Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Kim cương không tồn tại mãi mãi... nhưng chúng gần như vậy.
Đầu tuần này, các nhà khoa học từ cả hai viện đã công bố việc tạo ra một loại pin kim cương tận dụng sức mạnh phân rã của đồng vị carbon-14 - đồng vị tương tự được sử dụng trong phương pháp xác định niên đại bằng carbon. Đồng vị này hữu ích cho các nhà khảo cổ học vì thời gian bán hủy của nó (thời gian cần thiết để một nửa hạt nhân nguyên tử của nó phân rã thành các nguyên tử khác) là 5.730 năm. Điều này khiến carbon-14 trở nên cực kỳ thành thạo trong việc xác định niên đại của các vật thể có tuổi đời lên tới 60.000 năm (bất kỳ tuổi nào lớn hơn thế, sẽ không đủ để có kết quả chính xác). Tuy nhiên, thời gian bán hủy dài bất thường của carbon-14 có những ứng dụng khả thi khác - rõ ràng là nó có thể đóng vai trò là nguồn năng lượng của một loại pin có tuổi thọ cực kỳ dài.
“ Pin kim cương cung cấp một cách an toàn, bền vững để cung cấp mức năng lượng microwatt liên tục”, Sarah Clark từ UKAEA cho biết trong một tuyên bố báo chí. “Chúng là một công nghệ mới nổi sử dụng kim cương nhân tạo để bao bọc một lượng nhỏ carbon-14 một cách an toàn”.
Mặc dù có hình dạng tương tự như pin đồng xu, loại pin kim cương mới này dựa vào nguồn năng lượng khác với người anh em điện hóa của nó. Pin kim cương hoạt động giống như tấm pin mặt trời, nhưng thay vì chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng, chúng thu giữ các electron chuyển động nhanh từ quá trình phân rã phóng xạ . Tất nhiên, từ “phóng xạ” có thể gây ra một vài lo ngại - đặc biệt là khi xem xét rằng loại pin này có khả năng cung cấp năng lượng cho máy tạo nhịp tim và cấy ghép mắt - nhưng kim cương bao bọc carbon-14 an toàn chứa bất kỳ tác dụng phụ nào có thể xảy ra của vật liệu phóng xạ.
Eseosa Ekanem, một kỹ sư quy trình cấp cao tại UKAEA, cho biết trong một video công bố bước đột phá này: "Khi các electron đi qua kim cương, một vật liệu bán dẫn, nó sẽ giúp tạo ra điện và năng lượng".
Tuy nhiên, giấc mơ về những chiếc điện thoại thông minh và xe điện sạc liên tục sẽ phải chờ đợi, vì hiện tại những loại pin này chỉ cung cấp mức năng lượng microwatt. Vì vậy, mặc dù chúng có thể đóng vai trò là nguồn năng lượng ổn định trong hàng thiên niên kỷ, nhưng chúng thực tế chỉ có thể cung cấp năng lượng cho những vật thể rất nhỏ. Điều này khiến chúng trở thành ứng cử viên hoàn hảo cho các thiết bị như máy tạo nhịp tim và thiết bị cấy ghép — những thứ bạn không muốn rút ra và sạc lại. Những loại pin này cũng rất thành thạo trong việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị ở những không gian khó tiếp cận, cho dù đó là ở độ sâu nhất của đại dương, trên quỹ đạo quanh Trái đất hay thậm chí là trong không gian sâu thẳm. Nếu pharaoh Ai Cập Menes bằng cách nào đó có công nghệ pin kim cương và một chương trình không gian, thì tàu vũ trụ của triều đại đầu tiên vẫn có thể du hành khắp vũ trụ mà không gặp vấn đề gì.
“Công nghệ vi điện của chúng tôi có thể hỗ trợ nhiều ứng dụng quan trọng từ công nghệ vũ trụ và thiết bị an ninh cho đến cấy ghép y tế”, Tom Scott từ Đại học Bristol cho biết trong một tuyên bố báo chí . “Chúng tôi rất vui mừng khi có thể khám phá tất cả những khả năng này, hợp tác với các đối tác trong ngành và nghiên cứu, trong vài năm tới”.
Một điểm cộng nữa là carbon-14 này có nguồn gốc từ các khối than chì, là sản phẩm phụ của lò phản ứng phân hạch hạt nhân. Vì vậy, những viên pin kim cương này không chỉ cung cấp nguồn năng lượng mới vô tận (ít nhất là so với tuổi thọ ít ỏi của chúng ta) mà còn tái sử dụng vật liệu phóng xạ.
Pin kim cương không tồn tại mãi mãi, nhưng này - 5.700 năm là khởi đầu khá tốt. (popularmechanics)
- Pin có tuổi thọ cao có thể có tác động sâu sắc đến các thiết bị y tế cứu sinh và công nghệ vũ trụ, và pin kim cương mới có thể kéo dài tuổi thọ của các nguồn năng lượng này thêm hàng nghìn năm.
