Lưu trữ danh mục: Khoa Học Và Công Nghệ

Trung Quốc công bố phát minh đột phá: Ứng dụng kỹ thuật Công Nghệ tạo ra vật liệu “bền chưa từng có”

Hợp kim nhôm mới này có độ bền gấp hơn 6 lần so với hợp kim nhôm truyền thống.

Quy trình đơn giản, tiết kiệm chi phí nhưng tạo ra các vật liệu có thể dễ dàng ứng dụng trong vận tải, hàng không vũ trụ.

Một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một kỹ thuật giúp cho hợp kim nhôm có khả năng chịu nhiệt cao hơn, cải thiện mặt hạn chế của kim loại nhẹ này. Đây vốn là thành phần quan trọng trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ và vận tải.

Hợp kim nhôm được biết đến với mật độ thấp, độ bền đặc biệt cao và khả năng chống ăn mòn. Nhưng cho đến nay, khả năng chịu nhiệt của chúng tương đối hạn chế. Các hợp kim nhôm truyền thống thường chịu được mức nhiệt độ khoảng 350 độ C. Đến ngưỡng 400 độ C, tính chất cơ học của loại vật liệu này sẽ nhanh chóng bị suy giảm, hạn chế khả năng sử dụng chúng trong thiết kế hàng không vũ trụ.

Hợp kim nhôm mới này có độ bền gấp hơn 6 lần so với hợp kim nhôm truyền thống.
Hợp kim nhôm mới này có độ bền gấp hơn 6 lần so với hợp kim nhôm truyền thống.

Bằng cách bổ sung các hạt nano vào hợp kim nhôm thông thường, các nhà khoa học từ trường khoa học và kỹ thuật vật liệu tại Đại học Thiên Tân (TJU) đã tạo ra một hợp kim nhôm bền chắc hơn, có thể hoạt động tốt ngay cả ở nhiệt độ cao hơn nhiều.

Trong một thông cáo chính thức hồi đầu tháng này, TJU cho biết hợp kim nhôm mới này có độ bền gấp hơn 6 lần so với hợp kim nhôm truyền thốngvà vượt mọi vật liệu làm từ nhôm tốt nhất được ghi nhận trên toàn thế giới.

Trưởng nhóm nghiên cứu He Chunnian cho biết: “Quy trình sản xuất này đơn giản, tiết kiệm chi phí và dễ dàng mở rộng quy mô cho sản xuất công nghiệp, khiến nó có giá trị cao cho các ứng dụng công nghiệp”.

Vị chuyên gia nghiên cứu cho biết thêm rằng nhóm đang hợp tác với các tổ chức nghiên cứu và lãnh đạo ngành để thúc đẩy sự phát triển của hợp kim nhôm chịu nhiệt, ứng dụng trong động cơ hàng không, đồng thời hy vọng vật liệu này sẽ sớm được sử dụng trong công nghiệp.

Nghiên cứu được công bố vào ngày 26/4 trên tạp chí Nature Materials.

Như đã nhắc phía trên, khả năng chịu nhiệt của hợp kim nhôm được cải thiện bằng cách kết hợp với các hạt nano oxit có độ ổn định cao. Ngoài chi phí rẻ, các hạt có nhiệt độ nóng chảy trên 1.000 độ C còn có độ bền vượt trội, tính dẫn nhiệt, khả năng chịu nhiệt, chống oxy hóa và chống ăn mòn.

Quá trình kết hợp các hạt nano vào hợp kim để tạo ra hợp kim tăng cường phân tán oxit (ODS) đã mang lại nhiều hứa hẹn. Vào năm 2022, NASA tiết lộ một phương pháp tương tự để sản xuất hợp kim Nasa GRX-810 gốc niken, có thể chịu được nhiệt độ 1.093 độ C.

Theo trang web của NASA, phương pháp này đã cải thiện đáng kể độ bền của các bộ phận sử dụng trong ngành hàng không và thám hiểm không gian, mang lại hiệu quả tốt hơn và lâu dài hơn.

Phát minh được ca ngợi hàng chục năm biến thành thảm họa

Nhà phát minh Thomas Midgley Jr. từng được tôn vinh nhờ phát triển xăng pha chì và Freon.

Đầu thế kỷ 20, Thomas Midgley Jr. tự mình chứng minh độ an toàn của xăng pha chì và chất làm lạnh CFC, giúp chúng thành công về thương mại.

Năm 1924, trước mặt các nhà báo, nhà phát minh người Mỹ Thomas Midgley Jr. đổ một chất phụ gia chì lên tay rồi hít hơi bốc lên trong khoảng một phút. “Tôi có thể làm việc này hàng ngày mà không gặp bất cứ vấn đề sức khỏe nào”, ông nói. Nhưng sau đó, Midgley đã phải điều trị y tế. Không chỉ sức khỏe của chính ông, hành động này còn dẫn đến những hậu quả thảm khốc hơn nhiều.

Nhà phát minh Thomas Midgley Jr. từng được tôn vinh nhờ phát triển xăng pha chì và Freon.
Nhà phát minh Thomas Midgley Jr. từng được tôn vinh nhờ phát triển xăng pha chì và Freon. (Ảnh: Corbis).

Midgley tiếp tục để lại dấu ấn với một phát minh mang tính phá hủy khác, là giải pháp cho nhu cầu thay thế các loại khí độc hại và dễ cháy được dùng cho quá trình làm lạnh và điều hòa không khí. Ông phát hiện rằng CFC, hay chlorofluorocarbon, là chất thay thế lý tưởng và vô hại với con người, nhưng không biết nó sẽ phá hủy tầng ozone.

Hai phát minh của Midgley từng được ca ngợi suốt hàng thập kỷ. Tuy nhiên, 100 năm sau cuộc họp báo năm 1924, Trái Đất vẫn đang phải hồi phục từ những tác động tiêu cực của chúng.

Một trong những vấn đề lớn nhất mà ngành ôtô phải đối mặt đầu thế kỷ 20 là tiếng gõ động cơ – những vụ nổ nhỏ trong động cơ ôtô do chất lượng xăng kém, tạo ra âm thanh khó chịu và có thể gây hỏng hóc. Nhiệm vụ giải quyết vấn đề tiếng gõ động cơ được giao cho Midgley khi ông đang là kỹ sư hóa học tại hãng sản xuất ôtô Mỹ General Motors vào năm 1916.

Dưới sự chỉ dẫn của Charles Kettering, một nhà phát minh người Mỹ nổi tiếng khác và là người đứng đầu bộ phận nghiên cứu của General Motors, Midgley đã nghiên cứu hàng nghìn chất gồm asen, lưu huỳnh, silicon, nhằm tìm ra chất có thể thêm vào xăng để giảm tiếng gõ. Cuối cùng, ông tìm ra chì tetraethyl, một dẫn xuất chì được đưa ra thị trường với tên gọi đơn giản là Ethyl. Xăng pha chì lần đầu tiên được bán ở Dayton, bang Ohio, vào năm 1923, sau đó lan rộng khắp thế giới.

Hỗn hợp Ethyl chứa chì thành công về mặt thương mại.
Hỗn hợp Ethyl chứa chì thành công về mặt thương mại. (Ảnh: Colin Creitz/The Enthusiast Network).

Chì có độc tính cao, không có mức độ phơi nhiễm an toàn và có thể ảnh hưởng xấu đến sự phát triển ở trẻ em, gây suy giảm trí thông minh và rối loạn hành vi, theo Quỹ Nhi đồng Liên hợp quốc (UNICEF). Ước tính khoảng 1 triệu người mỗi năm vẫn chết vì ngộ độc chì, theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO).

Độc tính của chì đã được biết đến rộng rãi khi Midgley thêm nó vào xăng, nhưng điều đó không ngăn Ethyl thành công về mặt thương mại. “Đã có những cảnh báo được đưa ra vì chì được coi là chất độc. Nhưng luận điểm của ngành ôtô khi đó là không có bằng chứng nào cho thấy chì thoát ra từ ống xả ôtô gây tổn thương cho con người”, Gerald Markowitz, giáo sư lịch sử tại Đại học Thành phố New York, cho biết.

Tuy nhiên, các công nhân sản xuất Ethyl nhanh chóng chịu những tác động tiêu cực. Sau cuộc họp báo năm 1924, chính Midgley cũng nhiễm độc.

“Midgley viết trong một lá thư vào tháng 1/1923 rằng mình bị nhiễm độc chì một chút và quả thực ông ấy đã nhiễm độc chì trong suốt quãng đời còn lại. Tình trạng này sẽ không thực sự biến mất khi bạn hấp thụ nhiều chì như vậy vào cơ thể. Đó là một vấn đề nghiêm trọng và lâu dài”, Bill Kovarik, giáo sư tại Đại học Radford, cho biết.

Vài năm sau khi phát minh Ethyl, Midgley, một lần nữa được Kettering thôi thúc, bắt đầu phát triển chất thay thế không độc hại, không bắt lửa cho các khí làm lạnh, ví dụ như ammoniac dùng trong các thiết bị và máy điều hòa không khí, dẫn đến nhiều sự cố chết người vào những năm 1920.

Midgley đã tìm ra Freon – một dẫn xuất của methane gồm các nguyên tử carbon, chlor và fluor – và là hợp chất CFC đầu tiên. Trong một màn trình diễn công khai vào năm 1930, ông hít khí này và thổi tắt một ngọn nến, chứng minh độ an toàn.

Bình xịt
Sau Thế Chiến II, các nhà sản xuất thường xuyên sử dụng CFC trong đủ loại sản phẩm, ví dụ bình xịt. (Ảnh: Joe Sohm/Visions of America/Universal Images Group).

Freon, cũng như các chất CFC tiếp theo, đã đạt được thành công về mặt thương mại và khiến việc sử dụng máy điều hòa không khí tăng mạnh ở Mỹ. Sau Thế Chiến II, các nhà sản xuất bắt đầu thường xuyên sử dụng CFC trong đủ loại sản phẩm, bao gồm thuốc trừ sâu và keo xịt tóc.

Hàng thập kỷ sau khi CFC ra đời, giới khoa học mới phát hiện nhóm chất này đã đục một lỗ thủng trên tầng ozone phía trên Nam Cực. Nếu không được kiểm soát, lỗ thủng sẽ mở rộng đến mức đe dọa toàn bộ sự sống trên Trái Đất.

