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

Biến phím Bixby trên Galaxy S8 và S8 Plus thành phím đa chức năng

Không chỉ khởi động Bixby bằng giọng nói (Hello Bixby), Samsung còn tạo hẳn một phím vật lý nhằm gọi nhanh Bixby, hỗ trợ quá trình sử dụng của người dùng.

Khôi phục dữ liệu đã xoá trên thiết bị iOS dễ dàng với phần mềm iMyFone D-Back

Nếu bạn lỡ xoá nhầm file và đang cần khôi phục dữ liệu đã mất trên iPhone, iPad thì đây là một tin tuyệt vời cho bạn, TCN sẽ giới thiệu tới bạn phần mềm chuyên dụng cho việc khôi phục dữ liệu cho hệ điều hành iOS –

Cách tắt thông báo “Is Displaying Over Other Apps” trên Android Oreo

Trong phiên bản Oreo, Android đã cho hiển thị thông báo hệ thống để người dùng biết ứng dụng nào đang chạy đồng thời trong ứng dụng khác. Điều này vô cùng hữu ích nhưng một số người dùng lại không quan tâm và đôi khi

Bảng tuần hoàn hóa học dễ hiểu nhất hệ Mặt Trời đây rồi!

Nếu từng thấy mỏi mắt đau đầu khi nhìn vào các bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học vì quá nhàm chán thì đây chính là lựa chọn thay thế tuyệt vời.

Người dùng có thể vuốt để nhập ký tự trên Laban Key

Không chỉ có khả năng hỗ trợ người dùng gõ tiếng Việt trên điện thoại, Laban Key còn có thể sử dụng để gõ tiếng Việt trên giả lập Android như BlueStacks, Droid4X ...

ĐÁNH GIÁ NHANH

So sánh iPhone 13 và iPhone 12: Đâu là lựa chọn hoàn hảo nhất?

Apple đã chính thức ra mắt ra mắt iPhone 13 vào đêm qua với nhiều cải tiến và nâng cấp so với iPhone 12 dù ngoại hình không có nhiều khác biệt. Vậy giữa iPhone 12 và iPhone 13 nên chọn chiếc nào? Hãy cùng chúng tôi so

Trên tay Moto E4 Plus giá 4.5 triệu, pin 5000mAh có sạc nhanh: giá khá cao

Moto E4 Plus là chiếc smartphone có pin lớn nhất trong loạt smartphone được Lenovo giới thiệu tại Việt Nam gần đây. Tuy nhiên, E4 Plus cũng như loạt anh em của mình, ngoài dung lượng pin vượt trội 5000mAh thì không còn

Đánh giá camera Infinix Zero 4: Chi tiết tốt, chụp đêm khá

Thế giới di động - Infinix Zero 4 là mẫu smartphone phân khúc tầm trung mới được ra mắt vào tháng 1 năm nay. Nhấn mạnh vào khả năng lấy nét laser cùng chống rung...