Phát hiện vật chất truyền điện nhưng không truyền nhiệt, đi ngược lại với định luật trong sách giáo khoa

Vanadium dioxide (VO2), chính là tên của thứ kim loại có khả năng đặc biệt, dẫn điện mà không truyền nhiệt, mới được các nhà khoa học công bố. VO2 với tính năng đặc biệt của mình có thể khiến dây dẫn điện bước sang trang sử mới.

VO2 lần đầu tiên được phát hiện vào năm 2017. Khi đó, các nhà khoa học đã vô cùng bỡ ngỡ bởi nó tính năng của nó đi ngược lại với Định luật Wiedemann-Franz - vật dẫn điện tốt sẽ dẫn nhiệt tốt, nguyên nhân khiến đồ điện được vận hành liên tục nóng lên.

Các thử nghiệm đối với VO2 cho thấy, kim loại này truyền được điện mà lại không truyền nhiệt. Ở trạng thái tự nhiên, VO2 vốn cũng đã kỳ lạ. Ở nhiệt độ dưới 32 độ C, một khối kính VO2 sẽ trong suốt nhưng khi ở nhiệt độ trên 60 độ C, nó sẽ tối lại, biến thành một loại kính chắn ánh sáng và cho dòng điện chạy qua.

 VO2 được thử nghiệm bởi các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Berkeley.
VO2 được thử nghiệm bởi các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Berkeley.

Junqiao Wu, trưởng ban nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Berkeley cho biết, khám phá về VO2 mang tầm quan trọng lớn, cho phép chúng ta hiểu bản chất của những vật liệu dẫn điện kỳ lạ.

Trước đó, các nhà nghiên cứu cũng đã tìm ra được một số những chất có thể dẫn điện tốt hơn dẫn nhiệt nhưng chỉ khi vật liệu nằm trong môi trường nhiều trăm độ âm mà thôi. Riêng với VO2, nó có thể truyền điện chỉ với nhiệt độ ấm nên khả năng ứng dụng trong thực tế là vô cùng to lớn.

Khi quan sát cách electron vận động bên trong lưới tinh thể của VO2, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc truyền nhiệt sinh ra bên trong VO2 khi electron vận động nhỏ hơn 10 lần so với lượng mà Định luật Wiedemann-Franz chỉ ra. Điều này cho thấy, electron trong VO2 đã vận động theo một cách thức nào đó khác với cách vận động dưới các dạng hạt đơn lẻ của electron trong kim loại thường mà chúng ta thường thấy. 

Theo giáo sư Wu, electron trong VO2 di chuyển theo một thể thống nhất không khác gì dòng dung dịch chảy nên không sinh nhiều nhiệt.

VO2

Đặc biệt, khi trộn lẫn VO2 với các vật liệu khác, các nhà nghiên cứu có thể điều chỉnh lượng điện và lượng nhiệt di chuyển bên trong vật liệu. Ví dụ, khi trộn lẫn vonfram vào VO2, hợp chất mới được tạo thành có khả năng dẫn nhiệt hiệu quả hơn. Điều này có nghĩa là VO2 có khả năng tản nhiệt khi nóng lên tới một nhiệt độ nhất định, còn khi chưa đạt nhiệt độ đó nó là một chất cách nhiệt.

Thứ Tư, 04/12/2019 08:13
54 👨 1.732