Đến năm 1996, xăng pha chì mới bị loại bỏ dần ở Mỹ, sau đó bị loại bỏ trên toàn thế giới. Quốc gia cuối cùng làm điều này là Algeria, nơi vẫn bán xăng pha chì đến năm 2021. Một nghiên cứu năm 2022 ước tính, 1/2 dân số Mỹ hiện nay từng tiếp xúc với mức chì nguy hiểm khi còn nhỏ, nhưng tổn thất với sức khỏe của thế giới khó ước tính hơn.

Năm 1987, Nghị định thư Montreal được ký kết nhằm loại bỏ dần CFC từ năm 1989 đến năm 2010, sau đó nhóm chất này bị cấm. Lỗ thủng trên tầng ozone đang được cải thiện và có thể sẽ lành lại, nhưng phải mất khoảng nửa thế kỷ nữa.

23 phát minh “tình cờ và bất ngờ” nhưng đã thay đổi cả thế giới

Sản phẩm đất sét chính thức ra đời vào năm 1957.

Những “huyền thoại” sau đây chắc chắn sẽ khiến bạn cảm thấy vừa quen thuộc lại vừa… lạ lẫm vì không ngờ chúng lại được tạo ra trong những hoàn cảnh có một không hai như vậy.

Một số nhà khoa học phải cống hiến cả cuộc đời họ để phát minh ra một công cụ, phương pháp đột phá, mang tính cách mạng cho những vấn đề mắc phải trên thế giới trong hàng thế kỷ. Thế nhưng, cũng không hiếm những trường hợp đơn thuần bằng một cách nào đó đã “vô tình” chạm tay vào vinh quang, cho ra đời những phát minh vĩ đại mà đến nay vẫn còn được áp dụng rộng rãi.

Dù bằng phương pháp nào đi chăng nữa, chúng ta cũng nên cảm thấy biết ơn và may mắn vì tựu chung lại, chúng đều có chung mục đích là xây dựng, kiến thiết nên một thế giới tốt đẹp hơn bao giờ hết.

Dưới đây là danh sách những phát minh “tình cờ” trong quá khứ, nhưng kết quả thì bất ngờ không kém:

Sản phẩm đất sét chính thức ra đời vào năm 1957.
Sản phẩm đất sét chính thức ra đời vào năm 1957.

Nhà phát minh: Joseph McVicker, Chủ tịch công ty Kutol Products – một hãng sản xuất xà-bông tại Cincinnati, Ohio.

Mục đích ban đầu: Những năm đầu thập niên 1950, công ty Kutol đã chế tạo thành công một loại bột đất sét đặc biệt có công dụng loại bỏ các vết đen do bồ hóng gây ra trong những căn nhà sử dụng than, củi để nấu nướng và sưởi ấm. Nhưng theo như số liệu từ Christian Science Monitor, người dân đã sớm có xu hướng chuyển đổi từ loại hình than củi sang sử dụng gas, dẫn đến nguy cơ thua lỗ nghiêm trọng cho công ty.

Diễn biến và kết quả: McVicker khi đó nhớ lại bài học ngày xưa được chị ông dạy cho về việc sử dụng những chất bột nhão để mô phỏng độ dẻo của đất sét. Và cuối cùng vào năm 1957, với quyết định đúng đắn của mình – biến thiết kế trên trở thành một loại đồ chơi cho trẻ em với nhiều màu sắc hấp dẫn – đã giúp mang lại cho công ty hàng triệu USD.

Thật không thể tin được sản phẩm này được tìm ra bởi một cậu bé 11 tuổi.
Thật không thể tin được sản phẩm này được tìm ra bởi một cậu bé 11 tuổi.

Nhà phát minh: Frank Epperson, khi mới… 11 tuổi.

Mục đích ban đầu: Năm 1905, trong khi đang vui chơi cùng với gia đình ở sân sau nhà tại San Francisco, Epperson vô tình dùng một chiếc que trộn bột soda khô và nước lại với nhau trong một chiêc cốc để đùa nghịch, sau đó bỏ quên đống hỗn độn ấy bên ngoài và trở vào bên trong nhà.

Diễn biến và kết quả: Sáng hôm sau (theo nguồn tin từ Gizmodo), Epperson phát hiện ra một “que kẹo băng” ở đó. Cậu bé đã đặt tên cho sản phẩm này theo tên của chình mình: Eppsicle, rồi dần dần khoe và làm nó cho các bạn cùng trang lứa, cho đến cả những đứa con của mình. Những đứa trẻ khi ấy gọi tên chiếc que của cậu là Popsicle, vì được làm từ soda nên khi nếm sẽ có hiện tượng nổ li ti, cho nên vào năm 1923, anh đã đăng ký bằng sáng chế cho thiết kế này, chính thức đánh dấu sự ra đời của kem que – sản phẩm bán chạy nhất mọi thời đại mỗi khi mùa hè đến.

Đồ chơi lò xo uốn này được phát minh bởi một kỹ sư hải quân.
Đồ chơi lò xo uốn này được phát minh bởi một kỹ sư hải quân.

Nhà phát minh: Richard Jones, Kỹ sư Hải quân.

Mục đích ban đầu: Năm 1943, John đang tham gia vào quá trình chế tạo một dụng cụ đồng hồ đo cho mức năng lượng trên những chiến hạm.

Diễn biến và kết quả: Khi ấy, John tập trung vào nghiên cứu lò xo ép. Bỗng nhiên một lần đang mải thiết kế thì một chiếc lò xo rơi xuống sàn, và tiếp tục nảy qua nảy lại cho đến khi mãi sau mới chịu nằm yên trê mặt đất. Sau một vài lần sửa đổi, đồ chơi Slinky đã chính thức ra đời.

Sản phẩm của John Pemberton ra đời rất được ưa chuộng và sau đó mới đổi tên thành Cola cola.
Sản phẩm của John Pemberton ra đời rất được ưa chuộng và sau đó mới đổi tên thành Cola cola.

Nhà phát minh: John Pemberton, Dược sĩ.

Mục đích ban đầu: Sống tại Atlanta những năm 1880, Pemberton kinh doanh một loại xi-rô làm từ rượu và chiết xuất từ cây coca, với tên gọi “Rượu Coca Pháp nhãn hiệu Pemberton”, được quảng cáo là có tác dụng chữa đau đầu và chứng lo lắng, bồn chồn.

Diễn biến và kết quả: Năm 1885, Atlanta nghiêm cấm mọi hình thức buôn bán đồ uống có cồn, vì vậy Pemberton đành loại bỏ nguyên liệu trên khỏi sản phẩm của mình, chỉ còn lại dung dịch coca là yếu tố chính dùng để hòa với nước muối khoáng, tạo nên một loại soda. Thật bất ngờ, kết quả sau đó lại trở nên được ưa chuộng vô cùng vào thời điểm ra mắt, sau này lấy tên Coca-Cola.

Chiếc bánh quy đặc biệt ra đời trong khi mục đích ban đầu chỉ là làm những chiếc bánh quy thông thường.
Chiếc bánh quy đặc biệt ra đời trong khi mục đích ban đầu chỉ là làm những chiếc bánh quy thông thường.

Nhà phát minh: Ruth Wakefield, Chủ công ty Toll House.

Mục đích ban đầu: Wakefield đơn giản chỉ muốn… làm vài chiếc bánh quy thông thường.

Diễn biến và kết quả: Năm 1930, trong lúc trộn một mẻ bánh, Wakefield chợt nhận ra mình hết nguyên liệu socola. Để ứng biến, cô đã bẻ vụn số socola còn lại thành những mảnh bé hơn và tiếp tục trộn vào bột làm bánh. Cô định nướng chảy số vụn socola ấy, hòa cùng nhân bánh nhưng không, những mảnh vụn đó vẫn “cứng đầu”, không hề bị ảnh hưởng, để rồi cuối cùng cho ra một loại bánh quy đặc biệt mới.

Món khoai tây cắt lát chiên được tìm ra bởi đầu bếp tại Carey Moon Lake House.
Món khoai tây cắt lát chiên được tìm ra bởi đầu bếp tại Carey Moon Lake House.

Nhà phát minh: George Crum, Đầu bếp tại Carey Moon Lake House, nằm ở Saratoga Springs, New York.

Mục đích ban đầu: Crum khi ấy đang cố gắng phục vụ món khoai tây Pháp do một khách hàng đặt vào mùa hè 1853.

Diễn biến và kết quả: Khách hàng đó liên tục gửi trả lại món ăn đã phục vụ, yêu cầu phải thái lát mỏng hơn và giòn hơn nữa. Crum đã mất bình tĩnh, cắt lát khoai mỏng đến nỗi không thể mỏng hơn rồi chiên chúng sao cho “khô cứng” nhất có thể. Nhưng không ngờ là rất nhiều người thích nó và đặt mua rất nhiều.

Máy điều hòa nhịp tim được phát minh thành công vào năm 1951.
Máy điều hòa nhịp tim được phát minh thành công vào năm 1951.

Nhà phát minh: John Hopps, Kỹ sư điện tử.

Mục đích ban đầu: Hopps khi ấy đang tiến hành một vài nghiên cứu về hiện tượng hạ thân nhiệt ở người và cố gắng áp dụng Công Nghệ tần số radio để hồi phục và làm nóng cơ thể trở lại.

Diễn biến và kết quả: Trong khi mải mê thí nghiệm, ông khám phá ra rằng nếu trái tim con người ngừng đập vì thân nhiệt giảm xuống, chúng ta vẫn có thể cứu nguy bằng cách sử dụng những kích thích nhân tạo từ bên ngoài. Từ đó, qua nhiều phân tích chuyên sâu, máy điều hòa nhịp tim đã được phát minh thành công vào năm 1951.

Sản phẩm đồ chơi này ra đời khi mục đích ban đầu là thử nghiệm ứng dụng silicon thay cho cao su.
Sản phẩm đồ chơi này ra đời khi mục đích ban đầu là thử nghiệm ứng dụng silicon thay cho cao su.

Nhà phát minh: James Wright, Kỹ sư điện.

