LK-99 liệu có thực sự là một chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng hay không
Vài tuần qua, một vật liệu mới có tên LK-99 đã làm dấy lên cơn sốt thử nghiệm để xem liệu nó có thực sự là một chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng hay không. Kết quả thật đáng thất vọng.
Vật liệu mới gây chú ý sau khi một nhóm nghiên cứu từ Đại học Hàn Quốc, do Lee Sukbae và Kim Ji-Hoon đứng đầu, tuyên bố nó là chất siêu dẫn đầu tiên ở nhiệt độ phòng.
Lee và Kim bắt đầu đánh giá vật liệu này từ cách đây hai thập kỷ. Đó là một hợp chất của đồng, chì, phốt pho và oxy, được đặt tên theo hai chữ cái đầu của hai nhà khoa học và năm tạo ra nó là 1999.
Tháng 7/2023, họ xuất bản một bản thảo trên arXiv, tuyên bố rằng LK-99 hoạt động như một chất siêu dẫn với điện trở bằng không và có hiệu ứng Meissner (sinh ra do sự trục xuất từ trường ra khỏi vật liệu đang trong quá trình trở thành chất siêu dẫn, khiến vật liệu có khả năng lơ lửng khi đặt trên nam châm) ở nhiệt độ phòng lên tới 127°C (tức 400°K, 260°F) tại áp suất môi trường xung quanh.
Nếu điều này là chính xác, LK-99 có thể tạo ra một cuộc cách mạng trong hệ thống năng lượng, chẳng hạn như tạo ra các lưới điện hoàn hảo không bị thất thoát năng lượng khi truyền dẫn hàng trăm km, hoặc nam châm điện có thể nâng đoàn tàu trên đường ray nhờ từ trường mạnh mẽ và loại bỏ ma sát.
LK-99 được The New York Times gọi là “chất siêu dẫn của mùa hè”. Thông tin về chúng nhanh chóng lan truyền trên các mạng xã hội ở Hàn Quốc, Trung Quốc và Mỹ.
Trong khi công chúng tỏ ra sốt sắng và giá cổ phiếu của một số công ty công nghệ có thể liên quan tới chất siêu dẫn/bán dẫn bỗng nhiên tăng vọt trong cuối tháng 7 thì các nhà khoa học vật liệu và các nhà nghiên cứu chất siêu dẫn lại bày tỏ sự hoài nghi lớn.
Nhiều phòng thí nghiệm ở khắp nơi trên thế giới đã thử tái tạo công trình này và chỉ mất vài tuần để có được kết quả vì quá trình sản xuất vật liệu tương đối đơn giản.
Hơn một chục phòng thí nghiệm trong số đó đã công bố kết quả (chưa kết quả nào được bình duyệt bởi các tạp chí khoa học), cho biết không quan sát thấy bất kỳ hiện tượng siêu dẫn nào và một số ít đã quan sát thấy phản ứng từ tính trong các mảnh nhỏ có thể được giải thích bằng từ tính bình thường hoặc sắt từ.
Trong đó, kết quả gây “vỡ mộng” nhất đến từ Trung tâm Lý thuyết Vật chất Ngưng tụ (CMTC) của Đại học Maryland (Mỹ) – một cơ sở nghiên cứu lý thuyết được thành lập để “duy trì sự xuất sắc trong lĩnh vực vật chất ngưng tụ lý thuyết”.
Ngày 7/8, CMTC đã tweet trên mạng xã hội rằng: “Rất buồn, chúng tôi tin rằng cuộc chơi đã kết thúc. LK-99 không phải là chất siêu dẫn, thậm chí không phải ở nhiệt độ phòng (hoặc ở nhiệt độ rất thấp). Nó là một vật liệu kém cỏi có điện trở rất cao. Chấm hết. Không còn gì phải tranh cãi. Dữ liệu đã lên tiếng.”
Đại học Quốc gia Đài Loan cũng báo cáo vật liệu được sản xuất trong phòng thí nghiệm của họ thể hiện một số tính chất từ tính, nhưng không có dấu hiệu siêu dẫn và không quan sát thấy điện trở bằng 0.
Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia Ấn Độ và Trung tâm Vật liệu Lượng tử Quốc tế (ICQM) ở Trung Quốc đều kết luận rằng LK-99 mà họ tạo ra không có tính siêu dẫn.
