Các chất siêu dẫn ở nhiệt độ bình thường sẽ cho phép truyền năng lượng điện mà không bị thất thoát hoặc lãng phí, các đoàn tàu maglev ( đệm từ) hoạt động hiệu quả hơn và việc sử dụng công nghệ MRI rẻ hơn và phổ biến hơn trong tương lai.
Chất siêu dẫn là gì?
Chất siêu dẫn là vật liệu đạt được tính siêu dẫn, là trạng thái vật chất không có điện trở và không cho phép từ trường xuyên qua. Dòng điện trong chất siêu dẫn có thể tồn tại vô thời hạn.
Tính siêu dẫn thường chỉ có thể đạt được ở nhiệt độ rất lạnh. Chất siêu dẫn có rất nhiều ứng dụng hàng ngày, từ máy chụp cộng hưởng từ MRI đến tàu hỏa siêu nhanh sử dụng nam châm để đẩy tàu lên khỏi đường ray nhằm giảm ma sát. Các nhà nghiên cứu hiện đang cố gắng tìm kiếm và phát triển các chất siêu dẫn hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, điều này sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong việc vận chuyển và lưu trữ năng lượng.
Chất siêu dẫn được sử dụng làm gì?
Rất có thể bạn đã gặp phải một chất siêu dẫn mà không nhận ra nó. Để tạo ra từ trường mạnh được sử dụng trong chụp cộng hưởng từ (MRI) và chụp cộng hưởng từ hạt nhân (NMRI), các máy sử dụng nam châm điện mạnh, như Mayo Clinic mô tả . Những nam châm điện mạnh mẽ này sẽ làm tan chảy các kim loại bình thường do sức nóng của điện trở dù chỉ là một chút. Tuy nhiên, vì chất siêu dẫn không có điện trở nên không sinh nhiệt, và nam châm điện có thể tạo ra từ trường cần thiết.
Các nam châm điện siêu dẫn tương tự cũng được sử dụng trong các đoàn tàu đệm từ (maglev), lò phản ứng tổng hợp hạt nhân thực nghiệm và các phòng thí nghiệm máy gia tốc hạt năng lượng cao.
Thách thức đầu tiên đối với các nhà nghiên cứu ngày nay là "phát triển các vật liệu siêu dẫn ở điều kiện môi trường xung quanh, bởi vì hiện tại siêu dẫn chỉ tồn tại ở nhiệt độ rất thấp hoặc ở áp suất rất cao", Mehmet Dogan, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học California, Berkeley, cho biết.
Chất siêu dẫn được chia thành hai loại chính: chất siêu dẫn nhiệt độ thấp (LTS), còn được gọi là chất siêu dẫn thông thường và chất siêu dẫn nhiệt độ cao (HTS), hoặc chất siêu dẫn không thông thường.
Hầu hết các nghiên cứu lịch sử về hiện tượng siêu dẫn đều theo hướng của LTS, bởi vì những chất siêu dẫn đó dễ khám phá và nghiên cứu hơn nhiều, và hầu như tất cả các ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn đều liên quan đến LTS.
Bí quyết của nghiên cứu chất siêu dẫn là tìm ra một vật liệu có thể hoạt động như một chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng. Cho đến nay, nhiệt độ siêu dẫn cao nhất đã đạt được với lưu huỳnh hyđrua cacbon có áp suất cực cao, đạt đến độ siêu dẫn ở 59 F (15 C, hay khoảng 288 K), nhưng cần 267 gigapascal áp suất để làm điều đó. Áp suất đó tương đương với bên trong của các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc, điều này khiến nó không thực tế đối với các ứng dụng hàng ngày.
Các chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng sẽ cho phép truyền năng lượng điện mà không bị thất thoát hoặc lãng phí, các đoàn tàu maglev hiệu quả hơn và việc sử dụng công nghệ MRI rẻ hơn và phổ biến hơn. Các ứng dụng thực tế của chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng là vô hạn - các nhà vật lý chỉ cần tìm ra cách chất siêu dẫn hoạt động ở nhiệt độ phòng và vật liệu "Goldilocks" để cho phép siêu dẫn có thể là gì.
Phát triển tàu đệm từ vốn được xem là một trong những mục tiêu chính của Trung Quốc, nhằm nâng cấp hệ thống hạ tầng giao thông vận tải. Cụ thể, Bắc Kinh dự tính cho ra đời 9 tàu đệm từ có thể bao phủ một khu vực rộng hơn 1.000 km
Nguồn: tienphong.vn