Một nhóm các nhà khoa học quốc tế
đã khám phá ra cách thu nhiệt và biến nhiệt ấy thành điện năng.
Khám phá này, được công bố vào
tuần trước trong tạp chí “Science Advances”, có thể tạo ra một thế hệ năng lượng
mới hiệu quả hơn từ nhiệt ở những thứ như khí thải từ xe hơi, tàu thăm dò giữa
các hành tinh trong không gian, và các quy trình công nghiệp.
“Nhờ vào khám phá này mà chúng ta
có thể tạo ra được điện năng từ nhiệt nhiều hơn những gì mà chúng ta làm ra bây
giờ” ông Joseph Heremans, đồng tác giả nghiên cứu và là giáo sư môn cơ khí và kĩ
thuật hàng không vũ trụ, đồng thời là học giả xuất sắc về công nghệ Nano tại
Trường Đại học Bang Ohio phát biểu. “Đây là điều mà đến tận nay chưa ai nghĩ
rằng có thể thực hiện được.”
Khám phá này dựa trên những hạt
nhỏ được gọi là paramagnon, đây không hẳn là nam châm nhưng chứa từ thông. Việc
paramagnon chứa từ thông quan trọng là vì nam châm khi được làm nóng lên sẽ bị
mất lực từ và trở nên thuận từ. Các nhà khoa học gọi một dòng từ thông là
“spin”, tạo ra một loại năng lượng gọi là nhiệt điện kéo magnon, thứ mà trước
khám phá này không được sử dụng để thu năng lượng ở nhiệt độ phòng.
“Theo như lẽ thông thường nếu
bạn có một chất thuận từ và bạn làm nóng chất ấy lên thì chẳng có gì xảy ra cả,”
Hermans nói, “Và chúng tôi đã nghiên cứu ra rằng điều này không đúng. Chúng tôi
đã tìm ra một cách mới để thiết kế các
chất bán dẫn nhiệt điện – đây là những chất liệu chuyển đổi nhiệt thành
điện năng. Những loại nhiệt điện truyền thống mà chúng ta đã có trong vòng 20
năm qua quá kém hiệu quả và đem lại cho chúng ta rất ít năng lượng nên không
được sử dụng rộng rãi. Phát hiện mới này đã làm thay đổi những hiểu biết trước
đó.
Nam châm là một phần quan trọng
trong việc thu năng lượng từ nhiệt: Khi một đầu của nam châm được làm nóng thì
đầu lạnh bên kia có thêm từ tính, tạo ra spin đẩy các electron trong nam châm
rồi tạo thành điện năng.
Mặc dù có nghịch lí là khi nam
châm được làm nóng lên sẽ mất gần hết từ tính, biến nam châm trở thành chất
thuận từ, Hermans gọi đó là “gần-như-chứ chưa hẳn là nam châm”.
Điều đó có nghĩa là, cho đến tận phát hiện này,
chưa ai nghĩ đến việc sử dụng chất thuận từ
để thu được nhiệt vì các nhà khoa học nghĩ rằng
các chất thuận từ không có khả năng thu năng lượng.
Mặc dù các nhà nghiên cứu khám
phá paragamon đẩy electron chỉ trong một phần triệu của một phần triệu giây,
nhưng khoảng thời gian này cũng đủ lâu để biến chất thuận từ thành chất có thể
thu được năng lượng.
Nhóm nghiên cứu
là một nhóm các nhà khoa học quốc tế đến từ Trường Đại
học Bang Ohio, Trường Đại học Bang Bắc Carolina
và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã bắt đầu thử nghiệm xem paramagnon
dưới điều kiện chuẩn có thể tạo ra những spin cần thiết hay không.
Heremans cho biết các paramagon
trên thực tế tạo ra loại spin đẩy electron.
Và ông nói thêm điều này
có thể giúp việc thu năng lượng
trở nên khả thi.
Yuanhua Zheng tốt nghiệp từ
Trường Đại học bang Ohio cũng là tác giả của dự án này. Cuộc nghiên cứu được
tiến hành với sự hợp tác của các nhà nghiên cứu ở
Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge thuộc
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và được hỗ trợ từ Quỹ Khoa học Quốc
gia, Văn phòng Nghiên cứu Khoa học thuộc Không quân và Bộ
Năng lượng Hoa Kỳ.
AT (Science Daily)