Bằng phương pháp này, hai loại nam châm mới được tìm ra nhanh nhất lịch sử

Chưa bao giờ trong lịch sử các nhà khoa học phát triển được các loại vật liệu từ tính nhanh như hiện nay.

Bằng cách sử dụng phần mềm để dự đoán năng lượng nguyên tử, tính ổn định và các tương tác khác trên mô hình máy tính, các nhà nghiên cứu đã rút ngắn danh sách 236.115 hợp chất xuống chỉ còn 14 hợp chất tiềm năng có thể sử dụng, bằng tốc độ đáng kinh ngạc.

Theo nhóm nghiên cứu của Đại học Duke, đó là cải tiến vĩ đại so với các phương pháp thử sai truyền thống hiện đang được các nhà khoa học sử dụng.

Một trong số những nhà nghiên cứu, Stefano Curtarol của Trung tâm Vật liệu Genomics tại Duke, cho biết: "Dự đoán nam châm tiềm năng là một việc khó nhằn và phát hiện ra chúng càng hiếm hơn. Bằng quá trình kiểm tra bình thường, chúng tôi phải mất nhiều năm tổng hợp các dự đoán".

Phương pháp tuyệt vời này còn có thể dẫn giúp phát hiện nhanh chóng các nam châm mới ứng dụng cho tất cả các mục đích, từ thiết bị y tế đến động cơ xe hơi.


Hai vật liệu mới dưới kính hiển vi.

Nghiên cứu công bố trong tạp chí Science Advances cho biết, các nhà khoa học nói trên đã tập trung vào một loại vật liệu được gọi là hợp kim Heusler, gồm các nguyên tử được bố trí trong ba cấu trúc riêng biệt, tạo ra tổng cộng 236.115 kết hợp khác nhau.

Bằng cách sử dụng mô hình các nguyên mẫu tiềm năng trên máy tính - trong đó có tính toán khả năng nguyên tử có thể tương tác như thế nào và năng lượng có thể cần thiết là bao nhiêu - danh sách này đã được nhanh chóng giảm xuống đáng kể.

Ngoài ra, các mô hình cũng có thể tìm kiếm momen từ (magnetic moment: là thước đo độ mạnh yếu của nguồn từ) trong mỗi hợp chất hoặc cách chúng sẽ phản ứng với từ trường bên ngoài thế nào.

Cuối cùng, các nhà khoa học đã có 14 ứng viên để tổng hợp trong phòng thí nghiệm. Mặc dù quá trình tổng hợp vẫn còn tương đối chậm, nhưng việc nghiên cứu một số ít các hợp chất tiềm năng dễ dàng hơn so với việc tìm ra sự kết hợp đúng đắn trong một nhóm 236.115 hợp chất. Đó là lý do tại sao kỹ thuật dùng mô hình máy tính được cho là cực kỳ hữu ích.

Từ 14 hợp chất được máy tính chọn, các nhà khoa học tiếp tục xem xét được 4 hợp chất và rồi cuối cùng là 2 hợp chất được phát triển trong vài năm.

Vật liệu mới đầu tiên là Co2MnTi, kết hợp giữa coban, mangan và titan. Nhờ máy tính, các nhà nghiên cứu có thể dự đoán khá chính xác thuộc tính của nam châm mới này, bao gồm cả nhiệt độ Curie (điểm khi vật liệu bị mất tính từ). Nhiệt độ này lên tới 938 Kelvin (1.228 độ Fahrenheit), rất gần với dự đoán 940 Kelvin (1.232 độ Fahrenheit), làm cho vật liệu mới có thể hữu ích trong nhiều ứng dụng thương mại.

Chất liệu từ mới thứ hai là Mn2PtPd, kết hợp giữa mangan, bạch kim và palladium. Mn2PtPd là một nam châm phản sắt từ (antiferromagnet), vật liệu không có moment nội từ riêng nhưng các electron vẫn đáp ứng với từ trường bên ngoài. Vật liệu này có thể được sử dụng trong các ổ đĩa cứng, bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM), và các thiết bị cảm biến từ trường.

Khả năng ứng dụng của 2 vật liệu từ tính mới rất cao nhưng quan trọng hơn, phương pháp sử dụng để tìm ra các vật liệu này mới là điều quan trọng nhất. Curtarolo nói: "Khả năng dự đoán nhanh sự tồn tại của chúng (vật liệu từ) là một cuộc đổi mới lớn và là vô giá đối với các nhà khoa học vật liệu đang tiến lên phía trước".

TIN CŨ HƠN
Các nhà khoa học phát hiện LUCA, sinh vật đơn bào được cho là thủy tổ của sự sống

Các nhà khoa học phát hiện LUCA, sinh vật đơn bào được cho là thủy tổ của sự sống

Tổ tiên chung phổ quát cuối cùng là một tế bào sống cách đây 4,2 tỷ năm, khi Trái đất có những đại dương nóng và rất ít oxy.

Đăng ngày: 28/08/2025
Những điều bí ẩn trong rừng Amazon khiến bạn

Những điều bí ẩn trong rừng Amazon khiến bạn "hết hồn"

Khu rừng già Amazon rộng lớn luôn ẩn chứa những điều bí ẩn chưa được khám phá, khiến chuyến đi vào rừng đầy rẫy hiểm nguy nhưng không kém phần thú vị và kích thích trí tò mò.

Đăng ngày: 28/08/2025
Đất nước duy nhất chưa từng có bóng dáng loài rắn từ thuở sơ khai

Đất nước duy nhất chưa từng có bóng dáng loài rắn từ thuở sơ khai

Bạn biết không, rắn là một trong những loài có độ phân bổ sinh học tương đối rộng. Chỉ cần có điều kiện phù hợp, rắn chắc chắn sẽ xuất hiện.

Đăng ngày: 27/08/2025
Bộ tộc khỏa thân và tục lệ ăn thịt người, dùng sọ làm cốc

Bộ tộc khỏa thân và tục lệ ăn thịt người, dùng sọ làm cốc

Bộ tộc Aghori này thường khỏa thân, dùng sọ người làm cốc, cắn đứt đầu các động vật sống và ngồi thiền trên xác chết.

Đăng ngày: 24/08/2025
Những lễ vật không thể thiếu khi cúng rằm tháng Giêng

Những lễ vật không thể thiếu khi cúng rằm tháng Giêng

Ngày rằm tháng Giêng, ngày trăng tròn dầu tiên của năm mới, theo tục xưa gọi là: Tết Nguyên Tiêu. Vào ngày này người Việt Nam thường đi lễ Chùa, lễ Phật để cầu mong cho sự bình yên, khoẻ mạnh quanh năm.

Đăng ngày: 23/08/2025
Huyền thoại về

Huyền thoại về "con đường tơ lụa" nổi tiếng trong lịch sử

Hiểu hơn về con đường mang theo nhiều điều vĩ đại và chứa đầy sự thú vị mà con người thời xưa đã tạo ra.

Đăng ngày: 21/08/2025
Lễ Vu Lan báo hiếu và ý nghĩa bông hồng cài ngực áo

Lễ Vu Lan báo hiếu và ý nghĩa bông hồng cài ngực áo

Qua hàng nghìn năm, Vu Lan báo hiếu luôn là một trong những ngày lễ có sức sống văn hóa mãnh liệt nhất trong đời sống tinh thần của mỗi người dân Việt Nam chúng ta.

Đăng ngày: 20/08/2025
Khoa Học News