Sử dụng ánh sáng làm biến đổi thuộc tính chất siêu dẫn

Siêu dẫn là hiệu ứng vật lý xảy ra đối với một số vật liệu ở nhiệt độ đủ thấp và từ trường đủ nhỏ, đặc trưng bởi điện trở bằng 0 dẫn đến sự suy giảm nội từ trường (hiệu ứng Meissner) và là một hiện tượng lượng tử. Năm 1911, lần đầu tiên các nhà khoa học đã phát hiện ra vật chất dẫn điện với tính năng hoàn toàn không có điện trở, gọi đó là chất siêu dẫn.

Thời sơ khai này, người ra mới biết một đặc tính của chất siêu dẫn, đó là: nếu truyền một dòng điện vào một mạch làm bằng chất liệu siêu dẫn thì dòng điện sẽ chạy trong đó mãi mà không suy giảm, vì nó không gặp một trở kháng nào trên đường đi, nghĩa là năng lượng điện không bị tiêu hao trong quá trình chuyển tải điện từ nơi này sang nơi khác.

Trong chất siêu dẫn thông thường, sự siêu dẫn được tạo ra bằng cách tạo một lực hút giữa một số electron truyền dẫn nào đó nảy sinh từ việc trao đổi photon, làm cho các electron dẫn trong chất siêu dẫn biểu hiện pha siêu lỏng tạo ra từ cặp electron tương quan. Ngoài ra còn tồn tại một lớp các vật chất, biết đến như là các chất siêu dẫn khác thường, phô bày tính chất siêu dẫn nhưng tính chất vật lý trái ngược lý thuyết của chất siêu dẫn đơn thuần. Đặc biệt, có chất siêu dẫn nhiệt độ cao, có tính siêu dẫn tại nhiệt độ cao hơn lý thuyết thường biết (nhưng hiện vẫn thấp hơn nhiều so với nhiệt độ trong phòng).

Tuy rằng chất siêu dẫn đem lại rất nhiều lợi ích thiết thực cho loài người, thế nhưng việc chế tạo cũng như kiểm soát các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, luôn là vấn đề mà các nhà khoa học quan tâm hàng đầu trong suốt hai thập kỉ nay kể từ khi nó được phát hiện. Mới đây, giáo sư Yoram Dagan thuộc trung tâm nghiên cứu công nghệ Nano của trường đại học Tel Aviv đã tạo ra một bước đột phá lớn, trong nghiên cứu bằng việc sử dụng ánh sáng biến đổi thuộc tính các chất siêu dẫn.

Nhóm nghiên cứu của ông đã sử dụng phương pháp tiếp cận đơn giản thông qua bản film của chất siêu dẫn và bao phủ nó với một lớp phân tử hữu cơ dày. Khi tiếp xúc với ánh sáng, lớp hữu cơ 50nm này sẽ thay đổi các thuộc tính của chất siêu dẫn khi các phân tử hữu cơ bị kéo dài và thay đổi hình dạng.

Ông cũng tiến hành nhiều thử nghiệm với các loại phân tử hữu cơ khác nhau và thu được ba kết quả. Chẳng hạn như một chất hữu cơ giúp tăng nhiệt độ tiêu chuẩn của chất siêu dẫn, chất khách thì tăng nhiệt độ tiêu chuẩn khi tiếp xúc với tia UV nhưng lại làm giảm nhiệt độ dưới điều kiện ánh sáng thường, chất còn lại cũng làm tăng nhiệt độ chất siêu dẫn nhưng chỉ khi nào tiếp xúc với ánh sáng. Có thể thấy rõ rằng thuộc tính các chất siêu dẫn đã thay đổi dưới tác động của ánh sáng, điều đó sẽ làm tăng khả năng ứng dụng trong thực tiễn

Các chất siêu dẫn bị biến đổi do ánh sáng này hiện nay vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu, do vậy đến khi chúng ta có thể tận mắt chiêm ngưỡng nó thì vẫn phải chờ đợi một thời gian dài.

Tham khảo: