Mười vạn câu hỏi vì sao Hóa học, phần 10. ppsx

Vật liệu siêu bền từ tơ nhện Tơ nhện vốn đã cứng và nhẹ hơn thép, song giờ đây các nhà khoa học lại tìm ra cách tăng độ cứng của nó lên ba lần bằng cách cho thêm một lượng nhỏ kim loại.

Mười vạn câu hỏi vì sao Hóa học, phần 10

22 Lọc chì trong máu bằng từ trường

Các nhà khoa học Hàn Quốc vừa tìm ra phương pháp lọc ra khỏi máu các kim loại nặng nguy hiểm bằng cách sử dụng các thụ thể mang từ tính

Tiến sĩ Jong Hwa Jung, làm việc tại khoa Hóa, ĐH quốc gia Gyeongsang, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, các thụ thể đặc biệt này sẽ kết hợp chặt chẽ với các ion chì và sau

đó có thể được lấy ra dễ dàng bằng nam châm, mang theo lượng chì mà nó đã thu được Bằng phương pháp này họ đã

có thể lấy ra được 96% lượng ion chì trong các mẫu máu thí nghiệm

Phát kiến mới có thể mang lại một giải pháp lọc máu hiệu quả, an toàn trong điều trị nhiễm độc chì

Trong một bài báo đăng trên tạp chí chuyên ngành, Angewandte Chemie International Edition, tiến sĩ Jong cho biết: “Về lý thuyết, quá trình tẩy độc diễn ra tương tự như một quá trình thẩm tách máu Máu được dẫn ra khỏi cơ thể

và đưa vào một khoang đặc biệt chứa các hạt từ tính tương thích sinh học Các hạt từ tính này có thể được lấy ra khỏi máu bằng cách sử dụng từ trường Máu đã lọc sạch sau đó được đưa trở lại vào cơ thể”

Ở các nước phát triển, nhiễm độc chì thường có nguyên nhân nghề nghiệp, nhất là đối với những đối tượng không

được trang bị bảo hộ lao động tốt, ví dụ như những người thợ sơn hoặc những người bán xăng dầu Còn ở những nước đang phát triển như ở Việt Nam thì nhiễm độc chì có thể xuất phát từ sự ô nhiễm môi trường, tái chế rác thải công nghiệp,…

Đôi khi trẻ em cũng là đối tượng bị nhiễm độc chì do người lớn bất cẩn trong việc chăm sóc Những trẻ nhiễm độc chì

có thể sẽ bị thiếu máu, yếu cơ hoặc thậm chí là tổn thương não Do đó các phương pháp tẩy độc an toàn có ý nghĩa rất quan trọng

Theo Báo Đất Việt (Reuters)

23 Vật liệu siêu bền từ tơ nhện

Tơ nhện vốn đã cứng và nhẹ hơn thép, song giờ đây các nhà khoa học lại tìm ra cách tăng độ cứng của nó lên ba lần bằng cách cho thêm một lượng nhỏ kim loại

Tơ nhện là loại polymer bền nhất trong tự nhiên

Kỹ thuật này có thể giúp chúng ta tạo ra loại sợi siêu cứng

và các vật liệu cao cấp trong lĩnh vực y tế (chế tạo xương

và gân nhân tạo) “Nó cũng giúp chúng tôi sản xuất chỉ siêu bền dành cho các ca phẫu thuật”, Seung-Mo Lee, một chuyên gia của Viện nghiên cứu Max Planck về cấu trúc vật lý vi mô (Đức), phát biểu

Lee và cộng sự phát hiện ra rằng việc bổ sung kẽm, titan và nhôm vào tơ nhện sẽ giúp nó tăng độ cứng và khả năng dát mỏng Nhóm nghiên cứu đã phủ một lớp kim loại cực mỏng bên ngoài sợi tơ nhện và tạo điều kiện để một số ion

kim loại xâm nhập vào sợi Sau khi lọt vào bên trong, ion kim loại sẽ tương tác với cấu trúc protein của tơ

Lee cho biết ông sẽ thử cho thêm một số chất khác như Teflon (một loại polymer nhân tạo), để xem chúng có giúp

tơ nhện cứng và dai hơn hay không Trước đó, một số nghiên cứu cho thấy nguyên tử kim loại tồn tại trong những phần cứng nhất trên cơ thể vài loài côn trùng Chẳng hạn, hàm của châu chấu và kiến xén lá đều chứa nhiều kẽm Kim loại này giúp hàm của chúng cứng và dai

