Bui Nhat Minh
Intern Writer
Một nhóm nhà khoa học vừa tạo ra một loại “động cơ nhiệt” nhỏ đến mức chỉ bằng một hạt bụi, nhưng lại có thể được đốt nóng tới mức ngang bằng thậm chí tiệm cận lõi Mặt Trời, nơi đạt khoảng 15 triệu Kelvin. Thành tựu này không phải để cung cấp năng lượng cho bất kỳ thiết bị thực tế nào, mà nhằm khám phá cách nhiệt động lực học hoạt động ở cấp độ vi mô, nơi thế giới vật lý vận hành theo những cách hoàn toàn khác lạ.
Sau đó, các nhà khoa học tăng nhiệt bằng cách áp điện áp vào một điện cực trong bẫy điện. Dù kích thước siêu nhỏ, nhiệt độ mà hạt silica đạt được lên tới 10 triệu Kelvin, vượt xa bề mặt Mặt Trời (khoảng 5.500°C) và chỉ còn cách lõi Mặt Trời vài triệu Kelvin.
Đáng chú ý, trong môi trường cực nhỏ này, các định luật nhiệt động lực học không hoạt động đúng như chúng ta quen thuộc. Có những lúc động cơ… nguội đi dù được làm nóng, do các dao động ngẫu nhiên ở cấp độ vi mô khiến hệ thống vận hành theo cách không hề trực quan.
Các nhà khoa học cho rằng hiểu được cách năng lượng vận hành ở cấp độ vi mô có thể giúp mở đường cho:
Động cơ bé xíu nhưng nóng hơn cả bề mặt Mặt Trời
Nhóm nghiên cứu do Molly Message thuộc King's College London dẫn đầu đã xây dựng một động cơ chỉ từ một hạt silica rộng 4,82 micromet nhỏ hơn cả đường kính sợi tóc con người. Hạt này được treo lơ lửng trong không khí loãng nhờ hệ thống điện trường Paul Trap.
Sau đó, các nhà khoa học tăng nhiệt bằng cách áp điện áp vào một điện cực trong bẫy điện. Dù kích thước siêu nhỏ, nhiệt độ mà hạt silica đạt được lên tới 10 triệu Kelvin, vượt xa bề mặt Mặt Trời (khoảng 5.500°C) và chỉ còn cách lõi Mặt Trời vài triệu Kelvin.
Đáng chú ý, trong môi trường cực nhỏ này, các định luật nhiệt động lực học không hoạt động đúng như chúng ta quen thuộc. Có những lúc động cơ… nguội đi dù được làm nóng, do các dao động ngẫu nhiên ở cấp độ vi mô khiến hệ thống vận hành theo cách không hề trực quan.
Khám phá bí mật của thế giới vi mô và tiềm năng tương lai
Nghiên cứu chỉ ra rằng ở quy mô siêu nhỏ, năng lượng có thể được truyền theo hướng bất thường, động cơ có thể “chạy ngược”, và môi trường nhiệt còn có thể ghi nhớ trạng thái trước đó của hệ thống. Đây là những hành vi không hề xuất hiện ở thế giới vĩ mô.Các nhà khoa học cho rằng hiểu được cách năng lượng vận hành ở cấp độ vi mô có thể giúp mở đường cho:
- Thiết kế các động cơ siêu nhỏ và vi máy trong tương lai.
- Hiểu sâu hơn các quá trình sinh học như gấp protein chủ đề từng giành giải Nobel Hóa học năm 2024.
- Mở rộng kiến thức nền tảng về cách vũ trụ vận hành ở những cấp độ nhỏ nhất.
