Phát hiện trạng thái mới của vật chất có thể tạo nên bước đột phá cho ngành năng lượng

Trong quá trình nghiên cứu 3 trạng thái rắn, lỏng và khí, một nhóm các nhà khoa học đã tìm ra một trạng thái mới của vật chất, đặc biết là ứng dụng của nó có thể làm thay đổi hoàn toàn ngành năng lượng trong tương lai.

Trong các trường hợp thông thường, chúng ta dễ dàng phân biệt được các trạng thái rắn, lỏng, khí chỉ bằng mắt thường. Tuy nhiên, có những trường hợp rất khó có thể phân biệt được nếu như không phân tích kỹ càng.

Nhóm nghiên cứu của nhà hóa học Kosmas Prassides đến từ Đại học Tokohu tại Nhật Bản, gồm các nhà vật lý học, hóa học, khoa học vật liệu, đã tiến hành nghiên cứu 3 loại vật chất khác nhau là tia plasma, chất keo dính và khí ngưng tụ Bose–Einstein (BEC), để có thể hiểu rõ hơn về tính chất của từng trạng thái, bao gồm cả mật độ vật chất, thành phần hóa học và tính dẫn điện.

Trong quá trình nghiên cứu này, các nhà khoa học đã phát hiện ra một trạng thái vật chất có những tính chất vô cùng đặc biệt là các tính chất cách điện, chất siêu dẫn, kim loại và nam châm.

Kết quả của nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Science Advances.

Các nhà khoa học tạo ra loại vật chất mới này bằng cách sắp xếp tinh thể carbon 60 phân tử hình cầu với các nguyên tử rubidium, một loại kim loại kiềm. Sau đó họ có thể kiểm soát trạng thái của vật chất mới này bằng cách thêm hoặc bớt các nguyên tử rubidium, do đó sẽ làm thay đổi tính chất cơ bản của loại vật chất ban đầu.

Bằng cách thay đổi tính chất này, các nhà khoa học có thể biến từ vật chất rắn thành lỏng bằng cách đánh bật các nguyên tử ra khỏi cấu trúc vững chắc của vật chất ban đầu. Từ đó khiến cho liên kết giữa các nguyên tử còn lại lỏng lẻo hơn và làm cho nó bị thay đổi trạng thái.

Trong quá trình điều chỉnh đó, các nhà khoa học phát hiện ra họ có thể chuyển đổi từ loại vật liệu cách điện ban đầu thành một chất siêu dẫn. Quá trình biến đổi này còn được gọi là hiệu ứng Jahn-Teller , phát hiện lần đầu tiên vào năm 1937, và họ cũng sử dụng tên gọi này để đặt cho loại vật liệu mới tìm thấy.

Vật liệu Jahn-Teller là một chất siêu dẫn mới mà các nhà khoa học đã tìm kiếm trong vòng nhiều thập kỷ qua. Một chất siêu dẫn là chất có khả năng vận chuyển dòng điện tích với hiệu năng cao, cao hơn cả các vật liệu dẫn điện như đồng hoặc nhôm, vì chúng vẫn có trở kháng. Trở kháng này khiến cho điện năng bị tiêu hao.

Trước đó, các nhà khoa học đã tạo ra được những loại vật liệu siêu dẫn, tuy nhiên chúng chỉ có tính chất này ở điều kiện đặc biệt như nhiệt độ cực lạnh, nên rất khó để có thể sử dụng các loại vật liệu này trong điều kiện bình thường.

Chính vì vậy mà Jahn-Teller sẽ đóng vai trò rất quan trọng nếu được đưa vào thực tiễn. Đây cũng là lần đầu tiên chúng ta có thể biến từ một chất cách điện thành một vật liệu siêu dẫn trong điều kiện bình thường. Nhờ đó chúng ta có thể loại bỏ hoàn toàn sự lãng phí điện năng không cần thiết. Đó chính là bước đột phá mới của ngành năng lượng trong tương lai.

Theo GenK