Hoài nghi quanh phát minh vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ phòng

Nghiên cứu chất siêu dẫn mới hoạt động ở nhiệt độ phòng khiến nhiều chuyên gia hoài nghi vậy liệu này có thật hay không, làm dấy lên cơn sốt mô phỏng trên khắp thế giới.

Thí nghiệm với mẫu vật vật liệu siêu dẫn LK-99. (Video:Gigazine).

Các nhà khoa học Hàn Quốc gần đây thông báo tạo ra một chất siêu dẫn ở nhiệt độ và áp suất phòng. Hiện nay, giới nghiên cứu trên khắp thế giới đang chạy đua mô phỏng lại kết quả. Theo nhóm nghiên cứu chế tạo, vật liệu có tên LK-99 có thể dẫn điện ở nhiệt độ thường ngày mà hoàn toàn không có điện trở. Nếu giới khoa học xác nhận LK-99 là chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, phát minh sẽ mở đường cho những ý tưởng vốn bất khả thi trước đây như truyền điện gần như không hao hụt và phản ứng hợp hạch lạnh, theo Live Science.

Tuy nhiên, các chuyên gia kêu gọi cẩn trọng. Kết quả mô tả trong hai bài báo chia sẻ trên cơ sở dữ liệu arXiv và chưa qua thẩm duyệt từ các chuyên gia. Cho tới nay, chưa có ai mô phỏng được kết quả. "Nếu đọc bài báo, ngay cả khi không am hiểu khoa học, bạn có thể thấy những bài báo đó chưa được trau chuốt", Michael Norman, nhà lý thuyết vật chất ngưng tụ ở Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, một trong những phòng thí nghiệm tìm cách mô phỏng kết quả, nhận xét.

Để tạo ra vật liệu mới, các nhà nghiên cứu Hàn Quốc (phần lớn làm việc cho công ty khởi nghiệp tên Trung tâm nghiên cứu năng lượng lượng tử ở Seoul), trộn bột chứa chì, oxy, lưu huỳnh và phospho trước khi cho thêm lượng nhỏ đồng. Sau vài giờ nung quá nhiệt, hỗn hợp biến đổi thành chất rắn màu xám có điện trở suất giảm xuống gần bằng 0 ở 30 độ C.

Điện trở là phép đo có bao nhiêu electron truyền qua một vật liệu bị cản lại bởi ma sát trong. Giới khoa học đã hiểu rõ vật lý cơ bản phía sau chất siêu dẫn nhiệt độ thấp trong hàng thập kỷ nhưng vẫn gặp khó khăn trong việc tạo ra vật liệu như vậy ở nhiệt độ cao hơn.

Chất siêu dẫn có một đặc điểm là tính lơ lửng. Do dòng điện chạy qua sản sinh từ trường, khi vật liệu biến đổi thành trạng thái siêu dẫn, electron bên trong truyền đi mà không gặp ma sát. Từ trường sinh ra có thể đẩy một nam châm bên ngoài với lực trái dấu tương đương. Đặt chất siêu dẫn bên trên nam châm, nó sẽ treo lơ lửng hoàn hảo trong không khí, theo hiện tượng mang tên hiệu ứng Meissner.

 Trước khi thành hình, LK-99 trải qua hai giai đoạn là cách điện nghịch từ.

Trong video chia sẻ trên mạng, những mảnh LK-99 trôi nổi ít nhất một phần giữa không trung. Ở video do nhóm nghiên cứu chia sẻ, mẫu vật vật liệu nhỏ bằng đồng xu lơ lửng ở một bên và bên còn lại tiếp xúc với nam châm bên dưới.

Cho tới nay, các viện khoa học đã tiến hành 11 nỗ lực mô phỏng phát minh và 7 viện đã chia sẻ kết quả. Trong số 7 viện đó, 3 viện tìm thấy đặc điểm tương tự nhưng không giống hệt LK-99. Kết quả từ Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung và Đại học Nam California mô tả đặc tính lơ lửng trong khi nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Đông nam Trung Quốc phát hiện điện trở giảm ở -163,15 độ C. 4 viện còn lại không quan sát thấy từ tính hay tính siêu dẫn.

Có khả năng kết quả lẫn lộn nêu trên là do mẫu vật sản xuất lẫn tạp chất do các phòng thí nghiệm vội vã mô phỏng phát minh. "Nhóm của tôi chưa thể mô phỏng tính siêu dẫn của LK-99 dù nhiều thử nghiệm đang diễn ra", V. P. S. Awana, trưởng nhóm ở Phòng thí nghiệm vật lý quốc gia Ấn Độ, chia sẻ. "Mấu chốt là việc thay thế một phần chì bằng đồng trong chuỗi chì apatite. Đây không phải là nhiệm vụ dễ dàng".

Mặt khác, kết quả sơ bộ có thể chỉ ra vấn đề sâu hơn ở nghiên cứu gốc. Trước khi thành hình, LK-99 trải qua hai giai đoạn là cách điện nghịch từ (tự đẩy một nam châm và không dẫn điện) và kim loại thuận từ (bị hút bởi từ trường và dẫn điện). Các nhà khoa học suy đoán nếu hai pha này không liên kết rõ ràng, chúng có thể gây ra nhiều nhầm lẫn. Nói cách khác, mỗi pha trên có thể thể hiện một số hành vi dễ bị nhầm với tính siêu dẫn.

Dù hoài nghi, các nhà khoa học vẫn hứng thú với vật liệu mới. Nếu nó lơ lửng ở nhiệt độ phòng, một số kết quả thí nghiệm và giả thuyết sơ bộ cho thấy LK-99 có thể có nhiều đặc điểm thú vị.