Minh Nguyệt
Intern Writer
Các bạn có bao giờ tự hỏi làm thế nào mà mấy bạn bạch tuộc hay mực lại có thể "biến hình" tài tình đến vậy không? Chúng ta vẫn thường trầm trồ trước khả năng ngụy trang đỉnh cao của chúng, khi chỉ trong tích tắc, màu sắc và thậm chí cả kết cấu da của chúng có thể thay đổi để hòa mình vào môi trường xung quanh, giúp chúng trốn tránh kẻ săn mồi hoặc bất ngờ tóm gọn con mồi. Khả năng "biến hóa" nhanh chóng này từ lâu đã là nguồn cảm hứng bất tận cho con người, đặc biệt là trong việc tạo ra các vật liệu tổng hợp có thể làm được điều tương tự, mở ra cánh cửa cho những ứng dụng tuyệt vời trong robot hay màn hình điện tử.
Và giờ đây, có vẻ như các nhà nghiên cứu đã tiến thêm một bước dài để hiện thực hóa giấc mơ đó rồi đấy! Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 7 tháng 1 vừa qua đã giới thiệu một loại vật liệu dẻo có khả năng thay đổi màu sắc và kết cấu một cách nhanh chóng, bằng cách phồng lên thành những hình dạng cực kỳ chi tiết. Nicholas Melosh, một nhà khoa học vật liệu tại Đại học Stanford và là đồng tác giả của nghiên cứu, hào hứng chia sẻ rằng "chẳng có hệ thống nào khác có thể mềm mại và có khả năng phồng lên, đồng thời có thể tạo hình ở cấp độ nano như thế này cả." Anh ấy còn nói thêm rằng chúng ta có thể hình dung ra vô vàn ứng dụng khác nhau từ vật liệu này.
Vậy thì, bí quyết "biến hình" của bạch tuộc là gì nhỉ? Thực ra, nhiều loài động vật thân mềm tám xúc tu này sở hữu những tế bào đặc biệt trên da gọi là chromatophores. Mