Tương lai máy tính sẽ chạy bằng nhiệt?

Nhiệt là kẻ thù số một của các máy móc thiết bị khi vận hành, nhất là các thiết bị điện tử. Sự nóng lên gây nhiều lỗi cho các thiết bị điển tử và cũng giảm đáng kể độ bền của chúng.

Ngày nay các nhà khoa học đã biến lượng nhiệt có hại đó thành nguồn năng lượng, bằng cách tạo ra thiết bị vận hành nhờ nhiệt. Việc này sẽ dẫn đến việc tạo ra các máy tính nhiệt, tận dụng nhiệt do cơ thể chúng ta tỏa ra hoặc nguồn nhiệt của môi trường xung quanh.

Một luồng nhiệt, đơn giản chỉ là một dòng chảy của năng lượng từ vật thể nóng hơn sang vật thể lạnh hơn. Có thể tưởng tượng một đường ống kim loại, nhiệt chảy từ đầu nóng đến đầu lạnh theo ống và nhiệt độ tại từng điểm trên ống giảm dần. Thuật ngữ của Vật lý gọi đó là “một gradient nhiệt độ đồng nhất” (cùng một lượng nhiệt ở mọi nơi và theo mọi hướng).

Tuy nhiên, vật liệu không dẫn nhiệt đơn giản như vậy. Nếu ta xếp chồng lên nhau luân phiên giữa vật liệu dẫn nhiệt và vật liệu cách điện thì nhiệt sẽ truyền sang bên cạnh chứ không theo chiều thẳng đứng.

Các kỹ sư điện đã quen với nguyên lý này. Nó vận hành giống như một chiếc biến trở. Sự đột phá của nghiên cứu là ở chỗ dùng vật liệu composit để làm cho nhiệt được dẫn không phải từ trên xuống dưới mà theo một hướng thay đổi.

“Dòng nhiệt hiện tại giống như dòng điện, phải được xem như một phương tiện để thao tác, kiểm soát và xử lý”, Yuki Sato, nhà Vật lý thuộc ĐH Harvard nói.

Về nguyên lý, một máy tính nhiệt có thể được sử dụng để thực hiện các chức năng tương tự như một máy tính bình thường. Tuy nhiên, máy tính nhiệt sẽ có lợi hơn, bởi nó tận dụng được nhiệt thải của môi trường, thậm chí nhiệt phát ra từ chính cơ thể con người, Jiping Huang, nhà vật lý ĐH Fudan, Thượng Hải, Trung quốc phát biểu.

Ông Huang nhấn mạnh rằng thực tế phải vượt được ba chướng ngại vật. Không giống như điện, nhiệt có thể chuyển hóa bởi ba quá trình: theo dây dẫn, bức xạ, đối lưu. Điều này nghĩa là các nhà vật lý phải biết cách hạn chế cách truyền nhiệt nào không mong muốn. “ Giấc mơ rực rỡ thật, song hiện thực hóa là rất khó khăn”.

Nguyễn An