Tạo ra viên kim cương tổng hợp giúp tìm kiếm sự sống trên hành tinh khác
Quyền Cao (Theo: Khám Phá) Tháng 5 15, 2018 11:31 AM
Phát minh mới có thể tạo ra một sự bùng nổ trong ngành thiết bị công nghệ như chụp phim trong bệnh viện, máy quét an ninh tại sân bay, hay thậm chí tìm kiếm sự sống trên hành tinh khác.

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kim cương để tạo ra maser (khuếch đại sóng vi ba bằng phát xạ kích thích) ở trạng thái rắn và có thể hoạt động liên tục trong nhiệt độ phòng.

Maser giống như phiên bản sóng vi ba của laser. Trong khi tia laze phát ra tia sáng có cường độ mạnh thì maser phát ra tia vi ba tập trung. Maser được phát minh ra trước laser, và đã được ứng dụng trong nhiều thứ như đồng hồ nguyên tử, kính viễn vọng vô tuyến, và truyền thông trên tàu vũ trụ.

Tuy nhiên, không hề dễ dàng để tạo ra maser ở trạng thái rắn. Các nhà khoa học thiết lập chúng bằng cách khuếch đại các tia vi ba qua một tinh thể, chẳng hạn như ruby. Chúng cũng đòi hỏi các điều kiện đặc biệt như từ trường mạnh và nhiệt độ gần độ 0 tuyệt đối (-273 độ C). Công nghệ hiện tại của chúng ta rất hạn chế để có thể ứng dụng và tạo ra maser trạng thái rắn.

Maser được chiếu sáng bởi ánh sáng laser xanh.
Maser được chiếu sáng bởi ánh sáng laser xanh. Ảnh: ICL

Và để khắc phục điều này, các nhà nghiên cứu ở Trường đại học Hoàng gia London (ICL) và Trường đại học London đã sử dụng một viên kim cương được phát triển trong phòng thí nghiệm làm tinh thể khuếch đại. Nhờ đó, lần đầu tiên họ đã tạo ra maser ở trạng thái rắn có thể hoạt động liên tục.

Dự án này được xây dựng dựa trên nghiên cứu của ICL và Phòng Thí nghiệm Vật lý Quốc gia Anh năm 2012. Lúc đó, các nhà nghiên cứu đã tạo ra maser ở trạng thái rắn bằng cách sử dụng tinh thể p-Terphenyl pha tạp với chất bán dẫn hữu cơ pentacene - chúng đóng vai trò là bộ khuyếch đại. Maser này có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng và không cần sử dụng nam châm. Nhưng chúng chỉ chạy được trong vài mili giây ngủi - thậm chí nếu nó có thể hoạt động liên tục thì tinh thể cũng sẽ tan chảy.

Với hệ thống mới này, các nhà nghiên cứu đã thay thế tinh thể cũ bằng một viên kim cương tổng hợp được phát triển trong điều kiện giàu nitơ. Một chùm electron năng lượng cao được sử dụng để "đá" các nguyên tử cacbon ra khỏi viên kim cương, tạo ra các khoảng trống trong cấu trúc lưới của nó.

Các nhà nghiên cứu làm nóng viên kim cương sau đó tạo ra các khoảng trống carbon để liên kết với các nguyên tử nitơ. Từ đó, chúng tạo ra một trung tâm khuyết - nitơ, các electron quay tròn có thể được kiểm soát bằng từ trường, điện trường hoặc tia vi ba bên trong trung tâm này.

Khi được đặt bên trong một vòng làm bằng saphia để tập trung năng lượng vi ba và chiếu sáng bằng laser xanh, các nhà khoa học nhận thấy maser hoạt động hiệu quả. Chúng không những vận hành được ở nhiệt độ phòng, mà còn có thể chạy liên tục.

