Chế Tạo Thành Công Ánh Sáng Lỏng Ở Nhiệt Độ Trong Phòng

Khoảng giữa tháng 06/2017, một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí uy tín Nature: lần đầu tiên trong lịch sử các nhà vật lý học đã thành công trong việc tạo ra “ánh sáng lỏng” ở điều kiện nhiệt độ trong phòng, cho phép nghiên cứu dạng vật chất mới lạ một cách chi tiết, đồng thời tạo điều kiện phát triển những loại vật liệu siêu dẫn cho các thiết bị của tương lai.

Được biết, loại vật chất mới vừa siêu lỏng, không hề có ma sát và là một dạng của ngưng tụ Bose–Einstein, hay còn được diễn tả là trạng thái thứ 5 của vật chất, cho phép ánh sáng chảy quanh vật thể và tất cả các góc khuất của nó.

Ánh sáng vốn có lưỡng tính sóng hạt và luôn di chuyển theo một đường thẳng. Điều đó giải thích cho việc tại sao mắt người không thể nhìn toàn bộ vật thể hoặc các góc khuất. Tuy nhiên, ở những điều kiện cực hạn, ánh sáng sẽ thể hiện như một chất lỏng và bắt đầu đảm nhận nhiều đặc tính của sóng hơn. Trạng thái lỏng của ánh sáng được hình thành tại nhiệt độ gần với độ 0 tuyệt đối, và chỉ tồn tại trong vài phần giây, được gọi là ngưng tụ Bose–Einstein (BCE).

Tuy nhiên, trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học cho biết đã có thể tạo ra được Bose–Einstein ngay trong nhiệt độ phòng bằng một kỹ thuật đặc biệt phối hợp giữa ánh sáng và vật chất. Giáo sư Daniele Sanvitto tại Viện công nghệ Nano Ý cho biết: “Quan sát dị thường trong nghiên cứu mới là chứng minh được trạng thái siêu lỏng có thể xảy ra trong nhiệt độ phòng, dưới những điều kiện môi trường xung quanh, bằng cách sử dụng các hạt ánh sáng - vật chất được gọi là polariton.”

Thực tế, việc tạo ra polaritons cũng yêu cầu phải có nhiều trang thiết bị chuyên dụng cùng những kỹ thuật tiên tiến dưới cấp độ nano. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã kẹp một mảnh phân tử hữu cơ dày 130 nano mét giữa 2 chiếc gương siêu phản chiếu, sau đó bắn một xung laser 35 femto giây vào. Bằng cách này, họ có thể kết hợp các đặc tính của photon, chẳng hạn như tập trung ánh sáng và gia tốc nhanh, với những tương tác mạnh từ các electron trong phân tử.”

Kết quả cuối cùng là một dạng vật chất “siêu lỏng” với những đặc tính vô cùng đặc biệt. Trong điều kiện thường, khi chất lỏng chảy, nó sẽ tạo nên những gợn sóng và cuộn xoáy, nhưng ở  thể siêu lỏng thì không. Dòng chảy của các polaritons bị nhiễu loạn dưới các tình huống thông thường, trong khi trạng thái siêu lỏng thì không bị. Trong trạng thái siêu lỏng, sự hỗn loạn sẽ bị dập tắt quanh vật cản, gây ra một dòng chảy liên tiếp, khiến cho dòng chảy cứ tiếp tục một cách không đổi.

Nhóm nghiên cứu khẳng định kết quả đã mở ra một hướng đi mới không chỉ trong việc nghiên cứu thủy động lực học lượng tử mà đặc biệt hơn, việc tạo thành “ánh sáng lỏng” ở điều kiện trong phòng còn mở đường cho sự phát triển của những công nghệ mới trong tương lai, chẳng hạn như sản xuất vật liệu siêu dẫn cho các thiết bị LED, tấm năng lượng Mặt trời hoặc đèn laser,…