Các nhà khoa học Mỹ phá vỡ quy tắc vật lý 165 năm tuổi để đạt đột phá về năng lượng

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Bang Penn đã báo cáo một sự vi phạm đột phá đối với định luật Kirchhoff về bức xạ nhiệt, một nguyên lý vật lý cơ bản được thiết lập cách đây 165 năm. Định luật Kirchhoff phát biểu rằng khả năng hấp thụ năng lượng của một vật liệu tại một bước sóng và góc nhất định phải bằng khả năng phát xạ năng lượng của nó dưới cùng điều kiện đó. Tuy nhiên, các nhà khoa học tại Penn State đã chứng minh được sự khác biệt không đối xứng đáng kể với giá trị 0,43 — cho thấy sự chênh lệch rõ rệt giữa khả năng hấp thụ và phát xạ — bằng cách sử dụng một cấu trúc bán dẫn màng mỏng năm lớp được thiết kế đặc biệt. Hiệu ứng này được quan sát trên một dải bước sóng rộng khoảng 10 micromet, đánh dấu sự sai lệch mạnh nhất từng được ghi nhận so với nguyên lý đối xứng của định luật. Đột phá này có ý nghĩa quan trọng đối với các công nghệ thu năng lượng và quản lý nhiệt. Ví dụ, các tấm pin mặt trời thông thường phải phát xạ một phần năng lượng hấp thụ trở lại mặt trời, điều này giới hạn hiệu suất của chúng. Vật liệu không đối xứng mới có thể hướng năng lượng phát xạ ra xa mặt trời, từ đó có khả năng cho phép năng lượng đó được thu nhận bởi các tấm pin mặt trời bổ sung và do đó cải thiện tổng thể hiệu suất.