất xứ và chính sách hậu mãi “sang xịn”, sự bùng nổ đơn hàng công nghệ trong những Lễ Hội mua sắm đã và đang chứng tỏ vị thế của hệ thống gian hàng chính hãng trên TMĐT trong lòng fan công nghệ.

Nếu không ngửi được 2 mùi này thì nhiều khả năng bạn đã mắc phải COVID-19

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Nếu không ngửi được 2 mùi này thì nhiều khả năng bạn đã mắc phải COVID-19
Mất khứu giác và vị giác là một trong những triệu chứng do coronavirus được báo cáo phổ biến nhất, và cũng là một trong những dấu hiệu rõ ràng nhất về sự hiện diện của virus SARS-CoV-2.

Đây là lý do tại sao ta nên xây cơ sở hạ tầng internet lượng tử trên quỹ đạo

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Đây là lý do tại sao ta nên xây cơ sở hạ tầng internet lượng tử trên quỹ đạo
Nghiên cứu mới chỉ ra rằng với một dàn 400 vệ tinh lượng tử, ta sẽ "dễ dàng" có được internet lượng tử toàn cầu.

6 dấu hiệu cho thấy nhà bạn có vấn đề về điện, cần khắc phục 'càng sớm càng tốt'

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
6 dấu hiệu cho thấy nhà bạn có vấn đề về điện, cần khắc phục càng sớm càng tốt
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hầu hết các ngôi nhà không tuân theo các biện pháp an toàn được khuyến nghị để ngăn ngừa điện giật và hỏa hoạn, tuy nhiên một số dấu hiệu dễ nhận thấy có thể giúp tìm ra vấn đề trước khi mọi thứ vượt khỏi tầm tay.

Mổ xẻ trạm gốc 5G Huawei mới thấy công ty Trung Quốc cần linh kiện Mỹ đến mức nào

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Mổ xẻ trạm gốc 5G Huawei mới thấy công ty Trung Quốc cần linh kiện Mỹ đến mức nào
Gần 30% giá trị trạm gốc 5G của Huawei thuộc về các linh kiện Mỹ, hầu hết trong số đó là các con chip tối quan trọng cho việc xử lý tín hiệu radio, điều khiển nguồn năng lượng cũng như chip nhớ.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat