Tia laser tạo ra dòng điện siêu nhanh cho thấy, có thể dùng ánh sáng điều chỉnh vật chất

Ta có một sợi thủy tinh mỏng hơn sợi tóc 1.000 lần, lấy nó nối hai mảnh kim loại lại, bắn vào đó một tia laser chỉ trong khoảng 0,0000000000000001 giây. Ta sẽ có được những điều kì diệu.

Trong một thoáng rất ngắn, vật chất giống thủy tinh này sẽ bị biến đổi thành một thứ giống kim loại. Tia laser sẽ tạo ra một dòng điện mạnh chạy qua mạch điện nhỏ này. Tốc độ tạo điện của cách thức này nhanh hơn bất kì cách tạo điện truyền thống nào. Hơn nữa, hướng và cường độ dòng điện có thể được điều khiển bằng những hình dạng tia laser khác nhau.

Tia laser tạo ra dòng điện siêu nhanh cho thấy, có thể dùng ánh sáng điều chỉnh vật chất
Tốc độ tạo điện của cách thức này nhanh hơn bất kì cách tạo điện truyền thống nào.

Có một nhà nghiên cứu tại Đại học Rochester, người đã có giả thuyết dự đoán rằng tia laser có thể tạo ra những dòng điện cực nhanh xuyên qua mối nối nhỏ mức nano, tin rằng anh có thể giải thích làm cách nào và tại sao các nhà khoa học lại tạo ra được dòng điện này trong thực tế.

Loading...

Ignacio Franco, trợ lý giáo sư hóa học và vật lý, nói rằng: "Thử nghiệm này đã đánh dấu một ngọn cờ tiên phong mới trong việc điều khiển các elctron bằng tia laser". Anh phối hợp nghiên cứu với Liping Chen, một cộng sự nghiên cứu hậu tiến sĩ, Yu Chang và GuanHua Chen tại Đại học Hong Kong, tạo ra một mô hình máy tính nhằm tái tạo và làm rõ điều gì đã xảy ra trong thử nghiệm trên. Nghiên cứu này đã được đăng tải trên tạp chí Nature.

Tia laser tạo ra dòng điện siêu nhanh cho thấy, có thể dùng ánh sáng điều chỉnh vật chất
Hướng và cường độ dòng điện có thể được điều khiển bằng những hình dạng tia laser khác nhau.

"Bạn không thể làm ra được một cái ô tô nhờ công nghệ này, nhưng bạn có thể tạo ra dòng điện nhanh hơn trước đây rất nhiều", Franco nói. "Bạn sẽ có thể phát triển được một mạch điện mức nano và hoạt động trong khung thời gian cực thấp. Nhưng, quan trọng hơn, đây sẽ là thử nghiệm tuyệt vời cho thấy những vật chất khác nhau có thể bị đẩy xa khỏi trạng thái cân bằng. Tia laser rung chuyển kết nối nano mạnh đến mức nó đổi cả thuộc tính của mình. Sự việc này cho ta thấy mình có thể sử dụng ánh sáng để điều chỉnh hoạt động bên trong vật chất".

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cũng liệt việc "điều khiển vật chất ở mức electron" vào danh sách những thử thách mấu chốt mà các nhà khoa học nước này cần vượt qua. Họ muốn hiểu được vật chất sẽ ra sao nếu như đẩy rất xa khỏi trạng thái cân bằng.

Từ giả thuyết tới thử nghiệm rồi tới giải thích

Năm 2007, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ có tuyên bố trên. Cùng năm đó, nhà nghiên cứu Franco lúc ấy mới còn là sinh viên tại Đại học Toronto, đã là tác giả của một nghiên cứu trên Physical Review Letters với giả thuyết về một dòng điện cực mạnh, cực nhanh có thể được tạo ra nhờ một tia laser bắn vào một dây nối nhỏ ở mức phân tử.

Dây nối mức phân tử này được làm từ carbon, sẽ nối hai mảnh kim loại lại để tạo ra một mấu nối mức nano. Dòng điện xuất hiện nhờ hiệu ứng Stark, hiệu ứng mà tại đó mức năng lượng của vật chất sẽ bị biến đổi dựa trên sự xuất hiện của một trường điện từ tia laser. Nhưng lý thuyết chỉ dừng lại ở đó, khó có thể làm ra dây mỏng như trên và cũng rất khó để đo đạc những gì xảy ra trước khi tia laser phá hỏng mấu nối siêu mỏng này.

Cho đến năm 2013, thử nghiệm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Ferenc Krausz tại Viện Quang Lượng tử Max Planck mới tạo ra được một dòng điện siêu nhanh nhờ một tia laser bắn vào một mấu nối. Không giống với giả thuyết của Franco, mấu nối này làm từ thủy tinh nối hai điện cực làm bằng vàng.

Tia laser tạo ra dòng điện siêu nhanh cho thấy, có thể dùng ánh sáng điều chỉnh vật chất
Dây nối mức phân tử này được làm từ carbon, sẽ nối hai mảnh kim loại lại để tạo ra một mấu nối mức nano.

Vẫn chưa rõ tại sao lại thành công. Các nhà nghiên cứu tiếp tục đưa ra giả thuyết sâu hơn. Nhưng cho dù thành phần mấu nối khác, nhà nghiên cứu Franco vẫn nghi ngờ rằng đây là hiệu ứng Stark, được anh nhắc đến trong giả thuyết hồi năm 2007.

Mất 4 năm ròng để tạo ra được một chương trình giả lập máy tính, mất hàng triệu giờ tính toán xử lý bằng siêu máy tính, Franco cũng đã có được kết luận cuối cùng. Nghiên cứu này cho thấy giả thuyết và thử nghiệm vẫn luôn là đôi bạn song hành trong phát triển khoa học.

"Giả thuyết dẫn tới một thử nghiệm chẳng ai biết tại sao lại thành công, rồi lại cho ra thêm giả thuyết để có được thêm những thử nghiệm thành công hơn", Franco nói. "Đây là lĩnh vực chúng tôi vẫn còn cần tìm hiểu nhiều".

Loading...
TIN CŨ HƠN
Sự thật thú vị về thần Zeus trong thần thoại Hy Lạp

Sự thật thú vị về thần Zeus trong thần thoại Hy Lạp

Thần Zeus trong thần thoại Hy Lạp là một vị thần quyền lực, có hàng chục người con với 12 vị thần...

Đăng ngày: 18/09/2019
Tại sao nước biển lại mặn?

Tại sao nước biển lại mặn?

Tất cả nước trên hành tinh của chúng ta, kể cả nước mưa, đều chứa những hợp chất hóa học mà các nhà khoa học gọi là "muối"

Đăng ngày: 24/02/2019
Vì sao cúng ông Công ông Táo lại chỉ thả cá chép?

Vì sao cúng ông Công ông Táo lại chỉ thả cá chép?

Trong các lễ vật cúng ông Công ông Táo vào ngày 23 tháng Chạp hàng năm, không thể thiếu cá chép. Vậy tại sao lại chỉ thả cá chép mà không phải con vật nào khác?

Đăng ngày: 28/01/2019
Cúng ông Công ông Táo trong bếp hay trên bàn thờ?

Cúng ông Công ông Táo trong bếp hay trên bàn thờ?

Khi cúng ông Táo, nếu gia đình không có ban thờ Táo quân riêng thì phải thắp hương ở ban thờ thần linh hoặc gia tiên chứ không nên cúng lễ ở bếp.

Đăng ngày: 28/01/2019
Tục cúng kẹo cho ông Công ông Táo ở Trung Quốc

Tục cúng kẹo cho ông Công ông Táo ở Trung Quốc

"23 cúng kẹo, 24 dọn nhà, 25 nghiền đậu...", là bài vè vang lên vào mỗi dịp cuối năm ở Trung Quốc, với ý nghĩa "tiểu niên" (năm mới nhỏ) sắp đến, theo Xinhua.

Đăng ngày: 28/01/2019
Ý nghĩa của bánh chưng ngày Tết không phải ai cũng biết

Ý nghĩa của bánh chưng ngày Tết không phải ai cũng biết

Dân tộc nào cũng có món ăn truyền thống. Bánh chưng, bánh dầy là loại bánh quen thuộc của người Việt nhưng không phải ai cũng biết ý nghĩa của bánh chưng.

Đăng ngày: 28/01/2019
Lý giải vui: Vì sao bánh chưng lại ăn với dưa hành?

Lý giải vui: Vì sao bánh chưng lại ăn với dưa hành?

Bạn có biết, chính sự kết hợp tinh tế, hài hòa giữa hương vị chua thanh - béo ngậy đã giúp món bánh chưng trở nên thêm phần hấp dẫn.

Đăng ngày: 28/01/2019
Tiêu điểm
Khoa Học News