Khi các nhà nghiên cứu tuyên bố phát hiện ra một chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng có tên là LK-99, nó đã tạo ra một cuộc chạy đua để sao chép những phát hiện của họ ở cả phòng thí nghiệm chuyên nghiệp và nghiệp dư nhằm theo đuổi một bước đột phá trong ngành khoa học vật liệu có khả năng tạo nên một cuộc cách mạng mới.
Vào cuối tháng 7, Andrew McCalip bắt đầu phiên livestream trên Twitch như thường lệ. Và rồi, số lượng người theo dõi anh ấy leo lên con số hơn 16.000, đưa anh ấy vào top 5 kênh phổ biến trên nền tảng này. Đối với một người có ít hơn 600 người theo dõi vào thời điểm đó, đây là một thành tích ấn tượng. Đặc biệt là vì anh ấy không chơi trò chơi điện tử – anh ấy chỉ trộn các loại bột hóa học và đun nóng chúng ở nhiệt độ hơn 1300 độ F, nghiền nhỏ thành phẩm, trộn và đun nóng lại – tất cả nhằm cố gắng tái tạo công thức tạo ra một hợp chất mang tên LK-99.
McCalip, một kỹ sư của công ty khởi nghiệp Varda Space Industries, nói với Forbes: “Ban đầu chúng tôi chỉ xem việc phát trực tiếp thí nghiệm như một trò điều thôi. Liệu còn có thứ gì nhàm chán hơn việc ngồi xem phản ứng hóa học cơ chứ?”
Người dùng Twitch không phải là những người duy nhất đột nhiên bị ám ảnh bởi chất này, các mẫu của chất này được cho là có khả năng bay lên từ tính trong video được các nhà khoa học công bố. Khi ngày càng có nhiều các nhà khoa học vật liệu gấp rút tái tạo LK-99 trong phòng thí nghiệm của họ, những ngôi sao công nghệ nổi tiếng như người sáng lập Spotify – Daniel Ek và “Vua SPAC” Chamath Palihapitiya đã công khai các phát hiện mới nhất trên mạng xã hội, cùng với đám đông những người đam mê khoa học và công nghệ.
Điều đã thu hút sự chú ý của công chúng trên internet là những tuyên bố phi thường xung quanh LK-99, đã được mô tả trong một báo cáo sơ bộ của một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng Lượng tử của Hàn Quốc là “chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng đầu tiên” có thể hoạt động trong điều kiện bình thường. Nếu được xác minh, chất này sẽ có tiềm năng cách mạng hóa các linh kiện điện tử và tạo ra những sản phẩm từng được cho là bất khả thi.
Mặc dù bồi thẩm đoàn trong tòa án khoa học cuối cùng sẽ không đưa ra phán quyết chính thức trong nhiều tháng khi các nhà khoa học tái tạo chất này, thử nghiệm nó và công bố những phát hiện của họ, nhưng các thí nghiệm ban đầu đã thuyết phục hầu hết các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực rằng LK-99 không phải là một chất siêu dẫn. Nhưng nỗi ám ảnh nhất của internet đối với vật liệu này làm nổi bật niềm phấn khích thực thụ đối với việc khám phá ra một công nghệ có thể thúc đẩy nhiều ngành công nghiệp tiến lên phía trước.
Khả năng tạo nên cách mạng của chất siêu dẫn
Để có một cái nhìn rõ ràng hơn về nguyên nhân gây ra sự phấn khích, hãy quay lại những điều cơ bản. Vật dẫn điện là vật có các electron chuyển động khá tự do. Chất dẫn điện thường là kim loại, như đồng, vàng và bạc. Nhưng chúng không hoàn hảo – các electron không di chuyển liền mạch qua chất dẫn điện. Chúng di chuyển giống một đám đông đang cố gắng rời khỏi sân vận động sau khi trận đấu kết thúc. Ngay cả khi có nhiều khoảng trống, chúng vẫn dừng lại, xuất phát, va vào nhau và đôi khi chạy chậm lại. Trong mạch điện, đó gọi là điện trở. Đối với các electron, tất cả điện trở đó sẽ tạo ra nhiệt, đó là lý do tại sao máy tính của bạn được trang bị quạt để tản đi lượng nhiệt sản sinh từ quá trình vận hành.
