Tham dự Tech Lounge

Tham dự Tech Lounge


Cuối cùng thì các nhà khoa học đã lý giải được bí ẩn hơn 30 năm qua về nguồn gốc của tính siêu dẫn

ND Minh Đức
18/6/2014 2:53Phản hồi: 85
Cuối cùng thì các nhà khoa học đã lý giải được bí ẩn hơn 30 năm qua về nguồn gốc của tính siêu dẫn
tinhte_vat_lieu_sieu_dan.png
Cấu trúc của đồng oxit ở trạng thái siêu dẫn

Các nhà khoa học tại Đại học Cambridge vừa tuyên bố đã có thể lý giải được bí ẩn tồn tại trong suốt 30 năm qua nhằm tìm ra loại vật liệu siêu dẫn có thể hoạt động ở nhiệt độ cao. Bằng việc khám phá ra bản chất của đặc tính siêu dẫn, giờ đây các nhà khoa học đã có cơ sở vững chắc nhằm tìm kiếm thêm các loại vật liệu khác cũng có tính chất tương tự nhưng có thể hoạt động ở nhiệt độ cao. Nói cách khác, giải quyết được câu hỏi trên đã mở đường cho sự phát triển của hàng loạt lĩnh vực từ thiên văn học cho đến khoa học máy tính, từ xe lửa đệm từ trường đến các siêu máy tính trong tương lai không xa.

Trong báo cáo vừa được đăng tải trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu đã tiết lộ rằng đặc tính siêu dẫn xuất hiện là do các cặp electron bên trong vật liệu bị xoắn lại dưới tác động của sóng mật độ điện tích hoặc sự hình thành nên các gợn sóng electron.

Hiện tượng siêu dẫn được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1911 bởi nhà khoa học Heike Kamerlingh Onnes trong quá trình thực hiện thí nghiệm nhằm khảo sát các thuộc tính của kim loại ở nhiệt độ thấp. Siêu dẫn là 1 hiện tượng xảy ra ở một số vật liệu có điện trở bằng 0. Trong đa số các trường hợp, đặc tính siêu dẫn sẽ xuất hiện khi hạ nhiệt độ của vật liệu xuống gần âm 273 độ C. Những loại vật liệu sở hữu tính chất trên được gọi là chất siêu dẫn ở nhiệt độ thấp.

Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số loại vật liệu có đặc tính siêu dẫn ở nhiệt độ cao hơn (vào khoảng âm 135 độ C). Các loại vật liệu này sẽ rất hữu ích trong công nghệ hiện đại và hứa hẹn sẽ được áp dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất chính là cho đến nay các nhà khoa học vẫn chưa có hiểu biết nhiều về loại vật liệu này.


Tiến sĩ Suchitra Sebastian, chủ nhiệm nhóm nghiên cứu tại Cambridge cho biết: "Một vấn đề lớn nhất với chất siêu dẫn nhiệt độ cao chính là chúng ta vẫn chưa tìm ra được nó. Nguyên nhân ở đây là chúng ta chưa thật sự hiểu được thành phần nào trong vật liệu đã thúc đẩy sự xuất hiện của tính siêu dẫn ở nhiệt độ cao."

Không giống như các thiết bị điện tử thông thường, dòng điện trong chất siêu dẫn là dòng dịch chuyển của các cặp electron được liên kết chặt chẽ với nhau. Với cấu tạo này, các electron có thể di chuyển một cách trơn tru trong vật liệu và không hề có sự xuất hiện của điện trở. Ngược lại, nếu electron chỉ tồn tại lẻ loi một mình, dòng dịch chuyển sẽ trở nên hỗn loạn và thường xuyên va vào nhau, chính điều này đã tạo nên điện trở cho vật liệu. Do đó, chỉ cần đặt vật liệu siêu dẫn trong 1 nhiệt độ thích hợp, nó sẽ thể hiện tính chất siêu dẫn với độ dẫn điện hoàn hảo và hầu như không hề có điện trở.

Các nhà khoa học biết rằng phải có một thứ gì đó bên trong các vật liệu siêu dẫn hoạt động như chất kết dính nhằm ghép nên các cặp electron. Dù vậy, từ trước đến nay các nhà khoa học vẫn chưa biết thứ thần bí đó là gì? Tất cả những gì các nhà nghiên cứu biết được chính là "loại keo dán" nói trên sẽ bị suy yếu nếu như tăng nhiệt độ hoặc lực từ trường của vật liệu. Khi đó, các cặp electron bị tách ra và tính siêu dẫn sẽ bị mất đi.

