Phát hiện kim loại dẫn điện nhưng không dẫn nhiệt, phá vỡ định luật cơ bản nhất của vật lý


(Ảnh: Internet)
Junqiao Wu, trưởng nhóm nghiên cứu, chia sẻ.


Nhóm nghiên cứu đang tiến hành thí nghiệm tại ĐH California ở Berkeley. (Ảnh: Internet)


Tính chất này không chỉ thay đổi vốn hiểu biết của chúng ta về các chất dẫn, mà còn đặc biệt hữu dụng khi có thể được sử dụng để chuyển đổi nhiệt năng thất thoát từ động cơ và thiết bị ngược trở lại thành điện năng, hay thậm chí tạo ra các tấm phủ kính cửa sổ chống nắng tốt hơn vào mùa hè.


Tuy các nhà nghiên cứu đã biết đến nhiều loại vật chất khác có khả năng dẫn điện tốt hơn dẫn nhiệt, nhưng tính chất này mới chỉ được quan sát tại mức nhiệt âm hàng trăm độ C, như vậy không cách nào ứng dụng trong thực tiễn. Trái lại, VO2 thường tồn tại dưới dạng một chất dẫn tại mức nhiệt ấm áp bên trên nhiệt độ phòng, do đó có tính thực tiễn cao hơn.


Để tìm ra tính chất mới lý thú này, nhóm nghiên cứu quan sát cách thức hạt electron chuyển động bên trong mạng tinh thể VO2, và đo lường lượng nhiệt năng sản sinh trong quá trình này.



Phát hiện kim loại dẫn điện nhưng không dẫn nhiệt, phá vỡ định luật cơ bản nhất của vật lý
(Ảnh: Internet)
Ngạc nhiên thay, họ phát hiện độ dẫn nhiệt đến từ sự chuyển động của các hạt electron trong VO2 nhỏ hơn 10 lần so với được dự đoán bởi Định luật Wiedemann-Franz.

Nguyên nhân là do các hạt electron trong VO2 chuyển động khá đồng đều. Các hạt electron chuyển động hòa hợp với nhau, giống như đang diễu hành, thay vì các hạt đơn lẻ “mạnh ai người nấy đi” trong kim loại thông thường. Nhiệt được sinh ra nhờ vào chuyển động nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên vật chất. Ở các kim loại thông thường, nhiệt được truyền dẫn hiệu quả bởi có rất nhiều hình dạng vi mô khác nhau để các hạt electron đơn lẻ có thể nhảy giữa. Trái lại, ở VO2, hình thức chuyển động kiểu diễu hành, có tính phối hợp rất đồng đều giữa các hạt electron bên trong sẽ cản trở sự truyền nhiệt vì có ít hình dạng khả thi hơn để các hạt electron nhảy ngẫu nhiên ở giữa.


Điều thú vị là, khi các nhà nghiên cứu trộn VO2 với các chất liệu khác, họ có thể tinh chỉnh cả lượng điện năng lẫn nhiệt năng VO2 có thể truyền dẫn, và với đặc điểm này VO2 sẽ trở nên cực kỳ hữu dụng trong các ứng dụng tương lai. Lấy ví dụ, khi thêm kim loại Vonfram vào VO2, họ đã hạ thấp mức nhiệt độ tại đó VO2 chuyển rắn, đồng thời tăng cường tính dẫn nhiệt. Có nghĩa là VO2 có thể giúp tản nhiệt khỏi một hệ thống, bởi nó chỉ dẫn nhiệt khi cán một mốc nhiệt độ nhất định. Trước khi đạt mức nhiệt đó, nó sẽ là một chất cách nhiệt.


VO2 còn có một tính chất đặc thù: trong suốt tại mức nhiệt khoảng 30 độ C, nhưng khi vượt quá 60 độ C, nó sẽ phản xạ ánh sáng tia hồng ngoại nhưng vẫn cho phép ánh sáng khả kiến đi xuyên qua. Vậy nên nó thậm chí có thể được dùng làm lớp phủ kính cửa sổ nhằm giảm nhiệt độ phòng vào mùa hè mà không cần đến điều hòa.



Hình trên: dưới mức nhiệt 30 độ C, VO2 cho phép ánh sáng khả kiến và ánh sáng tia hồng ngoại đi xuyên qua. Hình dưới: trên 60 độ C, VO2 sẽ phản xạ ánh sáng tia hồng ngoại nhưng vẫn cho phép ánh sáng khả kiến đi xuyên qua. (Ảnh: Internet)

“Chất liệu này có thể giúp cân bằng nhiệt độ. Bằng cách tinh chỉnh độ dẫn nhiệt phù hợp, VO2 có thể tản nhiệt hiệu quả, tự động vào mùa hè nóng bức do có độ dẫn nhiệt cao, cùng lúc ngăn chặn tình trạng hao nhiệt vào mùa đông do có độ dẫn nhiệt thấp tại mức nhiệt độ thấp hơn”, nhà nghiên cứu tên Fan Yang cho biết.


Cấn tiến hành thêm nhiều nghiên cứu trước khi thương mại hóa chất liệu này, nhưng thật thú vị khi biết rằng các tính chất kỳ dị, hữu ích của nó tồn tại ở mức nhiệt độ phòng.


Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Science.