Mục đích ban đầu: Trong thời gian diễn ra Thế chiến II, chính phủ Mỹ yêu cầu nguồn cung cấp cao su cho việc sản xuất lốp máy bay, giày ủng và những thứ liên quan. Wright khi ấy đang thử nghiệm ứng dụng silicon thay cho cao su, vì độ phổ biến rộng rãi của nó thời bấy giờ.

Diễn biến và kết quả: Trong một lần thử đặc tính của dầu silicon vào năm 1943, Wright cho thêm boric acid vào hợp chất ban đầu. Kết quả cho ra là một thứ chất nhầy nhụa, có khả năng nảy cao. Khi đó ông không thể nghĩ ra mục đích sử dụng gì cho thứ này, rồi sau đó chợt lóe lên ý tưởng biến nó thành một loại đồ chơi thú vị và tuyệt vời cho trẻ em.

Thời điểm Spencer nhận ra mình vừa chế tạo thành công cỗ máy đồng nghĩa với một khám phá mang tính chất cách mạng của thời đại.
Thời điểm Spencer nhận ra mình vừa chế tạo thành công cỗ máy đồng nghĩa với một khám phá mang tính chất cách mạng của thời đại.

Nhà phát minh: Percy Spencer, Kỹ sư Tập đoàn Raytheon.

Mục đích ban đầu: Năm 1946, Spencer đang tham gia vào dự án nghiên cứu ứng dụng của radar cùng một ống chân không.

Diễn biến và kết quả: Trong khi thực hiện thí nghiệm với ông tuýp, một thanh kẹo trong túi Spencer đột nhiên bị chảy ra. Ngay lập tức, ông lấy thêm vài lõi ngô còn nguyên vẹn đặt gần thiết bị trên, và chúng cũng bắt đầu “nổ”. Đó là thời điểm Spencer nhận ra mình vừa chế tạo thành công cỗ máy đồng nghĩa với một khám phá mang tính chất cách mạng của thời đại.

Albert Hofmann không ngờ rằng, sản phẩm mà mình vô tình tìm ra lại trở thành mặt hàng thường xuyên của thế giới ngầm.
Albert Hofmann không ngờ rằng, sản phẩm mà mình vô tình tìm ra lại trở thành mặt hàng thường xuyên của thế giới ngầm.

Nhà phát minh: Albert Hofmann, Chuyên gia hóa học.

Mục đích ban đầu: Ông đang trong quá trình nghiên cứu chất dẫn xuất của acid kết tinh từ nấm cựa lúa mạch (LSD) trong phòng thí nghiệm tại Basel, Thụy Sỹ năm 1938.

Diễn biến và kết quả: Hoffman tình cờ nuốt một lượng LSD trong lúc mải xem xét những đặc tính của nó. Sau đó ông đã khởi đầu cho một thời kỳ lan tỏa rộng khắp của loại ma túy này, trở thành một mặt hàng thường xuyên của thế giới ngầm.

Chất tạo ngọt được tìm thấy khi Constantine cố gắng tìm ra nguyên liệu thay thế cho nhựa đường.
Chất tạo ngọt được tìm thấy khi Constantine cố gắng tìm ra nguyên liệu thay thế cho nhựa đường.

Nhà phát minh: Constantine Fahlberg, Nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins.

Mục đích ban đầu: Cố gắng tìm ra nguồn nguyên liệu thay thế cho nhựa đường chiết xuất từ than đá vào năm 1879.

Diễn biến và kết quả: Một ngày bình thường như bao ngày khác, trở về nhà sau giờ làm việc, ông phát hiện ra bánh quy vợ làm hôm nay ngọt hơn thường lệ. Nguyên liệu bí mật của vợ ông hóa ra lại trở thành nguồn gốc cho chất tạo ngọt sau này.

Điểm đặc biệt của chất dính chế tạo bởi Silver là bạn có thể đính một vật có trọng lượng nhỏ trên đó.
Điểm đặc biệt của chất dính chế tạo bởi Silver là bạn có thể đính một vật có trọng lượng nhỏ trên đó.

Nhà phát minh: Spencer Silver and Art Fry, làm việc tại Phòng thí nghiệm 3M.

Mục đích ban đầu: Năm 1968, Silver tạo ra một chất dính tạm trong phòng thí nghiệm, nhưng không biết sử dụng nó vào việc gì.

Diễn biến và kết quả: Điểm đặc biệt của chất dính chế tạo bởi Silver là bạn có thể đính một vật có trọng lượng nhỏ lên đó, một mảnh giấy chẳng hạn, dính lên hoặc bỏ đi khỏi bề mặt mà không làm hư hại gì cả. Hơn nữa, độ dính của sáng chế trên rất lâu, có thể được dùng dán lại nhiều lần. Tuy nhiên, mọi cố gắng tìm kiếm ứng dụng thật sự trong đời sống của sản phẩm này vẫn chưa đâu vào đâu.

Vài năm sau, đồng nghiệp của ông – Fry – vốn đang bực tức vì không thể tìm ra cách gì để dán một số giấy tờ lên cuốn sách hợp ca của mình tại nhà thờ. Và từ đó, ý tưởng lớn gặp nhau, giấy nhớ đã được ra đời (dù phải đến năm 1980 mới trở nên phổ biến).

Dung dịch chống bám bẩn được phát minh bởi Pasty Sherman.
Dung dịch chống bám bẩn được phát minh bởi Pasty Sherman.

Nhà phát minh: Patsy Sherman, Chuyên gia hóa học tại 3M.

Mục đích ban đầu: Năm 1953, Sherman đã được nhận vào làm việc cho một dự án phát triển ứng dụng của cao su có khả năng không bị ăn mòn và phân hủy khi tiếp xúc với nhiên liệu của áy bay phản lực.

Diễn biến và kết quả: Một trợ lý của cô vô tình đánh đổ dung dịch thí nghiệm của Sherman lên giày của mình. Sau đó, cô nhận rằng trong khi hầu hết giày của cô trợ lý bị bẩn xung quanh thì chỗ bị đổ vào lại “miễn nhiễm”. Sau đó, Sherman đã tái kế hoạch dự án và tập trung nghiên cứu hợp chất kháng khuẩn trên, được biết tới với cái tên Scotchgard.

Mục đích ban đầu là làm mềm ngũ cốc để chế biến món yến mạch.
Mục đích ban đầu là làm mềm ngũ cốc để chế biến món yến mạch.

Nhà phát minh: John and Will Kellogg, Hai anh em cùng có đam mê khởi nghiệp.

Mục đích ban đầu: Họ đơn thuần chỉ đang tìm cách làm mềm hạt ngũ cốc để chế biến món yến mạch trộn.

Diễn biến và kết quả: Năm 1898, hai anh em tình cờ bỏ quên một nồi ngũ cốc còn đang luộc trong lò trong vòng tận vài ngày. Hỗn hợp đó đã dần bị thiu và mốc, nhưng thành phần còn lại được tạo ra từ đó lại cứng và dày hơn hẳn. Tò mò, họ đã thử thí nghiệm lại, và cuối cùng cũng loại bỏ được hỗn hợp ôi thiu đáng ghét kia, giữ lại sản phẩm cuối cùng như ngày nay.

Penicillin được dùng để điều trị rất nhiều loại bệnh lây lan cũng như viêm nhiễm.
Penicillin được dùng để điều trị rất nhiều loại bệnh lây lan cũng như viêm nhiễm.

Nhà phát minh: Alexander Fleming, Nhà khoa học.

Mục đích ban đầu: Thật nực cười là Fleming đang tìm kiếm một phương thuốc “chữa bách bệnh” trên đời. Tuy nhiên, cho đến khi ông nhận ra nghiên cứu trên là vô ích, thì một bước ngoặt cuộc đời mới xảy đến với ông.

Diễn biến và kết quả: Năm1928, Fleming nhận thấy một đĩa cấy vi khuẩn trong phòng thí nghiệm mà ông đã bỏ đi không dùng đến bỗng xuất hiện một loại nấm có khả năng phân rã toàn bộ vi khuẩn xung quanh nó. Khi được cấy ghép và nuôi dưỡng trong môi trường riêng, ông khám phá ra một nhân tố kháng sinh bên trong – penicillin – có thể được dùng để điều trị rất nhiều loại bệnh lây lan cũng như viêm nhiễm. Thành quả thu được là tỷ lệ tử vong do các loại bệnh trên giảm đáng kể, chỉ còn bằng 1/20 so với thời điểm năm 1900.

Tia X có khả năng xuyên qua mọi vật thể, kể cả con người.
Tia X có khả năng xuyên qua mọi vật thể, kể cả con người.

Nhà phát minh: Wilhelm Röntgen, Nhà Vật lý học.

Mục đích ban đầu: Röntgen khi ấy đang vật lộn với những thí nghiệm về ống catôt, cũng là lúc ông phát hiện ra tia phóng xạ có khả năng xuyên qua tấm bìa cho bên ngoài của ống, tác động lên một hợp chất phía sau làm nó phát sáng lên.

Diễn biến và kết quả: Những nghiên cứu tiếp theo càng chỉ ra rằng ông đã tạo ra một loại bức xa mới, đặt tên là “tia X”, có khả năng xuyên qua hầu hết mọi vật thể, kể cả da thịt con người.

Khóa dán
Đây là sản phẩm cực kỳ thông dụng được cả thế giới ưa chuộng vì sự tiện lợi của nó.

Chiếc khóa dán này được cấp bằng sáng chế vào năm 1955. Đây là sản phẩm cực kỳ thông dụng được cả thế giới ưa chuộng vì sự tiện lợi của nó.

Vào năm 1995, khi dẫn chú chó cưng của mình đi dạo trong cánh rừng, kỹ sư điện người Thụy Sĩ, ông George De Mestral phát hiện những cạnh sắc của quả cây ngưu bàng bám đầy lên quần áo của ông và của con chó.

Khi quan sát các cạnh sắc này dưới kinh hiển vi, ông thấy có hàng ngàn cái móc nhỏ xíu dính lên các vòng nhỏ trong quần áo. Trong đầu ông đột nhiên nghĩ tới một loại khóa 2 mặt mà sau này ông viết về phát minh của mình: “Một mặt có các móc cứng như cạnh sắc, mặt kia lại có các vòng mềm mại như các sợi vải trong quần của tôi”.

