Sống đẹp
Văn hóa Sự kiện
Tiktok
Hợp kim đất hiếm mới do các nhà khoa học Trung Quốc phát triển có thể làm lạnh gần độ không tuyệt đối mà không cần heli-3, mở ra bước ngoặt cho công nghệ lượng tử.
SCMP đưa tin các nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa công bố một hợp kim đất hiếm mới với khả năng làm lạnh sâu, hiệu quả. Hợp kim này có thể giúp quốc gia này thoát khỏi nhiều thập kỷ phụ thuộc vào heli-3, đồng thời tạo ra cú hích lớn trong cuộc đua toàn cầu phát triển máy tính lượng tử và các thiết bị dò siêu nhạy.
Bước tiến xuất hiện đúng thời điểm Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến Mỹ (DARPA) đang ráo riết tìm kiếm công nghệ tương tự. Chưa đầy 2 tuần sau khi DARPA phát đi lời kêu gọi khẩn cấp phát triển hệ thống làm lạnh dạng mô-đun không dùng heli-3 cho các công nghệ lượng tử và quốc phòng thế hệ mới, các nhà khoa học Trung Quốc đã đưa ra câu trả lời.
Theo Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), hợp kim mới có tiềm năng sản xuất hàng loạt. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công mô-đun làm lạnh kim loại tinh khiết dựa trên vật liệu này. Mô-đun có thể đạt nhiệt độ rất gần độ không tuyệt đối mà không cần bất kỳ bộ phận chuyển động nào.
Trong vật lý, nhiệt độ thấp nhất có thể đạt được là 0 kelvin (âm 273,15 độ C, tương đương âm 459,67 độ F) và được gọi là “độ không tuyệt đối”. Khi tiến gần ngưỡng này, vật liệu bộc lộ những tính chất đặc biệt như heli lỏng mất ma sát, thủy ngân trở thành siêu dẫn, mở đường cho nhiều nghiên cứu lượng tử tiên tiến.
Hiện nay, để đạt mức nhiệt cực thấp này, giới khoa học chủ yếu sử dụng kỹ thuật làm lạnh pha loãng và phải phụ thuộc vào heli-3. Tuy nhiên, đây là đồng vị hiếm mà Trung Quốc phải nhập khẩu, nguồn cung chủ yếu gắn với các chương trình vũ khí hạt nhân tại Mỹ, Nga và các nhà máy điện hạt nhân dân sự ở Canada.
Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature ngày 11/2 vừa qua, nhóm khoa học cho biết họ đã áp dụng phương pháp làm lạnh khử từ đoạn nhiệt (ADR) – kỹ thuật làm lạnh trạng thái rắn. Về nguyên lý, hợp kim từ tính được đặt trong môi trường nhiệt độ thấp sẵn có, sau đó chịu tác động của từ trường khiến các “nam châm” vi mô bên trong sắp xếp đồng nhất, giải phóng nhiệt ra ngoài. Khi hợp kim được cách ly và từ trường bị loại bỏ, các cấu trúc này trở lại trạng thái hỗn loạn, hấp thụ nhiệt và tiếp tục hạ nhiệt độ của vật liệu.
Thách thức lớn nhất của phương pháp này nằm ở độ dẫn nhiệt kém của vật liệu truyền thống. Dù tự làm lạnh tốt, chúng khó truyền lạnh hiệu quả ra môi trường xung quanh.
Nhóm nghiên cứu từ Viện Vật lý Lý thuyết, Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì và Đại học Giao thông Thượng Hải đã tìm ra lời giải cho vấn đề này bằng hợp chất đất hiếm EuCo2Al9 (ECA). Vật liệu này có độ dẫn nhiệt tương đương kim loại, cho phép truyền lạnh hiệu quả hơn.
Theo CAS, ADR sử dụng ECA đạt nhiệt độ tối thiểu 106 millikelvin – mức kỷ lục với vật liệu kim loại. Đồng thời, ở nhiệt độ cực thấp, độ dẫn nhiệt của ECA cao hơn từ 1-2 bậc độ lớn so với vật liệu làm lạnh từ tính truyền thống, giúp vượt qua nút thắt về khả năng khai thác công suất làm lạnh.
Chia sẻ thêm về nghiên cứu mới, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cho biết mô-đun hiệu suất cao có thể cung cấp nguồn làm lạnh ổn định, linh hoạt cho chip lượng tử, cũng như hỗ trợ các dự án thám hiểm không gian quy mô lớn nhờ hệ thống làm lạnh tự chủ. Đây cũng là một giải pháp giúp Trung Quốc có thể chấm dứt sự phụ thuộc vào heli-3.
Theo dõi Văn Hóa Sự Kiện trên
