Nhiều nguyên tố và khoáng chất có trong tự nhiên như chì và thủy ngân có đặc tính siêu dẫn. Những ứng dụng hiện đại, sử dụng các vật liệu có tính chất siêu dẫn như máy quét cộng hưởng từ (MRI), tàu chạy trên đệm từ trường, động cơ điện và máy phát điện.
Thông thường, hiện tượng siêu dẫn trong vật liệu xảy ra ở môi trường nhiệt độ thấp hoặc ở nhiệt độ cao với áp suất rất cao. Mục đích trọng tâm nghiên cứu là tìm kiếm hoặc chế tạo ra các vật liệu có đặc tính siêu dẫn, truyền điện năng không tổn thất ở môi trường nhiệt độ phòng, áp suất khí quyến.
Nếu vật liệu đặc tính siêu dẫn nhiệt độ phòng được áp dụng trên quy mô lớn, sẽ tạo ra các hệ thống truyền tải điện hiệu suất cao cho ngành công nghiệp, thương mại và giao thông vận tải, đó là cuộc cách mạng công nghệ.
GS Paul Chu, giám đốc sáng lập kiêm nhà nghiên cứu chính tại Trung tâm Siêu dẫn Texas tại UH và GS Liangzi Deng, trợ lý nghiên cứu đã chọn FeSe (Sắt (II) Selenide) cho các thí nghiệm vì có cấu trúc đơn giản và Tc (nhiệt độ tới hạn của siêu dẫn) cao dưới áp suất lớn.
Thiết bị nghiên cứu thử nghiệm hiện tượng siêu dẫn
GS Liangzi Deng và GS Paul Chu của UH, thực hiện nghiên cứu hiện tượng siêu dẫn nhiệt độ phòng. Ảnh: UH
GS Chu và GS Deng phát triển một quy trình làm nguội bằng áp suất (PQP), trước tiên hai nhà khoa học tạo áp suất lên các mẫu ở nhiệt độ phòng để tăng cường tính siêu dẫn, làm mát vật liệu đến nhiệt độ thấp hơn đã chọn, sau đó giải phóng hoàn toàn áp suất, vật liệu vẫn giữ được những đặc tính siêu dẫn tăng cường.
Khái niệm PQP không phải mới, nhưng GS Chu và GS Deng lần đầu tiên sử dụng PQP để lưu giữ lại tính siêu dẫn tăng cường áp suất cao trong chất siêu dẫn nhiệt độ cao (HTS) ở áp suất khí quyển. Kỹ thuật sáng tạo này được công bố trên Tạp chí Siêu dẫn và Từ tính mới .
Theo GS Chu, chúng ta lãng phí khoảng 10% điện năng trong quá trình truyền tải, đó là một con số khổng lồ. Nếu sử dụng các chất siêu dẫn để truyền điện, không bị lãng phí năng lượng, đó là cuộc cách mạng làm thay đổi thế giới, giao thông và truyền tải điện. Nếu quy trình này được đưa vào khai thác sử dụng, có thể tạo ra vật liệu truyền điện từ nơi sản xuất đến những địa điểm cách xa hàng nghìn dặm mà không tổn hao năng lượng.
Kỹ thuật sáng tạo của GS Chu và GS Deng trong nghiên cứu là đưa vật liệu về các pha siêu bền có những đặc tính mong muốn và tăng cường những đặc tính mà các pha ổn định thiếu.
Những vật liệu này có thể là kim cương, vật liệu in 3D nhiệt độ cao, photpho đen, đồng berili, được dùng để chế tạo các công cụ, sử dụng trong môi trường dễ cháy nổ như giàn khoan dầu và thang máy vận tải vật liệu.
Mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu là tăng nhiệt độ lên cao hơn nhiệt độ phòng nhưng vẫn giữ các đặc tính siêu dẫn của vật liệu. Nếu đạt được kết quả này, sẽ không cần thiết phải áp dụng kỹ thuật làm lạnh cho các thiết bị, sử dụng vật liệu siêu dẫn như máy MRI.
