Hãy tưởng tượng một đoàn tàu lao vút trên đường ray mà không có ma sát, hay một chiếc sạc điện thoại thông minh mà không một watt nào bị thất thoát. Chính những triển vọng như vậy được mở ra bởi hiện tượng siêu dẫn — hiện tượng dòng điện chạy qua mà không có điện trở. Tuy nhiên, trong nhiều thập kỷ, nó chỉ khả thi ở những nhiệt độ cực thấp, đòi hỏi phải làm lạnh đắt đỏ bằng heli lỏng.
Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học từ Đại học Utrecht, Đại học Leiden và Munich đang đưa mục tiêu ấp ủ đến gần hơn. Công trình được công bố hôm nay trên tạp chí Science cho thấy: một trong hai điều kiện chính của hiện tượng siêu dẫn đã có thể được thỏa mãn ở nhiệt độ phòng. Đây là một bước tiến quan trọng, dù bức tranh toàn cảnh vẫn chưa rõ ràng.
Siêu dẫn đòi hỏi hai điều. Thứ nhất, các electron phải kết hợp thành các cặp Cooper. Thứ hai, những cặp này phải chuyển động đồng bộ — cái được gọi là tính kết hợp pha. Trong các chất siêu dẫn thông thường, cả hai quá trình diễn ra đồng thời ở nhiệt độ rất thấp. Ở các vật liệu nhiệt độ cao được phát hiện vào những năm 1980, tình hình lại khác.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các cặp Cooper trong những vật liệu như vậy hình thành ngay ở nhiệt độ cao hơn đáng kể so với điểm chuyển pha sang trạng thái siêu dẫn. «Chất keo» giữ các cặp này đủ bền để duy trì chúng ngay cả ở nhiệt độ phòng, — một trong những người đứng đầu nghiên cứu, Ingmar Svart, nhận xét. Như vậy, điểm nghẽn thực sự chính là chuyển động đồng bộ của các cặp.
Để đo đạc, nhóm nghiên cứu đã tạo ra thiết bị riêng có khả năng phân biệt dòng điện do các electron riêng lẻ mang và dòng điện do các cặp mang. Điều này cho phép quan sát trực tiếp khi nào và bằng cách nào sự ghép cặp diễn ra. Kết quả xác nhận: giai đoạn then chốt đầu tiên có thể đạt được trong điều kiện thông thường.
Nếu giải quyết được vấn đề tính kết hợp pha, con đường dẫn tới siêu dẫn ở nhiệt độ phòng sẽ trở nên hiện thực. Khi đó sẽ xuất hiện những đường dây truyền tải điện siêu hiệu quả, những máy tính lượng tử mạnh mẽ và những đoàn tàu đệm từ trường mà không cần chi phí làm lạnh khổng lồ. Các nhà nghiên cứu đã lên kế hoạch tập trung vào nhiệm vụ thứ hai này.
Phát hiện này không hứa hẹn một đột phá tức thời, nhưng chỉ rõ cần tiến tiếp theo hướng nào. Giờ đây đã rõ rằng một trong những rào cản chính là có thể vượt qua — và điều đó khơi dậy một niềm hy vọng có cơ sở.
