Sức mạnh đến từ nhiệt độ
Mối đe dọa của những bức xạ trong vũ trụ là thứ ngăn trở con người với ước mơ thực hiện những chuyến du lịch dài ngày trong không gian một cách an toàn.
Bức xạ có thể gây nguy hiểm nghiêm trọng đến sức khoẻ của phi hành gia khi chúng vượt khỏi tầm bảo vệ của từ quyển Trái đất (vùng không gian bao quanh một hành tinhđược điều khiển bởitừ trường của hành tinh đó.Hình dáng của từ quyển là do kết quả của tương tác giữatừ trườngcủahành tinhvới các dòng hạt tích điện, như gió Mặt trời).
Việc khắc phục vấn đề này không hề dễ dàng, may mắn là một phát minh mới của các nhà khoa học ở Úc đã góp phần giải quyết mối đau đầu này. Đây là phương pháp mới để giảm nhẹ một số bức xạ trong không gian nhờ một vật liệu nano có thể luân phiên giữa việc phản xạ và truyền ánh sáng.
Nhóm nghiên cứu này được dẫn đầu bởi hai nhà vật lý Yuri Kivshar và Lei Xu thuộc Trường đại học Quốc gia Úc (ANU).
Nhóm nhà khoa học nói: Bề mặt của nano này nhỏ đến mức hàng trăm lớp của nó có thể vừa với một đầu kim. Điều này có nghĩa là vật liệu có thể được áp dụng cho tất cả các loại bề mặt hay cấu trúc, bao gồm cả quần áo vũ trụ.
Mohsen Rahmani, một trong những nhà nghiên cứu, cho biết: "Phát minh của chúng tôi có rất nhiều ứng dụng tiềm năng, có thể bảo vệ phi hành gia hoặc những vệ tinh bằng một màng siêu mỏng. Màng này có khả năng điều chỉnh để phản xạ các bức xạ cực tím hoặc hồng ngoại nguy hiểm trong các môi trường khác nhau".
Vật liệu nano hiện nay không thể che chắn được tất cả các ảnh hưởng độc hại của bức xạ vũ trụ. Nó chỉ chặn được ánh sáng chứ không ngăn được những hạt lớn gây hại mà tạo thành các tia vũ trụ. Nên vật liệu mới này hứa hẹn là một phương pháp tốt để hạn chế ánh sáng độc hại có thể gây nguy hiểm cho những người du hành trong không gian.
Tạo ra vật liệu nano ngăn bức xạ (Ảnh: ANU)
Chìa khóa cho sức mạnh bảo vệ của vật liệu nano là nhiệt độ. Khi thiết bị được làm nóng hoặc làm mát, bề mặt của nó - gồm một lưới 2D của các hạt nano - có thể được đảo ngược để phản xạ hoặc truyền dẫn sóng ánh sáng, kể cả ánh sáng nhìn thấy được.
Vừa làm cửa sổ, vừa làm gương soi
Điều này có nghĩa là, ngoài việc che chắn các phi hành gia khỏi các tia vũ trụ, công nghệ cũng có thể được sử dụng ở Trái đất với các mục đích ít nghiêm trọng hơn. Theo đó, cơ chế điều chỉnh của vật liệu có thể được sử dụng để biến đổi bề mặt ở các trạng thái mờ và trong suốt.
Một thành viên khác trong nhóm, Andrey Miroshnichenko, nói: "Chẳng hạn, bạn có thể biến một cái cửa sổ thành một tấm gương trong phòng tắm theo yêu cầu, hoặc kiểm soát lượng ánh sáng đi qua cửa nhà của bạn trong những mùa khác nhau”.
Các nhà nghiên cứu cho rằng những ứng dụng này có thể dẫn tới những hướng đi mới trong kiến trúc. Chúng ta có thể vừa có cửa sổ vừa có gương thay đổi qua lại khi cần thiết, điều này sẽ dẫn đến việc cắt giảm chi phí năng lượng vì chúng tận dụng nguồn ánh sáng tự nhiên để chiếu sáng và sưởi ấm thay thế cho các máy móc bằng điện.
Tất nhiên, bạn vẫn cần phải sưởi ấm hoặc làm mát vật liệu nano để kích hoạt quá trình chuyển đổi metasurface, nhưng nhóm nghiên cứu nói rằng điều này tương đối dễ thực hiện.
"Giống như chiếc xe của bạn có một loạt dây điện trở song song trên kính chắn gió để gạt đi hơi nước có thể che khuất tầm nhìn, sự sắp xếp tương tự đó có thể được sử dụng với sáng chế của chúng tôi để hạn chế việc kiểm soát nhiệt độ đến một vị trí chính xác", Lei Xu nói.
Thiết bị này dựa trên các nghiên cứu trước đây của nhóm nghiên cứu, họ sử dụng các nguyên lý tương tự để phát triển các tinh thể nano có khả năng biến đổi ánh sáng vô hình thành ánh sáng nhìn thấy. Một ngày nào đó chúng ta có thể tạo ra lớp phủ siêu mỏng trên kính thông thường để có thể chuyển một đôi kính bình thường thành kính có thể nhìn vào ban đêm.
Nhóm nghiên cứu cho biết: "Ngoài việc phát triển kính nhìn vào ban đêm thế hệ tiếp theo, tinh thể có thể được sử dụng để vặn xoắn ánh sáng theo tất cả các cách hữu ích. Ví dụ: những hình ảnh ba chiều trên giấy bạc ngân hàng để chứng minh rằng chúng không phải giả mạo có thể được tạo ra từ những tinh thể uốn ánh sáng này. Và họ cũng có thể sản xuất các hình ảnh ba chiều mới tốt hơn".
Hiện nay, lớp vật liệu nano mới được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nhưng nhóm nghiên cứu cho biết với sự đầu tư đúng đắn, chỉ trong vòng 2-3 năm bề mặt metasurface của họ có thể được sản xuất đại trà. Và đây có thể là cuộc cách mạng cho việc đi lại trong vũ trụ của chúng ta.