Research

⌈ Năng lượng bền vững ⌋

hung

Năng lượng là một trong những vấn đề gây bất ổn xã hội hiện nay. Nhu cầu năng lượng ngày càng cao của các quốc gia đã dẫn tới việc khai thác năng lượng hoá thạch như than đá và dầu mỏ lớn chưa từng có trong lịch sử. Một trong những hậu quả của việc đó là sự biến đổi môi trường cũng như hiện tượng nóng lên toàn cầu. Việc sử dụng năng lượng hoá thạch cũng dẫn tới hao phí một lượng lớn năng lượng trong các quá trình nhiệt, ví dụ động cơ xăng trong các phương tiện giao thông hao phí hơn 60% bởi nhiệt thải. Do đó việc chuyển hoá lượng nhiệt thải này trở lại thành điện năng là một việc làm cấp thiết. Một trong những thách thức của việc này là tìm kiếm vật liệu có hiệu năng nhiệt điện cao. Thông thường có hai tham số hệ số công suất (power factor PF) hoặc hệ số bằng khen (figure of merit ZT) tương ứng với hiệu suất và hiệu quả của vật liệu nhiệt điện. Thách thức trong gần một thế kỷ qua là tìm kiếm vật liệu có hệ số ZT > 2 để có thể áp dụng vật liệu nhiệt điện hàng loạt trong công nhiệp. Công việc của chúng tôi hiện nay là tập trung xây dựng lý thuyết nhiệt điện cho các vật liệu thấp chiều như quantum dot (0D), nanowire (1D), thin film (2D) hoặc superlattice (0D&1D hoặc 0D&2D).

Các công bố liên quan:

  1. N. T. Hung, E. H. Hasdeo, A. R. T. Nugraha, M. S. Dresselhaus and R. Saito, “Quantum effects in the thermoelectric power factor of low-dimensional semiconductors”, Phys. Rev. Lett. 117 (2016) 036602. [Link] [PDF]
    ☘ Note: Media coverage includes Tohoku University news (with the title “Theory of thermoelectric properties updated after 23 years” on Aug. 23, 2016), Phys.org, and Scientific Society of Vietnam.
  2. N. T. Hung, A. R. T. Nugraha, E. H. Hasdeo, M. S. Dresselhaus and R. Saito, “Diameter dependence of thermopower of semiconducting carbon nanotubes”, Phys. Rev. B 92 (2015) 165426. [Link] [PDF]
    ☘ Note: This paper is highlighted in News and Views section of Nature Energy (2016), “Thermoelectrics: Carbon nanotubes get high”.

⌈ Cơ bắp nhân tạo ⌋

Cơ học như biến dạng đã được biết đến sẽ ảnh hưởng lớn đến các tính chất điện tử hoặc từ tính của vật liệu. Ví dụ vật liệu silicon thường được tác dụng bởi một biến dạng nhất định để thay đổi band gap của chúng như ý muốn. Hiện tượng này đã được hiểu bởi biến dạng làm thay đổi khoảng cách giữa các nguyên tử hoặc độ dài liên kết hoá học dẫn đến thay đổi thế năng trong hệ, và qua đó ảnh hưởng đến cấu trúc vùng năng lượng cũng như các tính chất vật lý khác. Tuy nhiên câu hỏi ngược lại thì sao? Liệu khi chúng ta thay đổi cấu trúc vùng năng lượng thông qua bơm một điện năng nhất định vào hệ, chúng có dẫn tới thay đổi cấu trúc nguyên tử và làm hệ bị biến dạng không? Các nghiên cứu thực nghiệm đã cho thấy điều này có thể xảy ra, và được ứng dụng trong các thiết bị điện tử có thể được uốn cong đặc biệt là cơ bắp nhân tạo. Công việc của chúng tôi là xây dựng mô hình lý thuyết dự trên tính toán nguyên lý đầu (DFT) để chỉ ra mối liên hệ giữa điện tử và cơ học trong các vật liệu nanô.

Các công bố liên quan:

  1. N. T. Hung, D. V. Truong, V. V. Thanh and R. Saito, “Intrinsic strength and failure behaviours of ultra-small single-walled carbon nanotubes”Comput. Mater. Sci. 114 (2016) 167-171. [Link] [PDF]
  2. N. T. Hung and D. V. Truong, “Ab initio study of the structural transformations and pseudoelasticity in Cu nanowires”, Surf. Sci. 641 (2015) 1-5.[Link] [PDF]