Đại học Colorado (CU Boulder), đứng đầu là nhà nghiên cứu Ankur Gupta, công bố đã phát hiện ra cách các hạt tích điện nhỏ, thường được gọi là ion, có thể di chuyển một cách hiệu quả hơn trong một mạng lưới lỗ nhỏ, mở ra việc phát triển thiết bị lưu trữ năng lượng siêu nhanh.
Cổng sạc trên một chiếc iPhone 15 Pro Max. Ảnh: Tuấn Hưng
"Hãy tưởng tượng máy tính xách tay hoặc điện thoại có thể sạc đầy trong một phút, hoặc ôtô điện được cấp nguồn đủ trong 10 phút. Phát hiện mới có khả năng dẫn đến những tiến bộ như vậy", website của Đại học Colorado viết, kèm nghiên cứu được đăng trên Viện hàn lâm khoa học quốc gia Mỹ.
Gupa và các cộng sự đã xem xét chuyển động của ion qua mạng lưới phức tạp chứa lỗ nhỏ liên kết với nhau chạy qua siêu tụ điện. Theo mô tả, ion sẽ chuyển động phụ thuộc vào cả điện trường và sự khuếch tán. Sử dụng một số kỹ thuật từng được dùng trong nghiên cứu về dòng chảy của vật liệu xốp như trong bể chứa dầu hoặc thiết bị lọc nước, nhóm phát hiện ion cũng có những chuyển động khác nhau tại điểm giao của lỗ.
Từ đây, nhóm tạo một mô hình mạng lưới phức tạp gồm hàng nghìn lỗ nano liên kết với nhau để theo dõi và thấy một kết quả khác với định luật Kirchhoff - một định luật về tồn tại từ năm 1845 về quy tắc chi phối dòng điện trong mạch.
Một ảnh mô phỏng việc chuyển động của các ion trong nghiên cứu. Ảnh: CU Boulder
Với kết quả này, Gupta cho biết có thể ứng dụng trong các siêu tụ điện, vốn là thiết bị lưu trữ năng lượng dựa trên sự tích tụ ion và có thời gian sạc nhanh hơn pin truyền thống. Nghiên cứu cũng mở ra hướng ứng dụng trong lưu trữ năng lượng, phục vụ cho các lĩnh vực như thiết bị thông minh, xe điện và điện lưới.
"Sự hấp dẫn chính của siêu tụ điện nằm ở tốc độ của chúng. Vậy làm thế nào để khiến chúng sạc và giải phóng năng lượng nhanh hơn? Đó là dùng sự chuyển động hiệu quả hơn của các ion", Gupta nói.
Theo BGR, kết quả trên mới dừng lại ở khâu nghiên cứu và sẽ còn nhiều thách thức khi đưa vào thực tế. Ngoài ra, chúng chưa thể thay đổi định luật Kirchhoff, khi định luật vẫn cho thấy sự đúng đắn trong hoạt động của các mạch điện thông thường.
Tuy nhiên, các nhà khoa học này cũng tỏ ra lạc quan về khả năng ứng dụng vào thực tế. "Đây là bước nhảy vọt. Chúng tôi đã tìm thấy mối liên kết còn thiếu", Gupta nói.
Lưu Quý