Nhóm nghiên cứu tại Mỹ vừa thiết lập kỷ lục mới về siêu dẫn trong điều kiện áp suất khí quyển, với nhiệt độ chuyển pha đạt 151K, tương đương khoảng -122°C. Đây là mức cao nhất từng được ghi nhận ở áp suất khí quyển trong 33 năm qua.

Theo Gigazine ngày 28/5, nhóm khoa học thuộc University of Houston và Texas Center for Superconductivity đã đạt cột mốc trên khi sử dụng vật liệu gốm oxit đồng hệ thủy ngân Hg1223. Kết quả này cao hơn 18K so với kỷ lục trước đó là 133K.

Siêu dẫn là hiện tượng vật liệu có điện trở bằng 0 khi nhiệt độ hạ xuống dưới một ngưỡng nhất định. Nhiệt độ chuyển pha càng cao, yêu cầu làm lạnh càng giảm, qua đó giúp hạ chi phí và mở rộng khả năng ứng dụng thực tế.

Trước đây, phần lớn vật liệu siêu dẫn hiệu năng cao chỉ duy trì được đặc tính này trong môi trường áp suất cực cao, khiến khả năng ứng dụng công nghiệp bị hạn chế. Vì vậy, việc lập kỷ lục mới ngay trong điều kiện áp suất khí quyển được xem là điểm đáng chú ý nhất của nghiên cứu lần này.

Theo nhóm nghiên cứu, yếu tố then chốt nằm ở kỹ thuật “pressure quench”. Phương pháp này cho phép giữ lại cấu trúc và trạng thái điện tử vốn hình thành dưới áp suất cao, ngay cả sau khi áp suất đã được dỡ bỏ.

Cụ thể, nhóm đã nén vật liệu Hg1223 dưới áp lực rất lớn để tăng đặc tính siêu dẫn, sau đó làm lạnh đến một mức nhiệt nhất định rồi nhanh chóng xả áp. Nhờ vậy, trạng thái siêu dẫn được tạo ra dưới áp suất cao vẫn tiếp tục được duy trì ở áp suất khí quyển.

Trong thí nghiệm, mức áp lực sử dụng tương đương khoảng 300.000 lần áp suất khí quyển. Sau khi xả áp, nhiệt độ chuyển pha 151K được duy trì trong khoảng hai tuần. Kết quả này cũng được tái lập trên 5 mẫu khác nhau.

Chin-Woo Chu, người dẫn dắt nghiên cứu tại University of Houston, cho biết phương pháp trên cho thấy khả năng duy trì những đặc tính trước đây chỉ có thể đạt được trong môi trường áp suất cao, nhưng nay tồn tại được ở áp suất khí quyển.

Dù vậy, khoảng cách từ cột mốc mới này đến siêu dẫn ở nhiệt độ phòng vẫn còn rất xa. Mức 151K, tương đương khoảng -122°C, vẫn thấp hơn so với nhiệt độ phòng thông thường khoảng 140°C.

Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh kết quả hiện tại không đồng nghĩa với việc siêu dẫn ở nhiệt độ phòng sẽ sớm trở thành hiện thực. Tuy nhiên, việc phá kỷ lục sau 33 năm vẫn được xem là một bước tiến quan trọng trong nỗ lực giảm chi phí làm lạnh và mở rộng phạm vi ứng dụng.

Siêu dẫn được xem là công nghệ then chốt trong nhiều lĩnh vực như truyền tải điện, MRI, nhiệt hạch, máy tính lượng tử và điện tử tốc độ cao. Theo Chin-Woo Chu, tổn thất điện năng trong truyền tải hiện vẫn ở mức đáng kể, và việc mở rộng ứng dụng siêu dẫn có thể góp phần nâng hiệu quả năng lượng cũng như giảm gánh nặng môi trường.

Theo giới quan sát, kết quả mới có thể thổi bùng trở lại cuộc đua phát triển vật liệu siêu dẫn hoạt động ở áp suất khí quyển. Những bài toán tiếp theo là kéo dài thời gian duy trì hiệu ứng “pressure quench”, kiểm chứng khả năng áp dụng với các vật liệu khác và tiếp tục nâng nhiệt độ chuyển pha trong điều kiện này.