Chính vì vậy, hướng tiếp cận của các nhà khoa học tại Cambridge là tìm hiểu nguyên lý của quá trình ngược lại nhằm tìm ra nguyên nhân dẫn đến sự ghép đôi của các electron. Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã thực hiện thí nghiệm với các loại vật liệu đang trong trạng thái không siêu dẫn.

Tiến sĩ Sebastian chia sẻ: "Chúng tôi cố gắng tìm hiểu loại tương tác nào đang xảy ra bên trong vật liệu trước khi các electron bắt cặp với nhau bởi đây chính là mấu chốt vấn đề. Một khi các electron đã được ghép đôi với nhau, chúng ta rất khó xác định được điều gì đã xảy ra. Tuy nhiên, nếu chúng ta có thể phá vỡ liên kết và chia cắt các electron, chúng ta có thể thấy được toàn bộ quá trình hoạt động của các electron. Đây chính là phương pháp để hiểu được hiện tượng siêu dẫn đến từ đâu?"

Trước đây, các nhà nghiên cứu đã biết được rằng trong phần lớn vật liệu, tính siêu dẫn có xu hướng bị phá hủy bởi các tác nhân bên ngoài như nhiệt độ hay từ trường. Nếu hiểu được bản chất của điều này sẽ tìm ra cách ngược lại để kiểm soát các tác nhân ở trạng thái bình thường và tạo ra siêu dẫn. Bằng cách sử dụng một trường từ tính cực mạnh, nhóm nghiên cứu đã có thể loại bỏ tính siêu dẫn của loại vật liệu mang tên cuprate, một chất siêu dẫn có nguồn gốc từ oxit đồng.

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã có thể xác định được nguồn gốc của các cặp electron trong trạng thái siêu dẫn của vật liệu. Theo đó, một kết quả đáng ngạc nhiên chính là cặp electron được hình thành từ một lực liên kết hết sức yếu mà không phải là liên kết mạnh như các dự đoán trước đây. Trạng thái ghép cặp electron có nguồn gốc từ trạng thái uốn cong của các electron bởi tác dụng của sóng mật độ điện tích.

Theo tiến sĩ Sebastian: "Thông qua việc xác định được nguồn gốc của hiện tượng siêu dẫn, chúng tôi hoàn toàn hy vọng có thể tìm ra thêm nhiều loại vật liệu có tính siêu dẫn ở nhiệt độ cao hơn trước đây, thậm chí là ngay ở nhiệt độ phòng. Điều này cho phép ứng dụng loại vật liệu đặc biệt này trên phạm vi rộng rãi hơn ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Từ đó có thể phát triển những sản phẩm công nghệ cao dựa trên tính chất siêu dẫn mang lại điển hình như các thế hệ siêu máy tính của tương lai."

Quảng cáo

85 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

mailcuathi
ĐẠI BÀNG
10 năm
rất là có ích.
tuyệt vời từ -273 lên 30₫C 😃
QPR
TÍCH CỰC
10 năm
Vậy gọi là e-les hay gọi là e-gay?>>>😃
@QPR E có âm tính, chắc là e les
thuandelma
ĐẠI BÀNG
10 năm
@QPR Vậy gay với les siêu cấp hơn nguời bình thuờng hehe
hoangdc79
ĐẠI BÀNG
10 năm
nghe rồi nhưng ko biết ứng dụng vào cái gì nhỉ? có thêm một số thí dụ thì dễ hiểu hơn
@TUTEBO Sao lại vỡ mồm. Đơn giản thế má cũng không hiểu được. Dòng điện còn sau khi ngắt nguồn chỉ khoảng vài giây. Bạn muốn ngừng thì ngắt điện sơm hơn bình thường một chút. Ok chứ, Người ta đã tính hết rồi @@@@@@@@
@TUTEBO THì đúng rồi. Thì sao. Vấn đề mình nói là chỗ câu trả lời của bạn không đúng. Chất siêu dẫn dùng để làm cho dây dẫn nhỏ bằng sợi chỉ là không hợp lý. THế thôi
@Linhlinh1992 Thế mình hỏi bạn nếu có chất siêu dẫn thì người ta nâng điện thế lên hàng trăm kv để làm gì vừa tốn tiền mua thiết bị nâng áp ở đầu và hạ áp ở cuối? Bạn thử tưởng tượng một sợi dây bằng sợi chỉ mà cho dòng điên hàng triệu hàng tỉ ampe thì cần gì phải nâng áp(hiện nay nếu dẫn bằng dây dẫn đồng thì cưởng độ khoảng từ 2-10 ampe trên mm2 tiết diện thôi) . Hoạ trăng nó được bao bọc bởi chất liệu bảo vệ khỏi tác nhân môi trường.
nvkhoi123
ĐẠI BÀNG
10 năm
@hoangquocdiep Siêu dẫn nó cũng có điện áp giới hạn mà, khi điện áp vượt mức giới hạn nó không còn siêu dẫn nữa.
Đọc xong vẫn ko hiểu gì
10 năm xa rời sách vật lý là ko còn chữ gì trong đầu
Hay như toán mà bây h còn giải đc phương trình bậc 2 là chết liền
Có nhớ delta hay công thức nghiệm x1 x2 thế nào đâu 😁
@yudhoyono các tờ sờ còn đau đầu nữa là mình hiểu.
hóng động cơ vĩnh cửu 😃
xuanbang269
ĐẠI BÀNG
10 năm
@nguyenhuuthuan không liên quan
softwind
ĐẠI BÀNG
10 năm
dẫn điện bình thường: electron di chuyển đơn lẽ, có sự va chạm giữa chúng gây ra điện trở -> giảm tốc độ truyền dẫn
siêu dẫn: electron di chuyển theo cặp đôi, ko có sự va chạm nên ko có điện trở -> truyền dẫn siêu hơn
😃
tận tới 30 năm mới tìm ra.nước ngoài kém thật 😁
Sự di chuyển của hạt higgs hình thành nên khối lượng, sự dịch chuyển của e hình thành điện trở, việc tạo ra các chất siêu dẫn, siêu nhẹ sớm thành hiện thực rồi.
Thế này thì cắm cục cpu vào 1 phút , máy chạy đc 10 phút , do điện Ko tiêu hao, đáng ly là chạy mãi mãi , nhưng do cục cpu tỏa cmn nhiệt nên chạy dc 10p, khỏi mua cục usp


