Một quan niệm về kim cương vừa bị

Một quan niệm về kim cương vừa bị "lật đổ": Hóa ra lâu nay cả thế giới đã bị "đánh lừa"

Thứ 4, 22/07/2026 16:43
Các nhà khoa học đã phát hiện ra sự thật mới.

Lật ngược quan niệm kéo dài hơn một thế kỷ

Từ lâu, kim cương đã nổi tiếng là một trong những vật liệu tự nhiên cứng nhất trên Trái đất. Nhờ cấu trúc tinh thể cacbon cực kỳ chặt chẽ, kim cương sở hữu độ bền cơ học vô song, khả năng dẫn nhiệt vượt trội và tính bền vững hóa học cao. Trong công nghệ hiện đại, đặc biệt là các hệ thống vi cơ điện tử (MEMS), kim cương thường đóng vai trò làm vật liệu nền chịu lực hoặc tản nhiệt.

Tuy nhiên, trong suốt hơn một thế kỷ qua, cộng đồng khoa học luôn thống nhất một quan niệm: kim cương hoàn toàn không có tính chất áp điện. Hiệu ứng áp điện là hiện tượng một vật liệu sinh ra điện tích khi chịu áp lực cơ học, tính chất đang được ứng dụng rộng rãi trong các loại cảm biến, thiết bị kích hoạt và công nghệ thu gom năng lượng. Do cấu trúc đối xứng hoàn hảo của mạng tinh thể, kim cương được tin là không thể tự tạo ra điện tích dưới bất kỳ hình thức co giãn hay nén ép thông thường nào.

Mọi chuyện chỉ thay đổi khi nhóm nghiên cứu tại Đại học Hồng Kông (HKU), do Giáo sư Zhiqin Chu (Khoa Điện & Kỹ thuật Máy tính) và Giáo sư Yuan Lin (Khoa Kỹ thuật Cơ khí) dẫn dắt, thực hiện một thí nghiệm táo bạo ở quy mô siêu nhỏ.

Bằng cách tạo ra các màng kim cương đa tinh thể siêu mỏng và có độ linh hoạt cao, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy một hiện tượng chưa từng có: màng kim cương phát ra điện áp có thể đo đạc rõ ràng mỗi khi bị uốn cong.

Bí mật nằm ở ranh giới giữa các hạt tinh thể

photo2026 07 2216 15 01
Nhóm nghiên cứu liên ngành do Giáo sư Zhiqin Chu (thứ hai từ trái) và Giáo sư Yuan Lin (thứ ba từ trái) dẫn đầu. Nguồn ảnh: HKU

Để kiểm chứng xem kim cương có biến đổi tính chất ở quy mô cực nhỏ hay không, nhóm nghiên cứu HKU đã áp dụng kỹ thuật bóc tách mép tiên tiến vừa được phát triển gần đây. Kỹ thuật này cho phép họ tạo ra những lớp màng kim cương mỏng đến mức có thể uốn cong một cách linh hoạt mà không bị gãy vỡ.

Khi tiến hành thử nghiệm uốn cong liên tục màng kim cương dưới các điều kiện kiểm soát nghiêm ngặt, nhóm nghiên cứu thu được tín hiệu điện áp ổn định và có thể tái lập hoàn toàn. Kết quả này ngay lập tức loại bỏ khả năng điện áp sinh ra do ma sát bề mặt hay nhiễu từ môi trường xung quanh.

Để giải mã bản chất của hiện tượng này, các nhà khoa học đã kết hợp mô phỏng máy tính chuyên sâu. Kết quả chỉ ra rằng: nguồn gốc của dòng điện không đến từ bản thân lõi tinh thể, mà xuất phát từ các ranh giới hạt bất đối xứng, nơi các vi tinh thể kim cương gặp nhau bên trong màng.

Khi màng kim cương bị uốn cong, áp lực cơ học không phân bổ đều mà tạo ra sự lệch pha cấu trúc tại các ranh giới này. Chính sự mất đối xứng đó khiến các điện tích bị tích tụ dọc theo ranh giới hạt, tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa bề mặt trên và bề mặt dưới của màng kim cương. Nói cách khác, khi thu nhỏ kích thước xuống cấp độ siêu mỏng và biến đổi hình dạng cơ học, kim cương đã kích hoạt được khả năng sinh điện mà trước đây chưa ai từng ghi nhận.

Mở ra triển vọng mới cho y tế và thiết bị tự chủ năng lượng

kc
Nguồn ảnh: SciTechDaily

Phát hiện này không chỉ sửa đổi một định kiến vật lý kéo dài hàng thập kỷ mà còn mở ra những tiềm năng ứng dụng hoàn toàn mới cho kim cương trong các ngành công nghệ cao.