- Pin kim cương mới này hoạt động giống như một loại tấm pin mặt trời, nhưng thay vì hấp thụ ánh sáng, nó thu giữ các electron chuyển động nhanh từ quá trình phân rã phóng xạ của carbon-14.
- Những loại pin này cũng có thể được sản xuất từ vật liệu phụ của quá trình phân hạch hạt nhân, cung cấp năng lượng lâu dài từ thứ về cơ bản là chất thải phóng xạ.
Đầu tuần này, các nhà khoa học từ cả hai viện đã công bố việc tạo ra một loại pin kim cương tận dụng sức mạnh phân rã của đồng vị carbon-14 - đồng vị tương tự được sử dụng trong phương pháp xác định niên đại bằng carbon. Đồng vị này hữu ích cho các nhà khảo cổ học vì thời gian bán hủy của nó (thời gian cần thiết để một nửa hạt nhân nguyên tử của nó phân rã thành các nguyên tử khác) là 5.730 năm. Điều này khiến carbon-14 trở nên cực kỳ thành thạo trong việc xác định niên đại của các vật thể có tuổi đời lên tới 60.000 năm (bất kỳ tuổi nào lớn hơn thế, sẽ không đủ để có kết quả chính xác). Tuy nhiên, thời gian bán hủy dài bất thường của carbon-14 có những ứng dụng khả thi khác - rõ ràng là nó có thể đóng vai trò là nguồn năng lượng của một loại pin có tuổi thọ cực kỳ dài.
“ Pin kim cương cung cấp một cách an toàn, bền vững để cung cấp mức năng lượng microwatt liên tục”, Sarah Clark từ UKAEA cho biết trong một tuyên bố báo chí. “Chúng là một công nghệ mới nổi sử dụng kim cương nhân tạo để bao bọc một lượng nhỏ carbon-14 một cách an toàn”.
Mặc dù có hình dạng tương tự như pin đồng xu, loại pin kim cương mới này dựa vào nguồn năng lượng khác với người anh em điện hóa của nó. Pin kim cương hoạt động giống như tấm pin mặt trời, nhưng thay vì chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng, chúng thu giữ các electron chuyển động nhanh từ quá trình phân rã phóng xạ . Tất nhiên, từ “phóng xạ” có thể gây ra một vài lo ngại - đặc biệt là khi xem xét rằng loại pin này có khả năng cung cấp năng lượng cho máy tạo nhịp tim và cấy ghép mắt - nhưng kim cương bao bọc carbon-14 an toàn chứa bất kỳ tác dụng phụ nào có thể xảy ra của vật liệu phóng xạ.
Eseosa Ekanem, một kỹ sư quy trình cấp cao tại UKAEA, cho biết trong một video công bố bước đột phá này: "Khi các electron đi qua kim cương, một vật liệu bán dẫn, nó sẽ giúp tạo ra điện và năng lượng".
Tuy nhiên, giấc mơ về những chiếc điện thoại thông minh và xe điện sạc liên tục sẽ phải chờ đợi, vì hiện tại những loại pin này chỉ cung cấp mức năng lượng microwatt. Vì vậy, mặc dù chúng có thể đóng vai trò là nguồn năng lượng ổn định trong hàng thiên niên kỷ, nhưng chúng thực tế chỉ có thể cung cấp năng lượng cho những vật thể rất nhỏ. Điều này khiến chúng trở thành ứng cử viên hoàn hảo cho các thiết bị như máy tạo nhịp tim và thiết bị cấy ghép — những thứ bạn không muốn rút ra và sạc lại. Những loại pin này cũng rất thành thạo trong việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị ở những không gian khó tiếp cận, cho dù đó là ở độ sâu nhất của đại dương, trên quỹ đạo quanh Trái đất hay thậm chí là trong không gian sâu thẳm. Nếu pharaoh Ai Cập Menes bằng cách nào đó có công nghệ pin kim cương và một chương trình không gian, thì tàu vũ trụ của triều đại đầu tiên vẫn có thể du hành khắp vũ trụ mà không gặp vấn đề gì.
“Công nghệ vi điện của chúng tôi có thể hỗ trợ nhiều ứng dụng quan trọng từ công nghệ vũ trụ và thiết bị an ninh cho đến cấy ghép y tế”, Tom Scott từ Đại học Bristol cho biết trong một tuyên bố báo chí . “Chúng tôi rất vui mừng khi có thể khám phá tất cả những khả năng này, hợp tác với các đối tác trong ngành và nghiên cứu, trong vài năm tới”.
Một điểm cộng nữa là carbon-14 này có nguồn gốc từ các khối than chì, là sản phẩm phụ của lò phản ứng phân hạch hạt nhân. Vì vậy, những viên pin kim cương này không chỉ cung cấp nguồn năng lượng mới vô tận (ít nhất là so với tuổi thọ ít ỏi của chúng ta) mà còn tái sử dụng vật liệu phóng xạ.
Pin kim cương không tồn tại mãi mãi, nhưng này - 5.700 năm là khởi đầu khá tốt. (popularmechanics)
