Những ý tưởng này nghe có vẻ giống khoa học viễn tưởng, nhưng một ngày nào đó, chúng có thể thành hiện thực nhờ một loại vật liệu đặc biệt gọi là chất siêu dẫn. Chất siêu dẫn là vật liệu có khả năng dẫn điện mà không có điện trở, nghĩa là không có năng lượng bị mất dưới dạng nhiệt.
Điều này khiến chúng cực kỳ hiệu quả, nhưng có một điều đáng lưu ý: tất cả chất siêu dẫn đã biết chỉ hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, như nhiệt độ đóng băng gần bằng độ 0 tuyệt đối hoặc áp suất rất cao. Vì điều này, chúng đắt tiền và khó sử dụng trong công nghệ hằng ngày.
Cho đến nay, chất siêu dẫn được dùng trong các máy móc công nghệ cao như máy quét MRI, máy gia tốc hạt, tàu đệm từ. Các nhà khoa học hy vọng, một ngày nào đó, chất siêu dẫn mới sẽ rẻ và dễ sử dụng, mở ra hướng đi cho những tiến bộ trong giao thông vận tải, năng lượng và điện tử.
Giờ đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Columbia, Hoa Kỳ có thể đưa giấc mơ đó tiến gần hơn một bước. Các nhà nghiên cứu khám phá ra cách làm cho một vật liệu gọi là vonfram diselenide hoạt động giống như một chất siêu dẫn.
Vật liệu này được biết đến có những đặc tính độc đáo, nhưng đây là lần đầu tiên các nhà khoa học có thể biến nó thành chất siêu dẫn bằng cách thay đổi cấu trúc của nó. Bí mật nằm ở cách sắp xếp các nguyên tử. Vonfram diselenide được tạo thành từ các lớp phẳng, giống tinh thể, chỉ dày một hoặc hai nguyên tử.
Nhóm nghiên cứu xếp chồng hai lớp này lên nhau và xoay một lớp chỉ năm độ. Sau đó, họ làm lạnh vật liệu xuống khoảng -2730C, chỉ cao hơn độ 0 tuyệt đối một chút. Khi họ thêm điện tích, các electron chạy qua vật liệu với tốc độ kinh ngạc, nhanh hơn nhiều so với kim loại thông thường. Lúc đó họ biết rằng, nó trở thành chất siêu dẫn.
Bước đột phá này, dựa trên công trình trước đó với vật liệu siêu mỏng khác gọi là graphene. Các nhà khoa học phát hiện, việc xoắn hai lớp graphene ở một góc nhất định cũng tạo ra siêu dẫn. Nhóm nghiên cứu của Đại học Columbia muốn biết liệu cách này có hiệu quả với vật liệu khác ngoài graphene hay không, kết quả là có.
Mặc dù vonfram diselenide vẫn cần phải cực lạnh để hoạt động như một chất siêu dẫn, nhưng khám phá này là một bước tiến lớn. Nó cung cấp cho các nhà khoa học những manh mối có giá trị về cách chất siêu dẫn hoạt động và cách thiết kế các vật liệu có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng trong tương lai.
Chất siêu dẫn hoạt động trong điều kiện thực tế hằng ngày sẽ biến đổi thế giới. Nó có thể dẫn đến lưới điện hiệu quả hơn, thiết bị y tế tốt hơn, thiết bị điện tử nhanh hơn, hệ thống giao thông tiên tiến hơn. Mặc dù cần nhiều nghiên cứu hơn nữa, nhưng nhóm nghiên cứu tại Đại học Columbia tin rằng khám phá của họ có thể là chìa khóa mở ra tương lai này, mang lại hy vọng chất siêu dẫn sẽ không chỉ mạnh mẽ mà còn giá cả phải chăng.