Ông đã thử nghiệm với rất nhiều các loại vật liệu và phát hiện ra nylon là thứ hoàn hảo nhất. Thế là khóa dán 2 mặt, sự kết hợp giữa nhung và móc đã ra đời.

Phốt pho
Trong công cuộc biến những thứ không phải vàng thành vàng, một nhà giả kim đã tìm ra phốt pho.

Một nhà giả kim thuật người Đức, Hennig Brand đã tình cờ ra phát hiện ra “phốt pho” vào năm 1669 trong khi đang thực hiện thí nghiệm cô cạn nước tiểu để biến những thứ kim loại không quý thành vàng. Mặc dù Brand không thể hoàn thành mục tiêu ban đầu của mình là chuyển nước tiểu thành vàng song cuối cùng ông cũng đã khiến giới khoa học phải bất ngờ vì đã khám phá ra một chất cặn màu lục có thể phát sáng rực rỡ trong bóng tối, thứ mà chúng ta vẫn thường gọi là phốt pho – nguyên tố thứ 15 trong bảng tuần hoàn hóa học.

Các nhà giả kim thuật đời trước đã thử nghiệm rất nhiều cách điều chế khác nhau với hy vọng có thể biến những thứ không phải vàng thành vàng. Năm 1669, một nhà giả kim của Đức tên là Hennig Brand đã tìm ra phốt pho trong một cuộc tìm kiếm như vậy. Trong thí nghiệm của mình, ông đã dùng khoảng 1.100 lít nước tiểu, dự trữ chúng trong nhiều ngày cho đến khi phát ra mùi khó chịu. Sau đó, ông cho đun sôi chỗ nước tiểu ở nhiệt độ cao, biến nó thành một hỗn hợp với hy vọng sẽ tạo ra chất có thể biến các kim loại thường thành vàng.Tuy nhiên, thay vì tìm ra được phương thức tinh chế vàng,nhà giả kim thuật Brandlại tìm thấy một chất cặn phát sáng kỳ lạ nằm ở dưới đáy bình cầu trong quá trình cô cặn nước tiểu.

Chất độc Tabun
Chất độc này độc đến nỗi, chỉ cần rơi một giọt ra ngoài cũng khiến người ta chóng mặt, co đồng tử và khó thở.

Năm 1936, Gerhard Schrader và nhóm của ông đã khám phá ra một loại “chất độc thần kinh” mới ở Đức trong khi được giao nhiệm vụ phát triển và nghiên cứu thuốc trừ sâu. Sau 2 năm nghiên cứu chuyên sâu, một hợp chất hữu cơ có độc tính cực mạnh ra đời và được đặt tên là “Tabun”. Tabun độc đến nỗi trong một lần bất cẩn làm rơi một giọt xuống ghế phòng thí nghiệm, Schrader và các đồng nghiệp của ông ngay lập tức cảm thấy chóng mặt, co đồng tử và khó thở.

Nhiều người cho rằng, bản chất chết người của loại chất độc thần kinh này sẽ khiến nhiều người phải bỏ mạng trong quá trình nghiên cứu. Nhưng trên thực tế, chính nhà hóa học người Đức tên là Gerhard Schrader và nhóm của ông mới là nạn nhân khi phải đối diện với nhiều nguy hiểm đến tính mạng như khó thở, mất khả năng nghe nhìn tạm thời khi nỗ lực làm việc với hy vọng chấm dứt nạn đói trên thế giới. Làm việc cho IG Farben, trong một phòng thí nghiệm ở Leverkusen với nhiệm vụ tạo raloại thuốc trừ sâu mới,Schrader đã tình cờ phát hiện ra một hợp chất không màu vô cùng độc được cho là có tác dụng cực kỳ hiệu quả trong việc tiêu diệt côn trùng.

Tuy nhiên, sau một thời gian phát hiện, nhóm nghiên cứu của Schrader đã nhận thấy độc tính quá lớn của Tabun bởi chỉ cần một giọt nhỏ của chất này rò rỉ ra ngoài cũng đã gây ảnh hưởng xấu đến con người. Trong Thế chiến II, Đức quốc xã đã triệu tập Schrader về tập trung nghiên cứu với mục đích phát triển và sản xuất Tabun như một loại vũ khí hóa học.

Nhà khoa học Charles Goodyear người Mỹ đã dành một thập kỷ trong cuộc đời của mình để tìm cách làm cho cao su sử dụng một cách dễ dàng hơn và có khả năng chống nóng, lạnh. Tuy nhiên, những nghiên cứu của ông đều thất bại.

Cho đến một ngày, ông tình cờ đổ hỗn hợp lưu huỳnh, cao su vào một lò nấu nóng. Dưới nhiệt độ cao, cao su nóng chảy nhưng không bị hủy hoại, tạo thành hợp chất không thấm nước, chống ăn mòn. Từ phát hiện này của Charles Goodyear, rất nhiều các sản phẩm cao su lưu hóa đã ra đời và được sử dụng ở khắp mọi nơi.

Quinin là một hợp chất chống sốt rét có nguồn gốc từ vỏ cây. Bây giờ chúng ta thường tìm thấy nó trong nước khoáng có pha hương vị quinin, cũng như trong các loại thuốc điều trị sốt rét.

Các nhà truyền giáo Dòng Tên (Jesuits) tại Nam Mỹ sử dụng quinine để điều trị bệnh sốt rét ngay từ những năm 1600. Nhưng truyền thuyết kể rằng, họ học hỏi kinh nghiệm người Andean bản địa.

Câu chuyện liên quan đến một người đàn ông Andean bị lạc trong rừng và mắc bệnh sốt rét. Do cảm thấy khát, anh ta uống nước trong một vũng nước dưới gốc cây quina-quina.

Vị đắng của nước khiến anh lo sợ rằng mình đã uống một thứ gì đó sẽ làm cho bệnh nặng hơn, nhưng điều ngược lại đã xảy ra. Sau khi tình trạng sốt giảm xuống, anh ta có thể tìm đường về nhà và chia sẻ về loài cây chữa bệnh cho những người khác.

Xốp hơi bong bóng

Năm 1957, hai kỹ sư người Thụy Sỹ là Alfred W. Fielding và Marc Chavannes đã cố gắng tạo ra một loại giấy dán tường, với thiết kế nổi bật hơn những loại giấy dán có sẵn.

Bằng cách dán 2 lớp màng với nhau, họ đã thành công khi tạo ra loại giấy dán tường mới có bề mặt ráp và trông khá đặc biệt, nhưng rốt cuộc chẳng ai chịu mua chúng.

Mãi tới năm 1959, một nhân viên marketing đã nảy ra ý tưởng sử dụng giấy dán tường mà Alfred W. Fielding và Marc Chavannes tạo ra để làm lớp đệm bảo vệ máy tính, qua đó giúp chúng không bị va đập, đổ vỡ khi di chuyển đến tay khách hàng.

Ngày nay, loại giấy dán này được biết đến với tên gọi xốp hơi bong bóng, được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành nghề như công nghiệp thực phẩm, xây dựng, y tế, thời trang…

Viagra

Vào những năm 1990, các nhà nghiên cứu tại công ty dược phẩm Pfizer đang nghiên cứu một loại thuốc mới để điều trị chứng huyết áp cao và đau thắt ngực.

Thuốc này tên là Sildenafil, và được họ thử nghiệm trên các tình nguyện viên nam. Thật không may, sản phẩm có rất ít tác dụng đối với chứng đau thắt ngực.

Thay vào đó, các bệnh nhân đã báo cáo một tác dụng phụ gây chú ý: dương vật của họ cương cứng từ ít nhất 30 đến 60 phút sau khi dùng thuốc.

Pfizer không mất nhiều thời gian để nhận ra tiềm năng to lớn của loại thuốc này, và đã nhanh chóng cấp bằng sáng chế vào năm 1996. Đến nay, sản phẩm này đã được sử dụng trong điều trị chứng rối loạn cương dương cho hơn 30 triệu nam giới chỉ tính riêng tại Mỹ.

Phát minh mới cho ra đời pin vĩnh cửu

Pin vĩnh cửu

Dựa trên nguyên tắc lấy năng lượng dư thừa sẵn có trong tự nhiên, các nhà khoa học đã chế tạo thành công những viên pin có khả năng duy trì vĩnh viễn.

Nhiều thập kỷ qua, con người đã nỗ lực tìm kiếm các nguồn năng lượng sạch và không bao giờ cạn kiệt để có nguồn cung năng lượng bền vững và góp phần chống biến đổi khí hậu.

Pin vĩnh cửu
Hình minh họa cho thấy năng lượng bổ sung được tạo ra trong quá trình sử dụng nguồn năng lượng chính, tạo nên pin trọng lực. (Ảnh: LuckySoul/Adobe).

Một trong những vấn đề vẫn còn tồn tại và ảnh hưởng lớn đến việc sản xuất năng lượng chính là làm thế nào để thu giữ được năng lượng dư thừa để giảm thất thoát và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. Mới đây, các nhà khoa học đã tìm ra được một giải pháp, đó chính là pin trọng lực hay ắc quy trọng lực.

Về cơ bản, giải pháp này dựa trên nguyên tắc lấy năng lượng dư thừa được tạo ra từ năng lượng gió, mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo khác, lưu trữ phần năng lượng dư thừa này vào các ắc quy có khối lượng lớn. Các ắc quy này sẽ được cất giữ trên cao so với mặt đất và trong quá trình hạ xuống để sử dụng, chúng sẽ tạo thêm năng lượng bổ sung nhờ trọng lực.

Nhưng làm thế nào để năng lượng bổ sung đó hoạt động như một chiếc ắc quy? Ý tưởng cơ bản thực ra rất đơn giản. Hãy nghĩ đến tác động của trọng lực. Khi một quả bóng lăn từ trên đỉnh xuống chân đồi, năng lượng được tạo ra bởi vì quả bóng chuyển động, và năng lượng đó ban đầu được tạo ra bằng năng lượng dùng để đẩy quả bóng từ chân lên đỉnh đồi. Nguyên tắc đó được áp dụng cho các pin trọng lực chúng ta đang nói đến ở đây.