Giới khoa học đã chú ý tới tơ nhện từ lâu song sản xuất nó

ở quy mô lớn không phải việc dễ dàng, vì nhện có xu hướng ăn thịt nhau nếu sống trong điều kiện nuôi nhốt Do

đó, nhiều chuyên gia vật liệu đã tìm kiếm cách chế tạo tơ

mà không cần nhện bằng cách bắt chước kỹ thuật xe tơ của chúng

Theo VnExpress

24 Biến kim loại thành trong suốt

Natri là kim loại mềm, nhẹ, màu trắng bạc, có phản ứng hóa học mạnh nên không thể tìm thấy ở dạng tự do trong thiên nhiên Natri nổi trong nước và có phản ứng mãnh liệt

với nước, tạo ra hydro và các ion hydroxit Nếu được chế thành dạng bột đủ mịn, Natri sẽ tự bốc cháy trong nước Tuy nhiên, nó không bốc cháy trong không khí có nhiệt độ dưới 115oC.Các nhà khoa học Mỹ và Trung Quốc vừa phát hiện ra dạng trong suốt của Natri (Na) sau khi đưa nguyên

tố này vào môi trường có áp suất cao

Na sẽ trở nên trong suốt dưới áp suất cực lớn

“Chúng ta đều biết rằng dưới sức nén đủ lớn tất cả vật chất đều trở nên rắn như kim loại Trên sao Thổ và sao Mộc, ngay cả hidro cũng biến thành kim loại do tác động của áp suất và nhiệt độ cực lớn”, Artem Oganov, giáo sư bộ môn tinh thể học lý thuyết của Đại học Stony Brook (Mỹ) cho biết

Dưới áp suất khí quyển Natri có màu trắng Tuy nhiên, giáo

sư vật lý Yanming Ma của Đại học Cát Lâm (Trung Quốc)

dự đoán rằng cấu trúc tinh thể bất thường của Natri khiến

nó trở nên trong suốt và có khả năng cách điện dưới áp suất cao Ma đã chứng minh được rằng dưới sức nén cực lớn, nguyên tử Natri đẩy các điện tử (electron) bên ngoài vào các “hố” nằm giữa những nguyên tử

“Khi lọt vào những hố này electron không thể thoát ra Chúng có vai trò giống như các nguyên tử giả mạo và điều

đó khiến trạng thái rắn biến mất”, giáo sư Ma giải thích Kết quả thí nghiệm cho thấy, khi áp suất tăng lên trên mức

1 triệu atm, Natri chuyển dần sang màu đen Ở mức 2 triệu atm, Natri biến thành màu đỏ trong suốt Nếu áp suất tiếp tục tăng, kim loại này vẫn trong suốt nhưng không còn màu sắc

“Phát hiện này rất quan trọng vì nó giúp giới khoa học hiểu

rõ những đặc tính của vật chất trong môi trường áp suất cao, đặc biệt là trên các ngôi sao và siêu hành tinh Điều khiến chúng tôi bất ngờ nhất là mức áp suất để sự biến đổi

trạng thái xảy ra lại có thể đạt được bằng thực nghiệm”, Oganov phát biểu

25 Chất dẻo cứng như thép và có thể tự phục hồi

Chất liệu composit tự phục hồi

Hợp chất composit sợi cacbon này được kỹ sư Nikhill Koratkar thuộc Viện Kỹ thuật Rensselaer Polytechnic ở Troy, New York nghiên cứu và phát triển Trong các cuộc kiểm tra, hợp chất cho thấy khả năng nhận biết các vết nứt

và tự sửa chỉ vài giây sau khi vết nứt xuất hiện

Hợp chất thông minh này hoạt động dựa trên nguyên tắc tăng nhiệt và làm nóng chảy một loại bột đặc biệt khi vết nứt xảy ra Chất bột vừa bị chảy còn ấm sẽ lấp vào những chỗ trống và nhanh chóng cứng lại khi nhiệt độ hạ xuống, nhờ đó có thể duy trì tối thiểu được một nửa độ cứng so với vật liệu ban đầu Loại hợp chất này có thể sẽ được sử dụng trong thế hệ tiếp theo của các loại máy bay thương mại

Chất liệu composit mới có thể được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không

