Các nhà khoa học vừa khám phá ra chất siêu dẫn nhỏ nhất thế giới, một tấm gồm bốn cặp phân tử rộng chưa tới một nano mét (1 nano mét bằng một phần triệu của 1 mili mét). Nghiên cứu do trường đại học Ohio lãnh đạo, công bố hôm chủ nhật trên số online của tạp chí Nature Nanotechnology, mang lại bằng chứng đầu tiên rằng các dây phân tử siêu dẫn cỡ nano có thể chế tạo được, chúng có thể dùng cho những dụng cụ điện tử cỡ nano và các ứng dụng năng lượng.
 |
| Ảnh này cho thấy một vài dây phân tử siêu dẫn cỡ nano trên một chất nền bằng bạc. Ảnh: Saw‑Wai Hla và Kendal Clark, đại học Ohio. |
“Các nhà nghiên cứu nói người ta hầu như không thể chế tạo những mối nối cỡ nano bằng chất dẫn kim loại vì điện trở tăng lên khi kích cỡ của dây nhỏ đi. Các dây nano trở nên nóng đến mức chúng có thể tan chảy và hỏng hoàn toàn. Vấn đề đó, sự tỏa nhiệt Joule, là một rào cản chính đối với việc biến những dụng cụ cỡ nano thành thực tế”, theo lời tác giả đầu nhóm, Saw-Wai Hla, phó giáo sư vật lí và thiên văn học tại Viện Nghiên cứu nano và Các hiện tượng lượng tử thuộc trường đại học Ohio.
Các chất siêu dẫn có điện trở bằng không, và vì thế có thể mang những dòng điện lớn mà không tiêu hao năng lượng hay phát sinh ra nhiệt. Sự siêu dẫn được phát hiện ra lần đầu tiên vào năm 1911, và mãi cho đến gần đây, vẫn được xem là một hiện tượng vĩ mô. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu hiện nay cho thấy, nó tồn tại ở cấp độ phân tử, mở ra một lộ trình mới cho việc nghiên cứu hiện tượng này, Hla nói. Các chất siêu dẫn hiện nay được dùng trong những ứng dụng đa dạng từ các siêu máy tính cho đến những dụng cụ ghi ảnh não bộ.
 |
| Ảnh này cho thấy chất siêu dẫn nhỏ nhất, rộng chỉ có 0,87 nano mét. Ảnh: Saw‑Wai Hla và Kendal Clark, đại học Ohio. |
Trong nghiên cứu mới trên, do Bộ Năng lượng Mĩ tài trợ, đội của Hla đã khảo sát các phản ứng tổng hợp thuộc một loại muối hữu cơ, (BETS)2-GaCl4, đặt trên một chất nền bằng bạc. Sử dụng kĩ thuật quang phổ quét chui hầm, các nhà khoa học đã quan sát thấy sự siêu dẫn ở những chuỗi phân tử có chiều dài khác nhau. Đối với với những chuỗi dưới 50 nano mét chiều dài, sự siêu dẫn giảm khi chuỗi trở nên ngắn hơn. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn có thể quan sát thấy hiện tượng ở những chuỗi nhỏ cỡ bốn cặp phân tử, hay tương đương 3,5 nano mét chiều dài.
Để quan sát sự siêu dẫn ở cấp độ này, các nhà khoa học cần làm lạnh các phân tử xuống một nhiệt độ 10 Kelvin. Nhiệt độ cao hơn sẽ làm giảm hoạt động siêu dẫn. Trong những nghiên cứu tương lai, các nhà khoa học có thể kiểm tra những loại vật liệu khác nhau có khả năng hình thành nên những dây siêu dẫn cấp độ nano ở những nhiệt độ cao hơn, Hla nói.
“Nhưng chúng tôi đã mở ra một lộ trình mới để tìm hiểu hiện tượng này, nó có thể dẫn tới những chất liệu mới có thể xử lí kĩ thuật để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn”, ông nói.
Nghiên cứu trên cũng đáng gây chú ý vì nó cung cấp bằng chứng rằng những loại muối hữu cơ siêu dẫn có thể phát triển trên một vật liệu nền.
“Điều này cũng thật thiết yếu nếu người ta muốn chế tạo các mạch điện tử cỡ nano bằng các phân tử hữu cơ”, Hla bổ sung thêm.
Theo PhysOrg.com