Khi nâng các khối lượng lớn lên cao theo một đường hầm thẳng đứng, giống như trong một hầm mỏ, chúng ta đã tiêu thụ một lượng năng lượng, nhưng vì các khối đó (ví dụ như cát, đất, đá, hay bất cứ thứ gì) được nâng lên cao nên chúng ta có thể cho chúng rơi xuống để tạo ra năng lượng bổ sung. Như vậy, mặc dù đó không phải là một loại pin tiêu chuẩn nhưng pin trọng lực vẫn có thể dùng được như một giải pháp tích trữ năng lượng, chỉ là không phải theo cách chúng ta thường nghĩ.

Thông thường các nhà khoa học vẫn gọi năng lượng này là thế năng và về bản chất nó không phải là điện, nhưng có thể dễ dàng chuyển đổi nó từ chuyển động của các pin trọng lực trở thành điện năng và truyền tải đến đường dây điện để đưa đến nơi sử dụng. Đây là một ý tưởng độc đáo và mới lạ, nhưng chính những ý tưởng như vậy thường thúc đẩy những đột phá khoa học trong nền văn minh của chúng ta.

Đây cũng không phải lần đầu tiên lực hấp dẫn được sử dụng để sạc lại pin. Một đoàn tàu được thiết kế chạy vĩnh viễn không ngừng cũng sử dụng một loại pin trọng lực tương tự, nó được sạc lại bất cứ khi nào tàu đi từ nơi cao xuống nơi thấp, nhờ đó con tàu sẽ chạy được chừng nào quãng đường đi còn có những nơi để nó có thể sạc lại pin.

Mexico phát minh ra pin vĩnh cửu, bật sáng đèn pin trong 100 năm

Nhà khoa học Mexico Arturo Solis Herrera và loại pin vĩnh cử mà ông chế tạo.

Theo phóng viên tại Mexico, mới đây, nhà khoa học Mexico Arturo Solis Herrera đã chế tạo ra một loại pin có thể dùng để bật sáng đèn pin trong vòng 100 năm bằng cách sử dụng nước và chất melanin.

Nhà khoa học Mexico Arturo Solis Herrera và loại pin vĩnh cử mà ông chế tạo.
Nhà khoa học Mexico Arturo Solis Herrera và loại pin vĩnh cử mà ông chế tạo. (Nguồn: facebook./pages/Arturo-Solis-Herrera).

Ông Herrera, chuyên gia về mắt và hiện là Giám đốc Viện nghiên cứu và phát triển thuộc Trung tâm nghiên cứu quá trình quang hợp của Mexico, cho biết khi thực hiện một nghiên cứu về phân tử trên da, tóc và màng che võng mạc của mắt người, ông đã phát hiện ra chất melanin có khả năng phá vỡ phân tử nước, tách oxy và hydro, qua đó sinh ra điện năng và điều đặc biệt hơn là chính phân tử này còn có khả năng tập hợp lại oxy và hydro, tạo ra nước để sản sinh ra một nguồn điện năng mới.

Nhà khoa học Herrera đã đặt tên cho phát minh trên la Bat – Gen, một bộ pin có khả năng sản xuất điện không hạn chế, luôn tự nạp đầy, đồng thời còn là một máy phát điện.

Ông nhấn mạnh, quá trình nghiên cứu kéo dài 4 năm đã giúp ông phát hiện ra một vòng tuần hoàn liên tục, tách phân tử nước rồi sản sinh ra điện năng mà không gặp bất kỳ một trở ngại nào vì chất melanin tự giúp hấp thụ các tia sáng trong môi trường, cũng như trong các bức xạ điện từ ở xung quanh.

Phát minh xe thuốc nổ thất bại thảm hại của Anh

Các cuộc thử nghiệm với Panjandrum đều kết thúc thảm hại.

Panjandrum là một xe chở lượng lớn thuốc nổ được đẩy bằng nhiều tên lửa, do người Anh thiết kế trong Thế chiến II nhưng kết quả thử nghiệm cho thấy vũ khí này là một thảm họa.

Năm 1941, chính phủ Anh thành lập một cơ quan lâm thời mang tên Tổng cục Phát triển Vũ khí Hỗn hợp (DMWD) chịu trách nhiệm tìm ra những vũ khí mới để tiêu diệt kẻ thù. Nỗ lực của DMWD dẫn tới sự ra đời của nhiều phát minh nổi tiếng nhưng vẫn có một số dự án thất bại, trong đó thảm họa nhất là dự án Panjandrum, theo Interesting Engineering.

Với tên gọi lấy cảm hứng từ một nhân vật trong tác phẩm của nhà soạn kịch thế kỷ 18 Samuel Foote, Panjandrum thất bại ngay từ khi bắt đầu. Được chế tạo như một cặp bánh xe lớn, mỗi bánh có đường kính khoảng 3m, cỗ xe có một thùng hình ống bằng thép ở chính giữa có thể chở hơn một tấn thuốc nổ. Quanh vành bánh xe là các ống rỗng gắn tên lửa sử dụng cordite (thuốc nổ không khói) để cỗ xe lăn bánh, đẩy phương tiện về phía hàng rào phòng ngự bằng bên tông dọc theo bờ biển Pháp với mục đích tạo ra một lỗ hổng lớn. Nhóm thiết kế ước tính khi chở hết công suất, cỗ xe Panjandrum nặng 1.800 tấn có thể đạt tốc độ 100km/h, đủ động lượng để đâm bất kỳ chướng ngại vật nào giữa điểm xuất phát và mục tiêu.

Các cuộc thử nghiệm với Panjandrum đều kết thúc thảm hại.
Các cuộc thử nghiệm với Panjandrum đều kết thúc thảm hại. (Ảnh: Amusing Planet).

Cuối năm 1943, một nguyên mẫu của Panjandrum được chế tạo ở London và bí mật vận chuyển xuyên đêm tới một ngôi làng nhỏ tên Westward Ho! ở vùng ven biển phía nam. Tuy nhiên, lựa chọn bãi thử nghiệm này khá tệ. Westward Ho! Là một khu nghỉ mát ven biển nổi tiếng. Vào sáng ngày 7/9/1943, khi thiết bị lăn bánh trên bãi biển, xung quanh có rất nhiều người đi biển. Cư dân địa phương và người đi nghỉ mát thích thú vây quanh thiết bị.

Cuộc thử nghiệm bắt đầu chỉ với vài ống nhồi tên lửa cordite gắn vào bánh xe, và sử dụng bao cát nặng tương đương để mô phỏng khối thuốc nổ. Tên lửa khai hỏa và Panjandrum bắn về phía trước, vọt khỏi bệ phóng và đạt khoảng cách khá xa trên bãi biển. Tuy nhiên, vài tên lửa ở một bánh xe bị trục trặc, khiến cỗ xe đi chệch đường. Bất chấp nỗ lực khai hỏa nhiều tên lửa hơn, Panjandrum liên tục mất kiểm soát trước khi tới cuối bãi biển.

Để giải quyết vấn đề cân bằng, người đứng đầu dự án là Nevil Shute Norway lắp bánh xe thứ 3 vào Panjandrum. Khi xuất phát, cỗ xe lao nhanh về phía đường bờ biển, lướt qua bãi biển trước rồi chạy ra xa. Tên lửa rơi ra và nổ lung tung phía trên đầu khán giả tụ tập đứng xem hoặc phát nổ dưới nước. Nhóm phát triển bố trí thêm nhiều cuộc thử nghiệm nữa. Lần này họ tháo bánh thứ 3 và gắn dây cáp nặng vào mỗi đầu thùng hình ống, nối với hai tời kéo nhằm lái cỗ xe an toàn ra bãi biển. Tuy nhiên, Panjandrum quá mạnh, làm đứt và kéo lê dây cáp ngang qua bãi biển.

Khi đó, rõ ràng Panjandrum không có tính thực tế, nhưng DMWD vẫn tiếp tục dự án. Sau vài tuần chỉnh sửa, các kỹ sư sẵn sàng với phiên bản cải tiến. Tháng 1/1944, một số quan chức chính phủ và cán bộ cấp cao của lực lượng vũ trang được mời tới cuộc thử nghiệm mới.

Brian Johnson mô tả diễn biến cuộc thử nghiệm trong bộ phim tài liệu The Secret War năm 1977 trên kênh BBC. Ban đầu, tất cả tiến triển tốt. Panjandrum lăn bánh ra biển. Những quan chức quân đội theo dõi qua ống nhòm từ đỉnh một gò đất. Sau đó, sự cố xảy ra. Ban đầu, một tên lửa tên lửa rơi ra, tiếp theo là hai tên lửa khác. Panjandrum bắt đầu lắc lư một cách đáng ngại. Cỗ xe lao vào một loạt miệng hố nhỏ trên bãi cát và bắt đầu vòng sang phải, lăn nhanh về phía Klemantaski, người theo dõi sự kiện qua ống kính viễn vọng nên không thể ước lượng chuẩn khoảng cách và vẫn tiếp tục quay phim. Nghe thấy tiếng ầm ầm ngày càng gần, ông ngẩng lên và trông thấy Panjandrum với những quả tên lửa rơi rụng theo mọi hướng, lao thẳng về phía ông. Khi bỏ chạy thoát thân, ông thoáng thấy các tướng tá vội tìm nơi trú ẩn phía sau gò đất. Panjandrum lăn trở lại phía bờ biển và nổ tung thành nhiều mảnh trên mặt cát, kéo theo tên lửa bắn khắp bãi biển ở tốc độ cao.

Sau cuộc thử nghiệm thảm họa, cuối cùng dự án bị gác lại. Lần duy nhất Panjandrum hoạt động thành công là năm 2009, khi phiên bản mô phỏng 1,8m được chế tạo và triển khai trên bãi biển Westward Ho!. Sau khi chạy khoảng 50 ở tốc độ ngang người đi bộ, những quả tên lửa bắn xa 450m, không đủ xa như kỳ vọng.

Công nghệ thời cổ đại tinh vi hơn cả những gì chúng ta nghĩ, người hiện đại chưa chắc đã ngờ đến

Máy in phát huy hết tiềm năng của mình nhờ nhà phát minh Johannes Gutenberg

Những Công Nghệ tưởng chừng như chỉ có thời hiện đại mới đủ trình độ tạo ra vốn đã xuất hiện từ thời xa xưa, chứng minh khả năng sáng tạo vượt bậc của người cổ đại.