Một trong những hướng đi triển vọng nhất là lĩnh vực y sinh và thiết bị cấy ghép thông minh. Kim cương sở hữu đặc tính tương thích sinh học cao, hoàn toàn không độc hại và bền bỉ trong môi trường hóa chất phức tạp của cơ thể người. Khi có thêm khả năng phát điện từ chuyển động cơ học, màng kim cương siêu mỏng có thể được ứng dụng để sản xuất các cảm biến cấy ghép tự theo dõi biến dạng mô, hoặc tự cung cấp năng lượng cho chính nó thông qua các chuyển động tự nhiên của cơ thể.

Bên cạnh đó, phát hiện này cũng đặt nền móng cho việc phát triển các thiết bị cảm biến siêu nhỏ và hệ thống thu gom năng lượng tự thân. Trong tương lai, các vi cảm biến làm từ kim cương có thể hoạt động bền bỉ trong hàng chục năm ở những môi trường khắc nghiệt mà không cần đến pin phụ thuộc bên ngoài.

Từ một vật liệu vốn chỉ được biết đến với độ cứng và tính trơ, kim cương nay đã chứng minh được tính linh hoạt và khả năng tương tác điện - cơ đầy kinh ngạc ở quy mô nano. Việc phát hiện hiệu ứng sinh điện khi uốn cong màng kim cương siêu mỏng không chỉ lật ngược một tri thức khoa học kinh điển, mà còn hứa hẹn tạo nên bước ngoặt cho các công nghệ cảm biến y sinh và thiết bị tự chủ năng lượng trong tương lai.

Theo Wonderful Engineering

Thùy Anh

Cùng chuyên mục

Bom tấn nhập vai mới bất ngờ gây sốt vì hệ thống tình cảm quá "hot", game thủ đổ xô bỏ tiền triệu để sở hữu

Thứ 5, 10/09/2026 15:10
The Blood of Dawnwalker tiếp tục trở thành tâm điểm của cộng đồng game thủ sau khi ra mắt.

Không chỉ rượu bia, 6 thói quen này cũng có thể gây hại cho gan: Một việc tưởng tốt lại phản tác dụng

Thứ 5, 10/09/2026 15:05
Không chỉ rượu bia, những thói quen ăn uống, sinh hoạt quen thuộc cũng có thể gây hại cho gan. Đáng chú ý, một việc nhiều người làm để “bổ gan” lại có nguy cơ phản tác dụng.

Hạ giá sập sàn 90%, tựa game nhập vai có điểm số 9/10 rẻ hơn bao giờ hết, hơn 20k là sở hữu

Thứ 5, 10/09/2026 15:05
Một trong những tựa game nhập vai hành động được đánh giá rất cao trên Steam đang bất ngờ chạm mức giá thấp nhất lịch sử.

VNG chơi lớn, đưa cả một thời thanh xuân của game thủ Việt trở lại

Thứ 5, 10/09/2026 15:00
Cách VNG đưa Kiếm Thế trở về với phiên bản mang đậm hơi thở năm 2009 đang khiến không ít game thủ kỳ cựu có cảm giác như được sống lại những ngày tháng thanh xuân.
     
Nổi bật trong ngày

5 loại cây mà chuột rất "ghét": Hãy trồng ngay trong vườn nhà

Thứ 4, 09/09/2026 05:00
Không chỉ làm đẹp vườn hay dùng trong bếp, một số loại cây còn có tác dụng hạn chế chuột ghé thăm.

Toyota Innova Cross 2027 tiếp tục lộ ảnh nội thất, màn giải trí dễ được 'lên đời'

Thứ 4, 09/09/2026 06:00
Toyota Innova Cross facelift tiếp tục bị bắt gặp khi chạy thử tại Ấn Độ. Đáng chú ý, khoang cabin gần như giữ nguyên thiết kế hiện tại, trong khi màn hình giải trí trung tâm được che kín.

BMW 3 Series thế hệ mới sở hữu động cơ B58 mạnh nhất từ trước đến nay, có thứ lần đầu xuất hiện

Thứ 4, 09/09/2026 06:00
BMW 3 Series thế hệ mới vẫn có phiên bản động cơ xăng, trong đó M350 xDrive sử dụng máy B58 mạnh nhất từng xuất hiện trên xe thương mại của hãng và lần đầu được bổ sung chế độ drift.

Cuộc đua Quả bóng vàng 2026: Messi được đề cử, Ronaldo bị gạch tên

Thứ 4, 09/09/2026 07:36
Ronaldo bị gạch tên khỏi đề cử Quả bóng Vàng 2026.

Công an đề nghị 269 chủ phương tiện dưới đây nhanh chóng nộp phạt theo Nghị định 168

Thứ 4, 09/09/2026 07:42
Quá thời hạn, chủ phương tiện không đến giải quyết, Phòng CSGT sẽ tiến hành gửi thông báo cảnh báo phương tiện giao thông vi phạm cho cơ quan đăng kiểm.
xe.nguoiduatin.vn