Công ty Casimir Inc., được sáng lập và dẫn dắt bởi Harold G. "Sonny" White — một nhà vật lý danh tiếng từng điều hành phòng thí nghiệm EagleWorks của NASA và thực hiện các dự án động cơ đẩy tiên tiến cho DARPA, bao gồm cả những ý tưởng về động cơ bẻ cong không gian — đã chính thức lộ diện sau giai đoạn nghiên cứu bí mật. Doanh nghiệp này đã công bố các kế hoạch thương mại hóa công nghệ MicroSparc vào năm 2028. Đây là một loại vi mạch được các nhà phát triển khẳng định là có khả năng trích xuất năng lượng trực tiếp từ chân không lượng tử mà không cần đến pin hay các hình thức sạc điện.
Nguyên lý hoạt động (theo công bố của công ty)
Nền tảng của công nghệ này là hiệu ứng Casimir vốn đã nổi tiếng trong giới khoa học: trong thế giới lượng tử, không gian "trống rỗng" thực chất không hề hư vô, mà luôn tràn ngập những biến động của trường điện từ và các hạt ảo. Nếu đặt hai tấm dẫn điện cách nhau chỉ vài chục nanomet, một áp suất âm sẽ xuất hiện ở khoảng giữa, tạo ra lực hút giữa các tấm này.
Thông thường, "thiết bị" này chỉ mang tính sử dụng một lần vì khi các tấm ép sát vào nhau, năng lượng sẽ không còn được sinh ra nữa. White cùng đội ngũ của mình đã tiến thêm một bước dài khi tạo ra các hốc Casimir tĩnh trên một tấm nền, nơi các tấm được cố định chặt chẽ và không thể chuyển động. Ở vị trí trung tâm của mỗi hốc là các cột trụ vi mô hoặc ăng-ten (micropillars) được thiết kế cách điện hoàn toàn với các bức tường xung quanh.
Chân không lượng tử từ bên ngoài liên tục "oanh tạc" các electron nằm trong vách ngăn. Nhờ hiện tượng đường hầm lượng tử, các electron đôi khi sẽ xuyên qua rào cản để lọt vào bên trong hốc và bám lên các cột trụ trung tâm. Đường quay trở lại của chúng khó khăn hơn rất nhiều do môi trường bên trong cực kỳ "tĩnh lặng". Quá trình này tạo ra một dòng electron dịch chuyển có hướng, về bản chất chính là một dòng điện một chiều cường độ thấp. Công ty ví von cơ chế này giống như một "bánh răng cóc lượng tử" (quantum ratchet).
Kết quả hiện tại và mục tiêu đề ra
Casimir Inc. đã tiến hành chế tạo hàng trăm mẫu thử nghiệm tại các xưởng đúc nano danh tiếng như MIT.nano và Texas A&M AggieFab. Các quy trình kiểm thử được thực hiện bên trong các buồng bảo vệ chống nhiễu với những thiết bị đo tĩnh điện có độ chính xác cực cao. Theo lời ông White, các thiết bị này hiện đang ghi nhận mức điện áp từ vài milivôn đến vôn với cường độ dòng điện ở mức picoampe, cao hơn hẳn so với ngưỡng nhiễu nền.
Chip thương mại mục tiêu sẽ có kích thước 5 × 5 mm, được kỳ vọng đạt công suất đầu ra khoảng 1,5 V tại 25 μA (tương đương 37–40 microwatt). Lượng điện năng này là đủ để vận hành các cảm biến tiêu thụ điện cực thấp, thiết bị đeo tay thông minh và các nút mạng IoT. Trong tương lai, công ty còn đề cập đến khả năng mở rộng quy mô cho các ứng dụng đòi hỏi nhiều năng lượng hơn, từ điện thoại di động cho đến cơ sở hạ tầng và cả các hệ thống thám hiểm không gian.
Những lưu ý quan trọng
Công nghệ này đang đối mặt với những hoài nghi hoàn toàn có cơ sở từ phía cộng đồng khoa học. Nhiều nhà vật lý chỉ ra rằng các nỗ lực trích xuất năng lượng "miễn phí" từ chân không thường đi ngược lại với các định luật bảo toàn năng lượng và động lượng. Bản thân White nhấn mạnh rằng các nguyên lý vật lý nền tảng như hiệu ứng Casimir và đường hầm lượng tử đã được thực nghiệm xác nhận từ lâu, và điểm đột phá ở đây nằm ở giải pháp kỹ thuật hốc tĩnh và khả năng chế tác nano. Công ty đã công bố một bài báo liên quan trên tạp chí được bình duyệt, nhưng cho đến nay vẫn chưa có sự xác nhận độc lập rộng rãi nào về các kết quả đạt được.
Tại sao điều này có thể trở nên quan trọng
Nếu công nghệ này thực sự có khả năng mở rộng quy mô, nó có thể thay đổi hoàn toàn cục diện của ngành điện tử công suất thấp, đặc biệt là tại những khu vực hẻo lánh hoặc môi trường khắc nghiệt như không gian vũ trụ, hệ thống dưới đáy biển sâu và các cảm biến từ xa. Đối với đời sống thường nhật, trong giai đoạn đầu, đây có vẻ là một nguồn năng lượng bổ trợ cho các phương pháp hiện hành hơn là một giải pháp thế hoàn toàn.
Cho đến nay, đây vẫn là một hướng phát triển đầy triển vọng nhưng chưa được kiểm chứng ở quy mô công nghiệp. Cột mốc năm 2028 sẽ là câu trả lời cho việc liệu MicroSparc có thể rời khỏi phòng thí nghiệm để bước vào các sản phẩm thực tế hay không. Chắc chắn Casimir Inc. là cái tên rất đáng để theo dõi, bởi ngay cả khi viễn cảnh về "năng lượng từ hư không" khó thực hiện hơn những gì được hứa hẹn, thì những bước tiến công nghệ đi kèm trong lĩnh vực quang học nano và vật liệu lượng tử vẫn mang lại những giá trị tự thân vô cùng quý giá.