Ngay từ thời cổ đại hay trung đại, đã có những Công Nghệ vô cùng tinh vi xuất hiện khiến cho chính chúng ta, những người sống trong thời kỳ hiện đại cũng phải ngạc nhiên. Có những Công Nghệ, trong số đó là kết quả của kỹ thuật vô cùng tiên tiến, chúng đóng vai trò là nền tảng cho sự phát triển của Công Nghệ sau này. Tuy nhiên, cũng không ít đã bị lãng quên, hoặc thất lạc.

Máy in phát huy hết tiềm năng của mình nhờ nhà phát minh Johannes Gutenberg
Máy in phát huy hết tiềm năng của mình nhờ nhà phát minh Johannes Gutenberg

Vào thế kỷ 11, Công Nghệ in ấn vô cùng phát triển tại Trung Quốc. Nhưng ít ai biết rằng từ thời trung cổ, dưới cống hiến của Johannes Gutenberg, máy in đã được ứng dụng sâu rộng và mở ra kỷ nguyên sản xuất hàng loạt chữ in. Đây được xem là phát minh Công Nghệ quan trọng nhất của thời trung cổ, đóng vai trò nền tảng của thời kỳ Phục hưng và Khai sáng.

Dụng cụ phức tạp đầu tiên giúp đo khoảng cách giữa các thiên thể.
Dụng cụ phức tạp đầu tiên giúp đo khoảng cách giữa các thiên thể.

Thước trắc tinh là một thiết bị khá phức tạp, có khả năng đo độ nghiêng trên bầu trời của các thiên thể dù là ban đêm hay ban ngày nhằm định vị chúng. Ngoài ra, chúng còn có thể được sử dụng để xác định vĩ độ của người đo và thời gian địa phương.

Mặc dù đã xuất hiện từ thời cổ đại, nhưng đến thời kỳ trung cổ, các nhà thiên văn học đã cải tiến và giúp cho thiết bị này trở nên tinh vi hơn. Đây được xem là những cỗ “máy tính” đầu tiên giúp đo khoảng cách giữa các vật thể, đồng thời cũng là những thiết bị “vô giá” trong việc xác định phương hướng và nghiên cứu thiên văn học.

Dù mới chỉ là những hình thức sơ khai, nhưng hai thiết bị này đã trở thành nền tảng cho sự phát triển hơn nữa của quá trình nghiên cứu thiên văn.

Kỹ thuật mạ vàng của người cổ đại vô cùng tinh vi.
Kỹ thuật mạ vàng của người cổ đại vô cùng tinh vi.

Ngay từ thời cổ đại, Công Nghệ mạ vàng đã được ứng dụng rộng rãi cho nội thất, đặc biệt là nội thất nhà thờ và tượng đài của các nhân vật tôn giáo trên khắp thế giới. Các thợ kim hoàn trong thời kỳ đó đã sử dụng thuỷ ngân để mạ vàng cho nhiều đồ vật. Đáng chú ý, chất lượng mà các sản phẩm làm ra trong thời kỳ này tinh vi đến mức mà nhiều Công Nghệ hiện nay cũng chưa thể vượt qua.

Loại đá giúp người Viking vượt biển không cần la bàn.
Loại đá giúp người Viking vượt biển không cần la bàn.

Truyền thuyết kể lại rằng, những viên đá Mặt trời này đã giúp người Viking di chuyển đúng hướng trên biển mà không cần la bàn. Thậm chí, những nhà khoa học cũng phải bối rối trong thời gian dài vì loại đá này. Câu chuyện về đá Mặt trời từng được xem là một trò lừa bịp hay một câu chuyện ma thuật viển vông, tuy nhiên, những nhà nghiên cứu hiện nay đã tuyên bố rằng viên đá cùng với khả năng thần kỳ của chúng là có thật.

Một phân tích hóa học đã xác nhận rằng viên đá đó là khoáng vật Iceland, hoặc tinh thể canxit.

Người cổ đại là những thợ khoan đáng kinh ngạc.
Người cổ đại là những thợ khoan đáng kinh ngạc.

Có thể nói, tổ tiên của chúng ta chính là những thợ khoan đáng kinh ngạc, và bằng chứng được tìm thấy trên khắp thế giới: đó là những lỗ lớn được khoan trên những nền đá cổ. Thậm chí, con người hiện đại cũng không thể tạo ra những lỗ tròn hoàn hảo đến như vậy nếu không có máy khoan “xịn”. Từ đó thấy rằng, Công Nghệ thời cổ đại có thể tiên tiến hơn cả những gì mà chúng ta nghĩ.

Công nghệ nano xuất hiện trong chiếc cúp Lycurgus khiến các nhà khoa học không giải thích nổi.
Công nghệ nano xuất hiện trong chiếc cúp Lycurgus khiến các nhà khoa học không giải thích nổi.

Chiếc cốc Lycurgus chính là một ví dụ phi thường về việc Công Nghệ nano thời cổ đại thực sự tiên tiến như thế nào. Theo đó, Công Nghệ nano là việc sử dụng vật chất ở quy mô cực kỳ nhỏ (có thể ở dạng nguyên tử, phân tử và siêu phân tử) cho các mục đích công nghiệp. Vì vậy, việc các hạt kim loại có kính cỡ chỉ khoảng 50 nanomet (1000 lần nhỏ hơn hạt muối) xuất hiện trong chiếc ly có từ thời cổ đại đã khiến các nhà khoa học phải “bó tay chịu trói”. Chiếc cốc nổi tiếng này được làm từ thuỷ tinh lưỡng sắc, và có thể đổi màu tuỳ thuộc vào ánh sáng.

Căn phòng cổ có khả năng khuếch đại âm thanh kỳ diệu.
Căn phòng cổ có khả năng khuếch đại âm thanh kỳ diệu.

Vào năm 1902, các công nhân khi thi công xây dựng bể chứa nước ở Malta đã tình cờ phát hiện hầm mộ Hypogeum (trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là dưới lòng đất). Không chỉ gây bất ngờ cho giới khoa học bởi cấu trúc mê cung phức tạp, di tích này còn hấp dẫn sự quan tâm của mọi người nhờ vào một căn phòng đặc biệt có tên là “Oracle Chamber” (hay Phòng tiên tri). 

Tuy nhiên, năng lực thực sự của nó không phải khả năng tiên tri như trong truyền thuyết, mà là một thứ khác.

Một trong những tính năng độc đáo của căn phòng này là khả năng khuếch đại âm thanh lên gấp nhiều lần. Dù chưa được chứng minh nhưng dựa vào những nét chạm khắc đá vôi độc đáo trên tường, người ta tin rằng căn phòng này vốn được sử dụng bởi một nhà tiên tri.

Những phát minh vĩ đại nhất thế giới trong năm 2022

Nhà in 3D

Thế giới đã phải đối mặt với nhiều cuộc khủng hoảng vào năm 2022 và việc vượt qua những cuộc khủng hoảng lớn nhất trong số đó sẽ là một thách thức to lớn và lâu dài.

Quỹ Liên Hợp Quốc đã liệt kê một số vấn đề cấp bách nhất, bao gồm các chủ đề từ nghèo đói đến ô nhiễm, môi trường đến bình đẳng. Mối quan tâm lớn nhất là bảo vệ môi trường và giải quyết tình trạng đói nghèo toàn cầu, cả hai vấn đề này đều tác động đến hàng tỷ người trên thế giới mỗi ngày.

Nhưng tất cả chúng đều là động lực thúc đấy nhân loại phát triển và là nguồn cảm hứng để con người đã phát minh ra những thứ để giải quyết vấn đề kể từ khi con người tồn tại trên Trái Đất. Đã có một số phát minh trong quá khứ, có niên đại hàng thiên niên kỷ, cách mạng hóa lối sống của chúng ta và thay đổi thế giới theo đúng nghĩa đen.

Mặc dù không phải mọi vấn đề đều có thể đưa ra những giải pháp đơn giản và dễ dàng, nhưng không năm nào trôi qua mà không có những cải tiến mới và ngày càng ấn tượng.

Bên cạnh những điều mới lạ và những điều nhỏ nhặt giúp cuộc sống hàng ngày của mọi người trở nên dễ dàng hoặc thú vị hơn, một số phát minh mới và vĩ đại đã được tạo ra vào năm 2022 có thể có tác động đáng kể đến thế giới.

Một số trong số này thoạt đầu có vẻ không quan trọng, nhưng với thời gian và nỗ lực, bất kỳ trong số chúng đều có thể phát triển thành điều gì đó thực sự đáng chú ý.

Nhà in 3D
House Zero được thiết kế theo cách kết nối tốt hơn giữa con người với thiên nhiên và thế giới bên ngoài.

Vô gia cư là một vấn đề toàn cầu đang gia tăng và theo Liên Hợp Quốc, vào năm 2020, ước tính có khoảng 1,6 tỷ người trên khắp thế giới là người vô gia cư hoặc sống trong “điều kiện nhà ở thiếu thốn”. Đây là một vấn đề nan giải ngay cả ở những nơi giàu có hơn trên thế giới. Tờ New York Times báo cáo rằng tình trạng thiếu nhà ở đang ảnh hưởng đến ngày càng nhiều người trên khắp Hoa Kỳ. Một cách hiệu quả để giải quyết vấn đề này là làm cho nhà ở trở nên rẻ hơn và xây dựng nhanh hơn.

House Zero được xây dựng vào năm 2022 bởi một công ty tên là ICON. Thay vì xây từng viên gạch, nó được in 3D. Như Dezeen giải thích, House Zero được thiết kế theo cách kết nối tốt hơn giữa con người với thiên nhiên và thế giới bên ngoài, một nguyên tắc được gọi là thiết kế sinh học, sử dụng các thiết kế tròn trịa và trông hữu cơ để cải thiện luồng không khí. Các bức tường được làm từ vật liệu có tên là Lavacret, vừa có tác dụng cách nhiệt vừa bảo vệ khỏi các yếu tố thời tiết. Được xây dựng chỉ trong 10 ngày, toàn bộ quá trình in nhà 3D cũng có thể giúp xây dựng nhà rẻ hơn, với các máy in vận hành tại chỗ bằng vật liệu thô.