Mặt khác, chất siêu dẫn cho phép dòng electron di chuyển một cách trơn tru mà không có điện trở, do đó chúng không tạo ra nhiệt. Khi các chất siêu dẫn được sử dụng để chế tạo nam châm điện, chúng vừa nhỏ gọn vừa mạnh mẽ – một phát minh vào những năm 1970 đã giúp cho việc chụp ảnh MRI trở nên khả thi. Nhưng có một nhược điểm: chúng chỉ có thể đưa điện trở về gần bằng 0 ở nhiệt độ cực lạnh. Điều đó làm cho chúng không thực tế để sử dụng trong hầu hết các tình huống. Và để giữ cho chúng chạy cho các ứng dụng như MRI tại bệnh viện hoặc máy tính lượng tử, chúng phải được làm mát bằng helium lỏng, đây là một quá trình cồng kềnh và tốn kém.
Đây là lý do tại sao triển vọng về một chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng hoạt động ở áp suất khí quyển bình thường rất thú vị: Nó có thể làm cho việc sản xuất và phân phối điện hiệu quả hơn đáng kể. Hiện tại, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ ước tính rằng khoảng 5% lượng điện sản xuất trong nước bị thất thoát khi chuyển từ các nhà máy điện đến khách hàng, một lượng điện trị giá khoảng 65 tỷ USD. Nhưng đó không phải là lợi thế duy nhất của chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng: một báo cáo tháng 8 từ ngân hàng đầu tư Jefferies đã chỉ ra các ứng dụng khác như máy MRI rẻ hơn và cải thiện khả năng tiếp cận cho máy tính lượng tử; giảm chi phí cho nam châm được sử dụng để đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân, khiến việc thương mại hóa trở nên khả thi hơn; và việc sử dụng các quy trình nâng từ trường của chất siêu dẫn để chế tạo những đoàn tàu điện có tốc độ nhanh hơn.
Việc loại bỏ điện trở của các dây dẫn điện thông thường cũng có những ứng dụng mang tính thực tế cao. “Một trong những chi phí tốn kém nhất của thiết bị điện tử làm từ đồng không phải là chi phí từ lượng điện năng bị mất do điện trở, mà là chi phí loại bỏ nhiệt sinh ra,” Casey Handmer, nhà vật lý, người thành lập công ty khởi nghiệp năng lượng xanh Terraform, nói với Forbes trong một email. “Tất cả các thiết bị tiêu thụ năng lượng cao bao gồm động cơ điện, bộ sạc pin, bộ chuyển đổi năng lượng và đặc biệt là máy tính, có thể cải thiện đáng kể mật độ năng lượng và hiệu suất của chúng bằng cách sử dụng chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng.”
Điều đó không có nghĩa là kỳ tích có thể xảy ra chỉ sau một đêm. Prineha Narang, giáo sư tại UCLA, người nghiên cứu các vật liệu mới, cho biết: “Việc tìm ra một chất mới thay thế cho đồng là một thành tựu công nghệ thực sự lớn. Đó không chỉ là vấn đề hậu cần cần xem xét; đồng cũng cực kỳ rẻ. Bất cứ thứ gì có thể thay thế nó cần phải có một số lợi thế rõ ràng về chi phí. Một phần sức hấp dẫn của LK-99 có thể là nó được làm từ chì, đồng và phốt pho, những vật liệu tương đối rẻ tiền và dồi dào.”
Điều gì đã tạo nên cơn sốt LK-99?
Inna Vishik, một nhà vật lý tại UC Davis cho biết, đây không phải là lần đầu tiên tuyên bố về một vật liệu siêu dẫn lan truyền trên internet. “Chúng xuất hiện vài năm một lần.”
Nếu đúng như vậy, tại sao LK-99 lại gây được sự quan tâm lan truyền như vậy? Vishik cho biết một phần có thể là do nó khá dễ sao chép. Rất nhiều phòng thí nghiệm đã có trong tay những tài liệu nổi bật, mà cô ấy nói có thể là một yếu tố dẫn đến sự quan tâm một cách bùng nổ. “Nó tương đối rẻ và không cần đến sự vận dụng của các công nghệ phức tạp để điều chế,” cô nói.
