Một nhóm nghiên cứu quốc tế vừa đạt được bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực quản lý nhiệt năng. Loại vật liệu mới này không chỉ có khả năng dẫn nhiệt hay cách nhiệt đơn thuần mà còn có thể "ghi nhớ" các thiết lập, điều hướng bức xạ nhiệt và hoạt động mà không cần tiêu thụ năng lượng liên tục.
Cuộc cách mạng trong kiểm soát nhiệt lượng
Từ trước đến nay, việc kiểm soát bức xạ nhiệt luôn tuân theo nguyên tắc tương hỗ: vật liệu hấp thụ và phát xạ nhiệt theo cùng một cách thức. Hạn chế cơ bản này đã cản trở việc phát triển các hệ thống điều hòa nhiệt độ thông minh.
Giáo sư Koichi Okamoto và Tiến sĩ Shunsuke Murai từ Trường Kỹ thuật thuộc Đại học Công lập Osaka đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này. Họ đã phát triển một thiết bị kết hợp từ hai loại vật liệu:
1. Vật liệu quang từ — có đặc tính thay đổi dưới tác động của từ trường
2. Vật liệu thay đổi pha GST (germanium-antimony-tellurium) — có khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa các trạng thái khác nhau
Khi kết hợp lại, các thành phần này tạo nên một hệ thống có thể điều hướng bức xạ nhiệt theo ý muốn của nhà nghiên cứu, bật hoặc tắt chế độ này và quan trọng nhất là duy trì các thiết lập ngay cả khi đã ngắt nguồn điện.
"Chúng tôi đã khiến nhiệt năng hành xử thông minh hơn"
"Chúng tôi đã làm cho bức xạ nhiệt hoạt động một cách 'thông minh' hơn. Việc hiện thực hóa những khả năng này trên một mô hình thực tế sẽ mở đường cho thế hệ tiếp theo của các thiết bị phát bức xạ hồng ngoại hiệu quả, thiết bị nhiệt năng, cảm biến và công nghệ bộ nhớ quang tử," Tiến sĩ Murai giải thích.
Giáo sư Okamoto cho biết thêm:
"Mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là phát triển các thiết bị nhỏ gọn có khả năng kiểm soát chủ động bức xạ nhiệt, tương tự như cách các mạch điện tử điều khiển dòng điện."
Công nghệ này sẽ được ứng dụng ở đâu?
Công nghệ mới này mở ra triển vọng cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau:
🔹 Cảm biến hồng ngoại thông minh — những thiết bị cảm biến chính xác và tiết kiệm năng lượng hơn cho y tế, an ninh và công nghiệp
🔹 Hệ thống năng lượng thế hệ mới — những thiết bị có khả năng tái phân phối nhiệt với mức hao tổn thấp nhất
🔹 Bộ nhớ quang tử — lưu trữ thông tin bằng ánh sáng và nhiệt thay vì điện tích, hứa hẹn mang lại tốc độ và độ tin cậy cao hơn
🔹 Điều hòa nhiệt độ cho các tòa nhà — các loại vật liệu thông minh cho tường và cửa sổ, có khả năng tự động thích ứng với nhiệt độ
Tại sao điều này lại quan trọng?
Ngày nay, ngành điện tử đang tiến gần đến những giới hạn vật lý của việc thu nhỏ kích thước. Các nhà khoa học đang nỗ lực tìm kiếm những phương thức thay thế để xử lý và lưu trữ thông tin. Việc sử dụng nhiệt năng và ánh sáng thay cho điện năng có thể trở thành một trong những giải pháp như vậy.
Bên cạnh đó, việc quản lý hiệu quả nhiệt năng đóng vai trò then chốt trong nỗ lực ứng phó với biến đổi khí hậu. Những thiết bị lãng phí ít năng lượng hơn và tận dụng nhiệt tốt hơn sẽ giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ tài nguyên toàn cầu.
Nghiên cứu này được công bố vào năm 2026 và đã nhanh chóng thu hút sự chú ý của các chuyên gia trong lĩnh vực khoa học vật liệu, năng lượng và quang tử học.
Nguồn: Đại học Công lập Osaka, ScienceDaily, tháng 7 năm 2026