Làm mát các đảo nhiệt đô thị
Sơn phản xạ ánh sáng Mặt trời giúp ngăn nhiệt tích tụ trong môi trường thành phố.

Khi biến đổi khí hậu trở thành mối quan tâm cấp bách hơn bao giờ hết, một vấn đề nghiêm trọng đối với các khu vực xây dựng là hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.

EPA giải thích rằng điều này là do cách các vật liệu đô thị như nhựa đường và bê tông hấp thụ ánh sáng Mặt Trời, lưu trữ và tỏa ra nhiều nhiệt hơn so với cảnh quan nông thôn. Điều này gây ra các điểm nóng cục bộ ở các thành phố, với nhiệt độ cao hơn tới 7°F so với vùng đất xung quanh.

Tác động của các đảo nhiệt này cũng đề cập đến vấn đề bình đẳng, với một nghiên cứu trên tạp chí Nature giải thích các cộng đồng nghèo và yếu thế sẽ bị ảnh hưởng nhiều như thế nào bởi các đảo nhiệt và những mối nguy hiểm mà điều này có thể gây ra. Theo thống kê, những người bị ảnh hưởng có nguy cơ tử vong liên quan đến nhiệt cao hơn so với thời tiết khắc nghiệt khác như bão hoặc lũ lụt.

Một cải tiến có thể giúp giải quyết vấn đề này đã được phát triển bởi một công ty có tên StreetBond, bao gồm sơn phản xạ ánh sáng Mặt Trời tốt hơn, giúp ngăn nhiệt tích tụ trong môi trường thành phố.

EcoWatch báo cáo rằng lớp sơn đầy màu sắc dựa trên epoxy acrylic và phản chiếu cả phần nhìn thấy và hồng ngoại của ánh sáng Mặt Trời. Sơn đã được sử dụng ở Los Angeles, dẫn đến nhiệt độ bề mặt mát hơn tới 12°F so với những nơi khác. Với mùa hè nóng hơn và các đợt nắng nóng ngày càng thường xuyên hơn, việc nỗ lực giảm nhiệt độ ở các thành phố lớn như LA có thể thực sự giúp cứu sống nhiều người.

Sơn có màu sắc rực rỡ cũng được sử dụng trong các bức tranh tường trên đường phố và các khu vực cộng đồng như sân chơi cũng làm cho các khu dân cư trông sáng sủa hơn.


Chiếc máy bay điện chở khách cỡ nhỏ này chạy bằng động cơ điện.

Trong một thế giới mà mọi người ngày càng ý thức hơn về biến đổi khí hậu và lượng khí thải carbon, việc đi lại bằng đường hàng không đang trở thành một vấn đề gây tranh cãi vì đây là một nguồn carbon dioxide đáng chú ý trong khí quyển.

Theo Nhóm Hành động Vận tải Hàng không, khoảng 2,1% tổng lượng khí thải carbon đến từ ngành hàng không. Trong nỗ lực làm cho việc di chuyển bằng đường hàng không trở nên thân thiện với môi trường hơn, năm 2022 đã chứng kiến những chuyến bay thử nghiệm thành công của một chiếc máy bay chạy hoàn toàn bằng điện.

Được đặt tên là Alice theo tên nhân vật chính trong “Alice ở xứ sở thần tiên”, chiếc máy bay điện chở khách cỡ nhỏ này chạy bằng động cơ điện, như báo cáo của GeekWire. Nó được thiết kế và tạo ra bởi một công ty tên là MagniX, với mục tiêu là điện khí hóa việc di chuyển bằng đường hàng không với các hệ thống động cơ đẩy không đốt cháy bất kỳ nhiên liệu hydrocacbon nào.

Chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của Alice diễn ra trong thời gian ngắn, chỉ 8 phút và ở độ cao 3.500 feet, nhưng hy vọng nó sẽ mở đường cho một loại máy bay chở khách hoàn toàn mới. Mục tiêu hiện tại là chế tạo máy bay hạng nhẹ tầm ngắn, nhưng rất có thể điều này cuối cùng có thể được nhân rộng khi Công Nghệ liên quan tiếp tục được cải thiện.

Ngoài máy bay, MagniX cũng đã thử nghiệm thành công một chiếc trực thăng điện vào năm 2022, theo báo cáo của Vertical. Có lẽ trong tương lai gần, du khách sẽ có thể bắt các chuyến bay mà không cần phải lo lắng quá nhiều về sự góp phần của họ vào biến đổi khí hậu.

Robot có cảm giác chạm
Robot này đủ nhạy cảm để thậm chí có thể “cảm nhận” bề mặt của vật thể.

Robot thường khiến người ta liên tưởng đến những cỗ máy kim loại không có cảm giác, nhưng các nhà nghiên cứu tại MIT đang bận rộn phát triển những người máy “nhạy cảm hơn”.

Theo MIT News, robot mới nhất được công bố vào năm 2022 là “robot mềm” có thể tác dụng một lượng lực cẩn thận, cho phép chúng nắm bắt và sử dụng các công cụ. Trong khi những robot đời đầu sẽ sử dụng các công cụ gắn liền với chúng, thì những sáng tạo mới nhất thậm chí có thể khiến co robot cẩn thận cầm bút và viết. Khi robot nắm lấy một vật thể, chúng sử dụng một hệ thống cảm biến để nhận phản hồi xúc giác – đây là một cách nói kỹ thuật rằng robot có thể cảm nhận một cách hiệu quả những gì nó đang giữ để đánh giá mức độ áp lực mà nó cần sử dụng.

Điều này xảy ra sau một robot cảm ứng khác được báo cáo vào đầu năm. Theo The Robot Report, đây là một bộ gắp robot được thiết kế để trở nên khéo léo hơn. Được làm từ silicone và acrylic, nó sử dụng một camera nhỏ để phát hiện cách các vật liệu kẹp mềm được ép khi nó cầm một vật thể. Đáng chú ý, robot này đủ nhạy cảm để thậm chí có thể “cảm nhận” bề mặt của vật thể, chọn ra những chi tiết rất nhỏ như từng hạt trên bề mặt quả dâu tây.

Cùng với việc được sử dụng để chế tạo robot, những đổi mới như thế này có khả năng được sử dụng trong các bộ phận giả của cơ thể con người. NPR giải thích rằng việc tạo ra chân tay giả có cảm giác chạm vẫn là mục tiêu chính của các nhà nghiên cứu, làm cho tay giả trở nên trực quan hơn đối với người cụt tay bằng cách trả lại cho họ cảm giác chạm.

Ánh sáng từ nước biển
Thiết bị này có thể lấy nửa lít nước biển hoặc nước muối và có thể phát sáng trong 45 ngày.

Có thể khó tin khi đọc một vài bài báo trên internet, chúng ta có thể biết rằng một số lượng đáng kinh ngạc trên thế giới đang phải sinh sống mà không có điện.

Theo IEA, có khoảng 770 triệu người trên thế giới đang phải sống mà không có điện vào năm 2022, họ chủ yếu sống ở phía nam bán cầu. Một cải tiến vào năm 2022 có thể giúp cung cấp điện cho những người hiện không có điện là nhờ công ty E-Dina của Colombia. Công ty này đã phát triển một chiếc đèn lồng có thể tạo ra ánh sáng chỉ bằng nước biển.

Được đặt tên là WaterLight, thiết bị nhỏ thông minh này có thể lấy nửa lít nước biển hoặc nước muối và có thể phát sáng trong 45 ngày. Như Very Compostable giải thích, năng lượng đến từ phản ứng điện hóa giữa nước muối và điện cực magie bên trong WaterLight, tạo ra dòng điện. Ngoài việc được làm hoàn toàn từ vật liệu tái chế, những chiếc đèn lồng còn có thể cung cấp năng lượng để sạc các thiết bị điện tử nhỏ. Nó cũng có tuổi thọ ấn tượng, kéo dài trong 5.600 giờ, lâu hơn bóng đèn sợi đốt hoặc halogen.

Đối với những người không sống gần biển, Dezeen lưu ý rằng trong trường hợp khẩn cấp, WaterLight thậm chí có thể tạo ra năng lượng từ nước tiểu.

Nhựa bền vững
Được đặt tên là AirCarbon, đây là vật liệu carbon âm tính.

Nhựa sử dụng một lần chiếm một lượng lớn rác thải trên thế giới. Các vật dụng dùng một lần, từ chai nước uống đến khăn ướt, thường bị thải ra môi trường và theo Ủy ban Châu Âu, các vật dụng bằng nhựa dùng một lần chiếm khoảng 70% lượng rác thải ra biển khắp Châu Âu.

Điều này không chỉ không bền vững mà còn tiêu tốn rất nhiều nguyên liệu thô đến từ ngành công nghiệp dầu mỏ. Các nhà nghiên cứu, cả công nghiệp và học thuật, đã nghiên cứu các giải pháp thay thế thân thiện với môi trường hơn trong một thời gian và một loại nhựa mới đầy hứa hẹn đã được công bố vào năm 2022.

Được đặt tên là AirCarbon, đây là vật liệu carbon âm tính. Nói cách khác, quy trình sản xuất của nó sẽ thu được nhiều carbon dioxide hơn là thải ra bên ngoài môi trường.

Được tạo bởi Newlight Technologies, Sustainability Times giải thích rằng AirCarbon được sản xuất đặc biệt để thay thế cho nhựa sử dụng một lần truyền thống, với mục đích thay thế các vật dụng hàng ngày như dao kéo và ống hút bằng nhựa.

Nó được tạo ra từ khí metan và carbon dioxide và thay vì được tổng hợp bằng loại phản ứng hóa học truyền thống, và nó được tạo ra bởi các vi khuẩn đến từ đại dương. Plastics News giải thích thêm rằng một số vi khuẩn sống trong tự nhiên thậm chí sẽ có thể sử dụng loại nhựa này làm thức ăn sau khi nó bị loại bỏ, khiến nó có thể phân hủy sinh học. Newlight rõ ràng cũng rất nghiêm túc về nhựa bền vững của họ, gần đây đã có những động thái bắt đầu sản xuất loại nhựa này trên quy mô lớn hơn, nhằm giúp giảm cả khí nhà kính và rác thải nhựa trong quá trình này.