Quý Khải (theo Sciene Alert)



Từ khoá : CDATA, Khoa học, Công Nghệ

TIN LIÊN QUAN

Công nghệ sạc pin từ nhiệt độ cơ thể cho các thiết bị đeo tay

Trong tương lai bạn sẽ không phải lo lắng về pin các thiết bị đeo thay như smartwatch .

Phát hiện đặc tính mới của siêu dẫn có thể thay đổi thế giới

Siêu dẫn sẽ hiện thực hóa những giấc mơ như tàu cao tốc 1.200km/h của Tesla, hay đơn giản là ván trượt bay lơ lửng của Lexus.

Loài cá nhiệt đới di cư về vùng cực vì biến đổi khí hậu

Các nhà nghiên cứu mới đây đã tiến hành điều tra một số loài cá sống ở vùng nhiệt đới và phát hiện bất ngờ cho thấy, chúng đang có dấu hiệu rời bỏ vùng nước ấm quen thuộc để di chuyển lên các vùng nước lạnh ở vùng cực.

Lần đầu tiên tạo thành công tính siêu dẫn cho vật liệu thường

Lần đầu tiên trong lịch sử ngành vật lý, các nhà khoa học đã tạo được tính siêu dẫn (khả năng dẫn điện với điện trở bằng 0) cho một vật liệu thông thường.

Chế tạo thành công Pin mặt trời siêu nhẹ

Các nhà khoa học Mỹ phát minh loại pin quang điện siêu mỏng và siêu nhẹ, có thể đặt trên đỉnh những bong bóng xà phòng mà không làm vỡ chúng.

Công nghệ phát hiện ung thư phổi bằng cách đo nhiệt độ hơi thở

Việc chuẩn đoán úng thư phổi trở lên đơn giản hơn nhờ công nghệ phát hiện ung thư phổi bằng cách đo nhiệt độ hơi thở người bệnh.

Cây nhiệt đới cao nhất thế giới ở Malaysia

Một cây nhiệt đới trên đảo Borneo, Malaysia, lập kỷ lục với chiều cao tương ứng ba con cá voi xanh xếp chồng lên nhau.

Công nghệ biến nước thải thành dầu thô sinh học

Các nhà khoa học Mỹ sử dụng công nghệ hóa lỏng thủy nhiệt với nhiệt độ và áp suất cao để biến nước thải thành dầu thô sinh học chỉ trong vài phút.

THỦ THUẬT HAY

Nhiều nơi tại Việt Nam đã có thể sử dụng mạng 4G

4G đang là tâm điểm thảo luận trong cộng đồng khi mà nhiều nơi tại Việt Nam, người dùng smartphone đã thấy sự xuất hiện của biểu tượng sóng 4G trên chiếc điện thoại của mình.

8 ứng dụng dành cho Android đang miễn phí và giảm giá

Mời các bạn cùng xem và nhanh tay tải về một số ứng dụng, trò chơi và icon pack đang đang được miễn phí hoặc giảm giá trong thời gian ngắn từ cửa hàng Google Play.

Hacker tấn công tài khoản Facebook của bạn như thế nào và làm thế nào để ngăn quá trình này?

Các hacker có thể tấn công tài khoản Facebook của bạn thông qua nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như tấn công địa chỉ email, phishing…. Để hiểu rõ hơn về cách thức mà các hacker tấn công tài khoản Facebook của bạn cũng

45 chân lý cuộc đời mà bất kỳ ai cũng cần nhớ

'Ban đầu, bạn cần phải nói 'có' với rất nhiều thứ để khám phá và thiết lập mục tiêu của mình. Sau đó, bạn cần phải nói 'không' với rất nhiều thứ và tập trung vào mục tiêu mà bạn đã thiết lập.'

Hướng dẫn điều khiển máy tính bằng iOS, Android, Windows Phone trên Windows 10 Fall Creators

Điều khiển từ xa là nhu cầu thiết yếu của người dùng hiện nay. Và trong phiên bản Windows 10 Fall Creators Update đã tích hợp một tính năng cho phép người dùng sử dụng Smart Phone của mình để điều khiển máy tính trong

ĐÁNH GIÁ NHANH

Đánh giá camera Xiaomi Mi Mix 2: chưa xứng tầm ở phân khúc cao cấp

Xiaomi Mi Mix 2 sở hữu thiết kế màn hình viền siêu mỏng ấn tượng cùng hiệu năng cực mạnh là điều không phải bàn cãi. Tuy nhiên có một yếu tố mà Xiaomi chưa bao giờ làm tốt, kể cả trên các điện thoại cao cấp của họ, đó

Đánh giá Nokia 2.4: Sử dụng ngôn ngữ thiết kế mới, pin trâu dùng cả ngày, giá chỉ hơn 2 triệu đồng

Sự xuất hiện của Nokia 2.4 mới đây sẽ cho người dùng phổ thông thêm một sự lựa chọn trong giỏ hàng tham khảo. Máy sở hữu ngôn ngữ thiết kế nổi bật, ấn tượng trong mức giá hơn 2 triệu đồng. Vậy hãy cùng trải nghiệm và

Toyota Rush và Mitsubishi Xpander - đâu là lựa chọn tốt hơn?

Trong thời gian gần đây, Mitsubishi Xpander và Toyota Rush là 2 cái tên được quan tâm nhiều nhất trong phân khúc xe 7 chỗ nhỏ hơn Toyota Innova. Vậy đâu là lựa chọn phù hợp nhất với bạn?