David Larbalestier, nhà khoa học vật liệu chính tại Phòng thí nghiệm Từ trường Cao Quốc gia Hoa Kỳ, cho biết thêm một yếu tố khác là bài báo ban đầu rõ ràng không phải là một trò lừa bịp hay nhầm lẫn. “Bạn biết đấy, một số người đã khám phá ra. Họ rõ ràng không hiểu hoàn toàn nó là gì. Nhưng họ có cái nhìn lạc quan, rồi đưa ra một đống bằng chứng xác đáng để mọi người tự nhìn vào và phán xét.”
Hai yếu tố này tạo ra sự quan tâm, đặc biệt là khi kết hợp với thực tế là các nhà khoa học không có cách nào hiệu quả để tìm hiểu xem liệu một vật liệu có thể trở thành chất siêu dẫn hay không. “Các chất siêu dẫn rất khó lường,” Leslie Schoop, giáo sư hóa học tại Princeton, người đã tái tạo LK-99 nhưng không phát hiện ra nó có các đặc tính siêu dẫn.
Tính lan truyền của thí nghiệm cũng giúp thúc đẩy sự quan tâm của các nhà khoa học. Schoop cho biết khi đọc bài báo lần đầu, cô không nghĩ LK-99 là một vật liệu siêu dẫn, nhưng thấy mình buộc phải sao chép vật liệu này trong phòng thí nghiệm của mình vì mức độ phổ biến của nó.
Cô nói với Forbes: “Rất nhiều người đã nhắn tin cho tôi về điều đó đến nỗi tôi cảm thấy mình cần phải làm điều đó”. “Vì vậy, tôi có thể đưa ra nhận xét tốt hơn là chỉ bình luận về dữ liệu của người khác.”
Nỗ lực sao chép đó, cùng với những nỗ lực khác được công bố bởi các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia CSIR ở Ấn Độ và Phòng thí nghiệm Vật lý Vật chất Ngưng tụ Quốc gia Bắc Kinh, tất cả đều phát hiện ra rằng mặc dù bề ngoài LK-99 thể hiện một số tính chất từ tính thú vị, cũng như giảm điện năng. trong một số mẫu nhất định, nó có thể không có bất kỳ đặc tính nào tạo nên chất siêu dẫn. Một phân tích kỹ lưỡng được công bố vào đầu tuần này từ Viện nghiên cứu chất rắn Max Planck cho thấy rằng nguyên nhân gây ra sự xuất hiện của tính siêu dẫn đã được hiểu rõ về cơ học trong đồng gây ra bởi phương pháp được sử dụng để tạo ra LK-99.
“Tôi không nghĩ đây là con đường hướng tới tính siêu dẫn, nhưng có điều gì đó thú vị ở nó,” Vishik nói. Nhiều nhà khoa học khác đã trao đổi với Forbes cũng bày tỏ quan điểm tương tự.
Sinead Griffin, nhà vật lý tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, người có mô phỏng máy tính về một số đặc tính của LK-99, cho biết một mặt tích cực đối với sự quan tâm lan truyền của công chúng đối với LK-99 là nó đã khơi dậy sự tò mò trong lĩnh vực này. Cô nói: “Tôi thực sự đã nhận được một vài email từ các học sinh trung học đặt câu hỏi cho tôi. Nhìn thấy những thứ đó thực sự rất thú vị.”
Đối với McCalip, công việc của anh ấy cũng đã xong. Anh đã thành công trong việc tạo ra LK-99 dựa trên công thức trong bài báo và chuyển nó đến phòng thí nghiệm tại Đại học Nam California. Phòng thí nghiệm đó phát hiện ra rằng vật liệu do anh tạo ra, giống như những vật liệu được sao chép trong các phòng thí nghiệm khác, cũng không thể hiện bất kỳ đặc tính siêu dẫn nào. Nhưng sau rất nhiều hứng thú với thí nghiệm này, anh ấy cũng bắt đầu tỏ ra hào hứng với khoa học, đặc biệt là đối với công ty vũ trụ mà anh ấy làm việc.
Bài: Hiếu Võ – Theo Forbes
