Tinh thể này không chỉ chịu được cường độ laser cao gấp hàng chục lần tiêu chuẩn quân sự hiện nay, mà còn tạo ra chùm tia hồng ngoại tầm xa, xuyên qua khí quyển để truyền đi khoảng cách lớn.
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa chế tạo thành công tinh thể barium gallium selenide (BGSe) lớn nhất thế giới – bước đột phá có thể mở đường cho thế hệ vũ khí laser siêu công suất, đủ khả năng bắn hạ vệ tinh từ mặt đất.
Tinh thể nhân tạo này có đường kính 60mm, giúp chuyển đổi hiệu quả tia laser hồng ngoại sóng ngắn thành tia hồng ngoại trung đến xa, có thể xuyên qua “cửa sổ khí quyển” để truyền đi khoảng cách lớn.
Đặc biệt, nó chịu được cường độ laser lên tới 550 megawatt/cm2, cao gấp hàng chục lần ngưỡng chịu đựng của các tinh thể cấp quân sự hiện có. Bộ chuyển đổi tần số laser được chế tạo từ tinh thể này có kích thước 10×10×50mm, vượt xa các linh kiện quang học thông thường vốn mỏng và nhỏ.
“Đây là mẫu tinh thể lớn nhất từng được công bố trên thế giới”, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Wu Haixin dẫn đầu cho biết.
Trong nhiều thập kỷ, tình trạng “tự phá hủy” của hệ thống laser luôn là rào cản lớn đối với sức mạnh và tầm bắn của vũ khí này. Thử nghiệm laser hồng ngoại MIRACL của Hải quân Mỹ năm 1997 từng làm nóng chảy chính linh kiện của nó khi nhắm vào vệ tinh, cho thấy thách thức này nghiêm trọng thế nào.
Tinh thể BGSe được các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện năm 2010, gây chấn động toàn cầu nhờ hiệu suất chưa từng có. Nhiều tập đoàn quốc phòng phương Tây đã cố gắng sao chép nhưng gặp khó khăn lớn về khả năng sản xuất hàng loạt.
Hiện nhóm khoa học Trung Quốc đã tiết lộ bí quyết đằng sau bước tiến này. Theo Giáo sư Wu và đồng nghiệp tại Viện Khoa học Vật lý Hefei thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, quá trình sản xuất đòi hỏi độ chính xác gần như tuyệt đối.
Trong giai đoạn chuẩn bị, barium, gallium và selenium siêu tinh khiết được đóng kín trong ống thạch anh theo quy trình tinh luyện vùng (zone refining). Các ống được gia nhiệt đến 1.020°C trong lò 2 vùng, tạo ra một vùng nóng chảy. Sau đó, trong vòng 1 tháng, tinh thể sẽ hình thành khi ống dần hạ xuống khu vực lạnh hơn.
Tinh thể mới tạo ra phải được giữ ở 500°C trong nhiều ngày, rồi làm nguội từ từ với tốc độ 5°C/giờ để loại bỏ khuyết tật.
Kỹ thuật đánh bóng cũng đóng vai trò then chốt. Lưỡi cưa kim cương được dùng để cắt dọc theo mặt phân tách tinh thể, trong khi dung dịch oxit cerium giúp bề mặt đạt độ nhẵn như gương.
Những yếu tố quyết định bao gồm: loại bỏ tuyệt đối oxy và độ ẩm, kiểm soát nhiệt độ siêu chính xác, cùng phương pháp ủ nhiệt (annealing) để khử khuyết tật, đảm bảo tính toàn vẹn cho tinh thể kích thước lớn chưa từng có.
Bước đột phá này diễn ra trong bối cảnh Trung Quốc tăng tốc phát triển vũ khí năng lượng định hướng, một phần do lo ngại về vai trò quân sự của mạng vệ tinh Starlink trong xung đột Ukraine và cuộc đua kiểm soát không gian.
Ngoài lĩnh vực quân sự, loại tinh thể này còn có tiềm năng cải thiện chẩn đoán y tế và hệ thống hồng ngoại siêu nhạy phục vụ dò tìm tên lửa cũng như nhận dạng máy bay. Nhóm của Wu cho hay, các tinh thể siêu lớn này “có cấu trúc nguyên vẹn, không nứt gãy và trong suốt về mặt quang học”, đồng thời đạt hiệu suất vượt trội trong các thử nghiệm.
Từ năm 2020, chúng đã được ứng dụng trong nhiều chương trình nghiên cứu và phát triển công nghệ tiên tiến.
Theo SCMP
Ngọc Hân - nguoiquansat.vn
Theo Thị trường tài chính
Bình luận
0 Bình luận