Máy phát sóng tần số Terahertz (THz) sử dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao.

Các bức xạ điện từ ở dải tần THz (1012 Hz) có thể đem lại những ứng dụng hết sức to lớn, từ việc phát hiện các chất nổ cho đến việc chẩn đoán, điều trị ung thư. Thế nhưng trở ngại giữa khoảng cách từ các sóng vi ba (microwave) cho đến hồng ngoại (bức xạ THz) không dễ dàng vượt qua bởi các bức xạ THz không dễ dàng sản sinh do tần số của chúng quá cao đối với các linh kiện phát dựa trên vật liệu bán dẫn, nhưng lại quá thấp để có thể tạo ra nhờ các máy laser chất rắn. Và mới đây, các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ, Thổ Nhĩ Kì và Nhật Bản đã chỉ ra rằng có thể giải quyết vấn đề này bằng cách khai thác lớp tiếp xúc Josephson trong các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao (Science 318, 1291).

Lớp tiếp xúc Josephson được cấu tạo bởi hai lớp vật liệu siêu dẫn ngăn cách bởi một lớp điện môi mỏng đã được biết đến từ rất lâu, như là một trong những điển hình về hiệu ứng chui hầm lượng tử. Nếu ta đặt vào một hiệu điện thế ngang qua lớp tiếp xúc này để tạo ra một dòng siêu dẫn xoay chiều, sẽ dẫn đến việc phát ra các photon ở tần số phù hợp với khe năng lượng của chất siêu dẫn. Hay nói cách khác, lớp tiếp xúc Josephson có thể sản sinh ra các bức xạ điện từ.

Không may thay, khe năng lượng trong các lớp tiếp xúc Josephson tạo ra trong phòng thí nghiệm dựa trên các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp truyền thống (ví dụ như Niobium, Nb) lại quá nhỏ để tạo ra bức xạ ở dải tần THz và tồi hơn nữa là công suất phát cũng khá thấp. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng sử dụng thủ thuật tạo ra các dãy lớp tiếp xúc để làm tăng công suất phát, nhưng việc đồng bộ các lớp tiếp xúc là rất khó do vậy việc tạo ra các bức xạ điện từ kết hợp lại càng trở nên khó khăn hơn.


Hình 1. Cấu trúc linh kiện của nhóm Welp (Science 318, 1291).

Ulrich Welp (thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Argone, Hoa Kỳ) cùng cộng sự đã khẳng định hai vấn đề trên đều có thể giải quyết bằng cách sử dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao. Không giống như các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp, các chất siêu dẫn nhiệt độ cao không cần phải tạo ra trong lớp tiếp xúc Josephson bởi vì chúng đã tự nhiên chứa một lượng chất ở khắp nơi trong các cấu trúc lớp đơn nhất. Và đồng thời chúng cũng có khe năng lượng tương đối lớn đủ để có thể phát các bức xạ trong dải sóng THz. Và quan trọng hơn, nhóm của Welp đã phát hiện ra một cách rất đơn giản để đồng bộ hóa các bức xạ (pha của các sóng phát nội tại từ các lớp tiếp xúc Josephson trong các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao) để có thể tạo ra công suất phát ở mức miliwatts (mW). “Ta có thể nhìn thấy hàng loạt các ứng dụng như thăm dò, ghi ảnh… sử dụng bức xạ THz cho dải công suất này” – Welp nói.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao Bi2Sr2CaCu2O8, được biết đến với tên viết tắt BSCCO với các lớp Josephson nội tại được tạo ra và sắp xếp liên tục giữa các lớp siêu dẫn CuO2 dải rác vác các lớp điện môi BiO và SrO. Khi đặt một hiệu điện thế ngang qua mẫu BSCCO, sẽ khiến cho các lớp này phát ra bức xạ điện từ ở một tần số nhất định nhưng không kết hợp về pha. Cũng giống như với laser, thủ thuật để tạo nên sự bức xạ đồng pha là thay đổi hiệu điện thế cho đến khi nào tần số phát ra tương ứng với tần số cộng hưởng của hốc. Tại tần số đó, điện trường sẽ tự bù trừ nhau về mặt pha và giúp cho bức xạ được đồng bộ hóa. Ban đầu chỉ có một vài lớp tiếp xúc đồng pha, nhưng sau đó hiệu ứng này được làm mạnh thêm một cách dữ dội hơn, nhờ kiểu phản hồi dẫn đến việc cả dải sóng phát ra được đồng pha.


Hình 2. Kết quả về tần số bức xạ phát ra (Science 318, 1291).

Nhóm nghiên cứu của Welp đã chế tạo các mẫu BSCCO với chiều cao 300 µm, và tạo ra một hệ với 200 ngàn lớp tiếp xúc Josephson nội tại, và phát ra công suất cỡ 0,5 µW cho tần số tới 0,85 THz.

Welp cho biết, ông mong muốn nhờ sự tối ưu hóa kỹ thuật, công suất phát có thể đạt tới 1 mW. Mức công suất này có thể được sử dụng, ví dụ như ở sân bay để tìm ra dấu viết của chất nổ, mặc dù ông thừa nhận rằng có một số khó khăn cho việc sử dụng linh kiện này ở mức độ thương phẩm. “Nhìn chung, càng có công suất cao hơn, tỉ số tín hiệu – nhiễu sẽ càng tốt hơn và sẽ có thể tiến hành nhanh, chính xác hơn trong các ứng dụng ghi hình ảnh” – Welp nói thêm.

Vạn lý Độc hành
Theo Science & Physicsworld.com, Vật lý Việt Nam

Phát minh cột thu lôi nối đất của mục sư người Czech

Ngôi nhà của Prokop Diviš với cỗ máy thời tiết ở bên phải.

Prokop Diviš – một mục sư người Czech đã tìm cách điều khiển thời tiết nhưng thay vào đó lại phát minh cột thu lôi.

Diviš là mục sư ở Přímětice, khu phố ở thị trấn Znojmo gần biên giới Áo. Ngoài chuẩn bị bài giảng đạo và tiến hành các buổi lễ, ông còn quản lý đất trang trại thuộc tu viện. Diviš trở nên say mê nghiên cứu điện, chủ đề ít biết ở thời đại ông. Ông bắt đầu thí nghiệm với điện áp nhỏ, đạt thành công đáng chú ý trong thúc đẩy cây trồng phát triển và trị liệu. Ông công bố các phát hiện và thậm chí chứng minh ở cung điện hoàng gia tại Vienne.

Ngôi nhà của Prokop Diviš với cỗ máy thời tiết ở bên phải.
Ngôi nhà của Prokop Diviš với cỗ máy thời tiết ở bên phải. (Ảnh: Wikimedia)

Năm 1753, nhà vật lý người Nga Georg Wilhelm Richmann tìm cách tách điện từ giông sét bằng một cột kim loại nhưng bị sét đánh trúng và tử vong. Năm trước đó, nhà khoa học người Mỹ Benjamin Franklin sống sót qua tai nạn tương tự trong thí nghiệm cánh diều nổi tiếng. Tin tức về cái chết của Richmann truyền cảm hứng cho Diviš nghiên cứu điện trong khí quyển. Trong các lá thư, ông đề xuất xây dựng một “cỗ máy thời tiết” với vài nhà vật lý. Đó là thiết bị được thiết kế để kìm hãm, ngăn chặn giông bão và sét bằng cách thường xuyên hút điện trong không khí. Những lý thuyết của Diviš bị coi là hão huyền ở thời kỳ đó và bị phớt lờ. Không nhận được phản hồi, Diviš quyết định tự chế tạo cỗ máy.

Vào ngày 15/6/1754, Diviš dựng một cột cao 40 m không có giá đỡ ở Přímětice và đặt “cỗ máy thời tiết” lên đó. Thiết bị bao gồm một số hộp thiếc và hơn 400 gai kim loại. Vào thời đó, một giả thuyết phổ biến cho rằng gai nhọn có thể dẫn điện hiệu quả hơn. Cột được bảo vệ bởi những dây xích kim loại nặng nối với mặt đất, biến nó thành một trong những cột thu lôi tiếp đất đầu tiên trên thế giới.

Diviš mô tả phát minh của ông hiệu quả cao trong việc xua tan bão. Theo quan sát của ông, những đám mây sẽ hình thành khi cột hạ xuống và biến mất khi dựng cột lần nữa. Ông coi đó là bằng chứng cho thấy gai nhọn hút điện ẩn trong khí quyển và phân tán an toàn trước khi sét có thể hình thành.

Bất chấp sự hăng hái của Diviš’s, phát minh đối mặt sự hoài nghi từ cộng đồng khoa học. Năm 1759, khi hạn hán đe dọa nông dân Přímětice, họ phá dỡ “cỗ máy thời tiết” và đổ lỗi nó gây ra tình trạng khan hiếm mưa. Diviš sau đó xây dựng “cỗ máy thời tiết” thứ hai và đặt nó trên tháp nhà thờ để ngăn người ngoài phá hủy. Tuy nhiên, do sự trách móc của dân làng, quản lý nhà thờ đã khuyên Diviš ngừng thí nghiệm.

Không nản chí, Diviš tiếp tục trao đổi thư từ với các nhà khoa học và đề xuất học thuyết mà ông đặt tên là Magia naturalis. Diviš nhận được sự ủng hộ từ hai mục sư đến từ Württemberg. Họ tới xem ông thí nghiệm và giúp ông công bố học thuyết ở nước ngoài vào năm Diviš qua đời.

Trong nhiều thập kỷ, Benjamin Franklin được vinh danh là người phát minh cột thu lôi. Tuy nhiên, vào cuối thế kỷ 19, cộng đồng khoa học châu Âu bắt đầu khẳng định Prokop Diviš mới là cha đẻ đích thực của cột thu lôi. Một số người tranh luận thiết kế không trụ đỡ của ông năm 1754 tiếp đất tốt hơn thí nghiệm của Franklin.

Ngày nay, Prokop Diviš được công nhận là người phát triển độc lập cột thu lôi cùng thời với Benjamin Franklin. Cả hai người đều có những đóng góp to lớn giúp hiểu rõ và ứng dụng điện. Nghiên cứu của họ có sức ảnh hưởng lâu dài tới sự an toàn và Công Nghệ chống sét.