Chỉ có một quan sát phát hiện dấu hiệu siêu dẫn: Đại học Đông Nam (Trung Quốc) tuyên bố đo được điện trở rất thấp trong một mảnh LK-99 trong số bốn mảnh họ tổng hợp được, ở mức nhiệt độ dưới -163 °C (tức 110°K, -262 °F) – thấp hơn nhiều so với nhiệt độ phòng, nhưng cao hơn nhiều so với các chất siêu dẫn hiện có.
Tuy nhiên, một số chuyên gia trong lĩnh vực này bày tỏ nghi ngờ vì dữ liệu của nhóm thể hiện sai lỗi trong cách đo, không có sự sụt giảm điện trở dự kiến về 0, và sử dụng các dụng cụ thô sơ không thể đo được mức điện trở dưới 10 μΩ.
Trên thực tế, một số nhóm nghiên cứu đã báo cáo điện trở suất cách điện thực sự tăng khi nhiệt độ giảm, và vật liệu này có điện trở lớn hơn gần một tỷ lần so với đồng ở nhiệt độ phòng, khiến nhóm CMTC nhận xét rằng LK-99 dường như là một “chất chống siêu dẫn”.
Một thử nghiệm quan trọng khác đối với LK-99 liên quan đến hiệu ứng Meissner. Hai tác giả Hàn Quốc đã chia sẻ một đoạn video về một mảnh vật liệu dường như lơ lửng trên một nam châm – một hiện tượng có thể xảy ra với các chất siêu dẫn.
Một video phổ biến khác trên mạng xã hội được cho là do nhóm nghiên cứu ở Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung, Trung Quốc, thực hiện cũng cho thấy một mảnh khác của LK-99 dường như bay lên.
Nhưng hy vọng rằng bay lên có nghĩa LK-99 là một chất siêu dẫn đã bị dập tắt trong tuần này sau khi Trung tâm ICQM của Trung Quốc tìm ra bằng chứng cho thấy có một lượng nhỏ sắt từ trong các mảnh nhỏ của LK-99. Nghĩa là vật liệu LK-99 có thể đã bị từ hóa và sau đó bị hút-đẩy bởi các vật liệu từ tính khác.
Một số phòng thí nghiệm tên tuổi, như Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne của Bộ Năng lượng Mỹ, vẫn chưa chia sẻ phát hiện của họ.
Giấc mơ chưa tới
Chất siêu dẫn là bất kỳ vật liệu nào có thể dẫn điện với điện trở bằng không. Thông thường, chúng chỉ hoạt động ở nhiệt độ cực lạnh hoặc dưới áp suất rất cao. Điều đó khiến chúng không được triển khai rộng rãi hoặc theo những cách có khả năng thay đổi cuộc sống hằng ngày.
Việc phát hiện ra một vật liệu siêu dẫn mới có khả năng áp dụng trong điều kiện bình thường có thể được xếp ngang hàng với việc phát hiện ra cảm ứng điện từ hoặc bóng bán dẫn.
Nó sẽ mở ra một loạt tiềm năng mới – từ việc cải tiến các công nghệ hiện có như máy chụp ảnh y tế MRI mạnh hơn đến các công nghệ “cao siêu” như lò phản ứng tổng hợp hạt nhân trong tầm tay.
“Có thể sẽ có chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng để chúng ta tìm kiếm, nhưng dường như [LK-99] không phải là một chất như vậy”, Chris Grovenor, giáo sư vật liệu tại Đại học Oxford và giám đốc Trung tâm ứng dụng chất siêu dẫn, nói với The Verge.
Không thể phủ nhận, sự nhiệt tình dành cho LK-99 đã gây ra những đợt dao động mạnh về cổ phiếu. Các video lan truyền trên mạng về thí nghiệm ủng hộ một số đặc điểm của LK-99 cũng thu hút gần 10 triệu lượt xem chỉ trong vòng 1-2 ngày.
Tuy nhiên, cơn sốt LK-99 cũng phần nào cho thấy tiềm năng to lớn của một chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng cũng như sự hiểu biết hạn chế của công chúng về công nghệ và triển vọng của nó.
Khánh Mai
