Nghiên Cứu Mới: Từ Trường Yếu Có Thể Kiểm Soát Sự Hình Thành Của Hạt Nano

Các nhà vật lý tại Đại học Auburn đã phát hiện ra rằng ngay cả từ trường rất yếu cũng có thể thay đổi đáng kể hành vi của plasma bụi. Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Physical Review E, từ trường có thể làm chậm hoặc tăng tốc độ phát triển của các hạt nano lơ lửng trong plasma.

Plasma bụi là một trạng thái vật chất hiếm, bao gồm các hạt bụi cực nhỏ lơ lửng trong không gian. Nhóm nghiên cứu nhận thấy khi một từ trường làm cho các electron di chuyển theo đường xoắn ốc, toàn bộ plasma sẽ thay đổi. Điều này ảnh hưởng đến cách các hạt tích điện và tăng kích thước.

Trong các thí nghiệm, các nhà khoa học đã tạo ra các hạt nano carbon từ hỗn hợp khí argon và acetylene. Khi có từ trường, thời gian phát triển của các hạt trở nên ngắn hơn và kích thước của chúng cũng nhỏ hơn.

Phát hiện này có thể giúp phát triển các phương pháp sản xuất hạt nano mới cho ngành điện tử và công nghệ lượng tử. Nó cũng cung cấp hiểu biết sâu hơn về các hiện tượng plasma tự nhiên trong vũ trụ, chẳng hạn như trong các vành đai hành tinh và bầu khí quyển của Mặt Trời.

Phát hiện của Đại học Auburn, dù có vẻ trừu tượng, lại mang ý nghĩa quan trọng ở hai khía cạnh: sản xuất vật liệu tiên tiến và vật lý thiên văn. Về mặt ứng dụng, nghiên cứu này mở ra một phương pháp tinh vi để kiểm soát vật chất ở cấp độ nano. Khả năng "điều chỉnh" kích thước và tốc độ hình thành của các hạt nano chỉ bằng cách thay đổi một từ trường yếu là một công cụ tiềm năng rất lớn. Thay vì các quy trình hóa học phức tạp, các nhà sản xuất trong tương lai có thể sử dụng từ trường để tạo ra các vật liệu nano với đặc tính cực kỳ chính xác, phục vụ cho các chip bán dẫn thế hệ mới, lớp phủ siêu bền, hoặc các thiết bị y tế đòi hỏi độ tinh khiết cao.

Mặt khác, nghiên cứu này là một ví dụ điển hình về việc sử dụng các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm để mô phỏng các quá trình vũ trụ. Plasma và bụi có mặt ở khắp mọi nơi trong không gian, từ các đám mây hình thành sao cho đến các vành đai của Sao Thổ. Việc hiểu được cách các từ trường, dù rất nhỏ, ảnh hưởng đến sự tương tác của chúng giúp các nhà vật lý thiên văn xây dựng các mô hình chính xác hơn về sự hình thành của các hành tinh và thiên thể. Điểm mấu chốt nằm ở chi tiết do nhà nghiên cứu Saikat Thakur nêu bật: các electron, hạt nhẹ nhất, lại trở thành nhân tố quyết định toàn bộ hệ thống khi chúng bị từ hóa. Điều này cho thấy sự phức tạp và tinh tế của các quy luật vật lý chi phối vũ trụ.