Hỗn hợp chất dẻo cứng như thép

Gần như đồng thời, các nhà khoa học thuộc đại học Michigan, Mĩ cũng đã chế tạo thành công một hỗn hợp chất dẻo cứng như thép và trong suốt dựa trên việc kết hợp cấu trúc phân tử của loài sò biển và công nghệ nano

Từ lâu, việc phát triển loại chất liệu mới từ công nghệ nano

đã làm bối rối nhiều nhà khoa học: những chất liệu cơ bản

có kích cỡ nano như ống nano, tấm nano và vi khuẩn nano đều cực mạnh Thế nhưng khi cấy ghép chúng lại với nhau

thì chỉ tạo ra được loại vật liệu mới khá yếu so với ban đầu Việc phát minh chất liệu mới này đã giải quyết vấn đề trên Chất dẻo này được cấu thành bởi một lớp các tấm nano và dung dịch cao phân tử dựa trên cấu trúc vỏ của loài sò biển, vốn là một trong những loại vật liệu cứng nhất trong tự nhiên

Giáo sư Nicholas Kotov, đại học Michigan, cho biết quá trình chế tạo bao gồm luôn việc phát triển một robot để sắp xếp những lớp vật liệu bằng cỡ 1 nano Cánh tay robot có nhiệm vụ giữ những lọ nhỏ chỉ cỡ bằng 1 thỏi kẹo chewing gum có chứa chất lỏng Các lọ này được nhúng vào dung dich cao phân tử, đóng vai trò như chất keo dính và sau đó, đưa vào một loại chất lỏng đặc biệt cấu thành bởi các tấm nano Sau khi lớp hỗn hợp này khô lại, quá trình lại tiếp diễn khoảng 300 lần để cho ra một tấm nhựa 1m2

Trong thí nghiệm trên, hợp chất đóng vai trò như chất keo dính chính là cồn tổng hợp Hỗn hợp này tạo ra các liên kết hydro giữa các lớp nano Những liên kết này, nếu bị phá vỡ

có thể tái tạo lại dễ dàng mà không gây ra một vết rạn nào Đồng thời việc sắp xếp tấm nano chồng lên và xen kẽ nhau

giống như những viên gạch là hai điều quan trọng làm cho vật liệu cứng hơn

Giáo sư Kotov nói phát triển loại chất liệu mới này có thể dẫn đến việc chế tạo thiết bị quân sự nhẹ hơn nhưng bền hơn cho cảnh sát và quân đội Nó cũng có thể được áp dụng trong thiết bị cơ điện học siêu nhỏ, bộ cảm biến đo lường y sinh và cả những máy bay không người lái

26 Lần đầu tiên tìm thấy chất hữu cơ ngoài hệ mặt trời

Các nhà khoa học đã tìm thấy metan trong bầu khí quyển của một hành tinh bên ngoài thái dương hệ, đang bay quanh một ngôi sao cách trái đất 63 năm ánh sáng Hành tinh này

có kích cỡ bằng sao Mộc, còn được gọi là HD 189733b, trong chòm sao Vulpecula (con cáo nhỏ) Nó quay trên quỹ đạo ở gần sao mẹ hơn so với khoảng cách từ sao Thủy (hành tinh trong cùng của hệ mặt trời) đến Mặt trời của chúng ta, vì thế có nhiệt độ lên đến 900oC Các nhà khoa học đã tìm ra dấu vết của metan nhờ vào công nghệ quang phổ – tách ánh sáng thành những hợp phần khác nhau

Trong số những hành tinh này, nơi nào có đủ điều kiện

để tạo sự sống ?

Phát hiện do Giovanna Tinetti từ Đại học tổng hợp London,

và cộng sự từ Phòng thí nghiệm Jet Propulsion của NASA tại California thực hiện Nhóm khoa học đã tìm ra dấu vết của chất hữu cơ methane ở đây khi quan sát bằng Kính thiên văn vũ trụ Hubble

Nhóm nghiên cứu cũng xác nhận phát hiện do kính thiên văn vũ trụ Spitzer thực hiện trước đây, đó là bầu khí quyển của HD 189733b cũng chứa hơi nước Tuy nhiên họ cho biết hành tinh này quá nóng để có thể có sự sống

Metan, cấu tạo từ carbon và hydro, là hợp chất hữu cơ đơn giản nhất, trong những điều kiện nào đó có thể đóng vai trò quan trọng trong hóa học tiền sinh – những phản ứng hóa học cần thiết để tạo dựng sự sống