Viên kim cương có thể hoạt động trong nhiệt độ phòng.
Viên kim cương có thể hoạt động trong nhiệt độ phòng. Ảnh: ICL

Nhà nghiên cứu Neil Alford - đồng tác giả của nghiên cứu ở Trường đại học Hoàng gia London, cho biết: "Công nghệ này có thể có nhiều ứng dụng, nhưng con đường rõ ràng nhất mà tôi thấy ở đây là nó rất hữu hiệu để sử dụng ở những lĩnh vực mà cần phát hiện các tia vi ba nhạy".

Ngoài dùng trong việc chụp phim và các máy quét ở sân bay, các nhà nghiên cứu tin rằng công nghệ maser có thể được sử dụng cho các ứng dụng nhạy cảm khác như phát hiện bom, máy tính lượng tử, và thậm chí là tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác.

Nhà nghiên cứu hàng đầu Jonathan Breeze cho biết: "Bước đột phá này mở đường cho việc sử dụng maser rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và chúng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các thiết bị để khám phá những thứ mà xã hội đang quan tâm".

Bài nghiên cứu mô tả về maser đã được xuất bản trên tạp chí Nature.

Theo: Khám Phá

Author: Quyền Cao (Theo: Khám Phá)

Tin mới trong ngày

  • Em muốn đi cùng anh đến hết cuộc đời

    Em muốn đi cùng anh đến hết cuộc đời

    May 25, 2018 08:00 PM
    Tình yêu của anh là bầu trời, còn tình yêu của em là biển cả. Dẫu trái tim ta nhỏ hẹp, nhưng nó vẫn đủ lưu giữ mọi kỷ niệm, mọi khoảnh khắc, mọi niềm vui lẫn đau thương.
  • Mẹo nhỏ giúp bạn tự tin hơn ở những vùng da nhạy cảm

    Mẹo nhỏ giúp bạn tự tin hơn ở những vùng da nhạy cảm

    May 25, 2018 07:30 PM
    Mùa hè là mùa của những kì nghỉ dài, là dịp để bạn có thể diện những bộ đồ xinh đẹp, quyến rũ, nhưng những khuyết điểm như mụn ở lưng, vùng da đầu gối bị sạm màu... sẽ làm bạn gái bị mất điểm.
  • Đôi môi quyến rũ khiến chàng 'nhìn là muốn hôn'

    Đôi môi quyến rũ khiến chàng 'nhìn là muốn hôn'

    May 25, 2018 07:30 PM
    Gương mặt tươi trẻ, vóc dáng “chuẩn”, làn da mịn màng chưa đủ để quyến rũ chàng. Các bạn nữ còn phải tạo một điểm nhấn khác, đó là đôi môi. Ngoài việc thỏa sức lựa chọn những màu son phù hợp với gương mặt và làn da, bạn cũng nên biết cách chăm sóc môi nữa đấy.
  • Đẹp nhất là lần đầu gặp gỡ

    Đẹp nhất là lần đầu gặp gỡ

    May 25, 2018 07:00 PM
    Cốc cà phê này rất đặc biệt, không phải là hình mặt cười như mọi khi mà là hình trái tim. Tôi hỏi vì sao lại thay đổi hình vẽ. Cô không trả lời, cắm cúi lau dọn. Nếu như trước đây tôi có nhiều điều để nói, cô có nhiều chuyện để kể thì bây giờ cả hai chúng tôi rơi vào trạng thái yên lặng, đến cả câu tạm biệt cũng khó mà thốt ra.
  • 3 người phụ nữ nổi tiếng  trong lịch sử Việt Nam với những bài học dạy bậc đế vương

    3 người phụ nữ nổi tiếng trong lịch sử Việt Nam với những bài học dạy bậc đế vương

    May 25, 2018 06:30 PM
    Sử Việt từng xuất hiện những người mẹ tài đức vẹn toàn. Dù sống cảnh lầu son gác tía, họ vẫn không quên bổn phận của mình, nuôi dạy con thành bậc đế vương tài giỏi.