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 115
o
C.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 1m
2
.
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 900
o
C. 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.