Sent from my iPad using Tinhte.vn
rickstei
TÍCH CỰC
10 năm
@dmt4ukhw4 Sai rồi. Vô máy còn chuyển hoá điện thành năng lượng khác mà. Như thành ánh sáng bởi màn hình, cơ năng của quạt chứ sao k hao. Hao ít thì được.
Cái này sẽ giúp có được các thiết bị ít bị nóng lên 😁
lanhxc2
ĐẠI BÀNG
10 năm
@rickstei Khi dùng vật liệu siêu dẫn chắc k cần quạt đâu, k có điện trở thì k sinh nhiệt, cần quạt để làm gì?
rickstei
TÍCH CỰC
10 năm
@lanhxc2 bậy. cái đó mình ví dụ cho bạn bên trên hiểu mà
Việc có ý nghĩa quan trọng nhất đối với siêu dẫn cho anh em Tinh Tế là máy tính chạy bằng siêu dẫn hiệu suất gấp hơn trăm lần máy tính mà chúng ta đang chơi :v
kiểu này nobel rồi ;))
30 năm là quá ngắn cho 1 công trình kiểu này
siêu dẫn hết thì không có bàn ủi, nồi cơm điện...
mvh02121993
ĐẠI BÀNG
10 năm
@vanvuongteach cái đó quá đơn giản, muốn nóng lên nhanh thì dùng điện trở cao lên vật liệu đó thôi, hoặc làm như là chưa có vật liệu siêu dẫn như bây giờ nè :p
Thật khó hình dung, nhưng với vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao thì có thể hy vọng thiết bị điện tử (smart phone, máy tính,.....) không cần có thiết bị xạc pin đi theo....
lanhxc2
ĐẠI BÀNG
10 năm
@vietthuongtinhte Màn hình vẫn cần năng lượng để phát sáng chứ pa
3H&L
TÍCH CỰC
10 năm
Nhờ có công trình này mà giờ chúng ta có thể dễ dàng câu hỏi vớ vẩn nhất mọi thời đại là "sao phải xoắn?", đơn giản "xoắn" là để trở thành siêu dẫn 😆


Sent from my iPhone using Tinhte.vn
tương lai đien lưới chỉ là 10v chứ ko phải 220v như hiện nay


Gửi từ iPhone của tôi sử dụng Tinhte.vn
Cái này cô giáo giải thích từ năm ngoái r ==
😁 Các bác chơi dàn-Hi-end thích điều này !

Mình rất thích cái đoạn tư duy nghịch: Thay vì, đâm đâm tìm hiểu xem cái gì kiến các hạt điện tích 'bắt cặp' với nhau, thì họ lại tìm cách 'chia ly tình yêu' của tụi nó. Để từ đó, hiểu được bản chất của cái 'loại keo con voi' kia.
Mặc dù đọc xong đéo hiểu gì nhưng cũng cảm ơn thớt vì em học đọc sách cũng vẫn đéo hiểu =))

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019