Pin Kim Cương: Nguồn Năng Lượng Bền Vững Có Tuổi Thọ 5.700 Năm

Kim cương, một trong những vật liệu quý giá nhất trên trái đất, không thể tồn tại mãi mãi, nhưng tuổi thọ của chúng gần như vô hạn. Gần đây, các nhà khoa học đã phát triển một loại pin mới có thể hoạt động trong hàng nghìn năm, mở ra nhiều cơ hội cho công nghệ và y tế.

• Pin có tuổi thọ cao có thể có tác động sâu sắc đến các thiết bị y tế cứu sinh và công nghệ vũ trụ, và pin kim cương mới có thể kéo dài tuổi thọ của các nguồn năng lượng này thêm hàng nghìn năm.
• Pin kim cương mới này hoạt động giống như một loại tấm pin mặt trời, nhưng thay vì hấp thụ ánh sáng, nó thu giữ các electron chuyển động nhanh từ quá trình phân rã phóng xạ của carbon-14.
• Những loại pin này cũng có thể được sản xuất từ vật liệu phụ của quá trình phân hạch hạt nhân, cung cấp năng lượng lâu dài từ thứ về cơ bản là chất thải phóng xạ.

Việc phát triển pin có thể kéo dài hàng thập kỷ đã mang lại những thay đổi lớn trong lĩnh vực y tế, thám hiểm không gian và viễn thông. Tuy nhiên, một loại pin có thể tồn tại hàng nghìn năm sẽ mở ra những khả năng chưa từng có. Hiện tại, các nhà nghiên cứu tại Đại học Bristol và Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Vương quốc Anh (UKAEA) đang tích cực nghiên cứu và phát triển loại pin này. Gần đây, họ đã công bố một loại pin kim cương mới, sử dụng sức mạnh từ quá trình phân rã của đồng vị carbon-14, một đồng vị được biết đến trong phương pháp xác định niên đại bằng carbon.

Carbon-14 có thời gian bán hủy lên tới 5.730 năm, điều này khiến nó trở thành một công cụ hữu ích cho các nhà khảo cổ học trong việc xác định tuổi của các vật thể cổ. Tuy nhiên, thời gian bán hủy dài này cũng mở ra cơ hội cho việc sử dụng carbon-14 như một nguồn năng lượng cho pin. Sarah Clark từ UKAEA cho biết: “Pin kim cương cung cấp một cách an toàn và bền vững để cung cấp mức năng lượng microwatt liên tục”. Công nghệ này sử dụng kim cương nhân tạo để bao bọc carbon-14, giúp ngăn chặn bất kỳ tác dụng phụ nào có thể xảy ra từ vật liệu phóng xạ.

Pin kim cương hoạt động tương tự như tấm pin mặt trời, nhưng thay vì chuyển đổi ánh sáng thành điện năng, chúng thu thập các electron từ quá trình phân rã phóng xạ. Mặc dù từ “phóng xạ” có thể gây lo ngại, nhưng kim cương bao bọc carbon-14 đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Kỹ sư quy trình cấp cao tại UKAEA, Eseosa Ekanem, đã giải thích rằng khi các electron di chuyển qua kim cương, chúng tạo ra điện năng. Tuy nhiên, hiện tại, loại pin này chỉ cung cấp mức năng lượng microwatt, điều này có nghĩa là chúng chỉ phù hợp cho các thiết bị nhỏ như máy tạo nhịp tim và thiết bị cấy ghép.

Pin kim cương cũng rất lý tưởng cho các ứng dụng trong những môi trường khó tiếp cận, như dưới đáy đại dương, trong không gian hoặc trên quỹ đạo quanh Trái đất. Nếu như các pharaoh Ai Cập có công nghệ pin kim cương, có lẽ họ đã có thể khám phá vũ trụ mà không gặp khó khăn. Tom Scott từ Đại học Bristol cho biết: “Công nghệ vi điện của chúng tôi có thể hỗ trợ nhiều ứng dụng quan trọng từ công nghệ vũ trụ đến cấy ghép y tế”. Điều này cho thấy tiềm năng to lớn của pin kim cương trong tương lai.

Thêm vào đó, carbon-14 được sử dụng trong pin này có nguồn gốc từ các khối than chì, là sản phẩm phụ của lò phản ứng phân hạch hạt nhân. Điều này không chỉ giúp tái sử dụng vật liệu phóng xạ mà còn cung cấp một nguồn năng lượng mới bền vững. Mặc dù pin kim cương không thể tồn tại mãi mãi, nhưng với tuổi thọ 5.700 năm, chúng chắc chắn là một bước tiến lớn trong công nghệ năng lượng.