Pin kim cương-hạt nhân cung cấp năng lượng trong hàng nghìn năm

Nhóm nghiên cứu đã bọc đồng vị phóng xạ carbon-14 trong một lớp kim cương nhân tạo siêu cứng. Đồng vị là các biến thể của cùng một nguyên tố hóa học có cùng số proton trong hạt nhân nhưng khác số nơtron. Một số đồng vị khá ổn định, trong khi những đồng vị khác có tính phóng xạ và phân rã theo thời gian. Carbon-14 là một đồng vị phóng xạ của carbon, nghĩa là nó trải qua quá trình phân rã beta, giải phóng electron.

Loại pin mới hoạt động bằng cách chuyển đổi quá trình phân rã phóng xạ của carbon-14 thành điện thông qua một quá trình gọi là hiệu ứng betavoltaic, giống như cơ chế giúp các tấm pin Mặt trời chuyển đổi ánh sáng thành điện. Carbon-14 có chu kỳ bán rã khoảng 5.730 năm, cho phép pin hoạt động trong nhiều thiên niên kỷ, dù hiệu suất sẽ giảm dần theo thời gian.

Cấu trúc của kim cương có tác dụng ngăn chặn bức xạ từ quá trình phân rã của carbon-14, giúp đảm bảo an toàn cho con người và môi trường.

Pin kim cương–hạt nhân chứa một gram carbon-14 có thể cung cấp 15 joule điện mỗi ngày. Để so sánh, một pin AA kiềm tiêu chuẩn, nặng khoảng 20 gram có mức lưu trữ năng lượng là 700 joule trên một gram. Pin AA cung cấp nhiều năng lượng hơn pin kim cương–hạt nhân, nhưng nó sẽ cạn kiệt trong vòng 24 giờ nếu hoạt động liên tục.

Nhóm nghiên cứu hy vọng, pin kim cương–hạt nhân trong tương lai có thể được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử và thiết bị y tế cần duy trì năng lượng lâu dài mà không cần phải sạc lại, chẳng hạn như máy trợ thính, máy tạo nhịp tim. Ngoài ra, chúng cũng có tiềm năng ứng dụng trong hệ thống tàu vũ trụ, vệ tinh hoặc các cảm biến từ xa, nơi hoạt động bảo trì là không khả thi.

Nguồn: Livescience, Newsweek