Nghiên cứu về động lực học phonon trong vật liệu nano hé lộ tiềm năng ứng dụng rộng rãi
Một nghiên cứu gần đây đã công bố một khám phá đột phá về động lực học phonon trong vật liệu nano tự lắp ráp, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực khoa học vật liệu.
Giáo sư Qian Chen từ Đại học Illinois tại Urbana-Champaign, cùng với các nhà nghiên cứu từ Đại học Michigan và Đại học Wisconsin-Madison, đã công bố nghiên cứu này trên tạp chí Nature Materials vào tháng 6 năm 2025. Nghiên cứu tập trung vào việc quan sát và hiểu rõ hơn về cách năng lượng di chuyển qua vật liệu ở cấp độ nano.
Phương pháp nghiên cứu
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi điện tử pha lỏng để quan sát quỹ đạo dao động của các hạt nano vàng. Từ đó, họ xác định cấu trúc của các dải phonon và liên kết chúng với một mô hình cơ học rời rạc để trích xuất các lò xo nano. Kỹ thuật này cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách năng lượng, ở dạng phonon, di chuyển qua vật liệu ở quy mô nano.
Tiềm năng ứng dụng
Khám phá này mở ra tiềm năng lớn cho việc thiết kế các vật liệu metamaterial cơ học ở cấp độ nano với các đặc tính chưa từng có. Ứng dụng tiềm năng của khám phá này rất đa dạng, bao gồm khả năng hấp thụ chấn động tiên tiến, dẫn truyền năng lượng âm thanh và quang học, và phát triển các thiết bị điện toán hiệu suất cao.
Vai trò của học máy
Nghiên cứu mới này cũng nhấn mạnh vai trò của học máy trong việc thúc đẩy nghiên cứu các hệ hạt phức tạp, mở đường cho thiết kế dựa trên dữ liệu của vật liệu metamaterial keo có thể tái cấu hình.
Hướng phát triển
Các nhà nghiên cứu đang khám phá việc sử dụng các cấu trúc nano để kiểm soát dòng nhiệt, tương tự như cách các mạch điện tử kiểm soát dòng điện. Điều này có thể dẫn đến các thành phần nhiệt mới như công tắc nhiệt và bóng bán dẫn nhiệt, mở ra một kỷ nguyên mới của 'fononics'.
Nghiên cứu này không chỉ mở ra những khả năng mới trong khoa học vật liệu mà còn khuyến khích chúng ta nhìn nhận thế giới xung quanh với con mắt tò mò và sáng tạo.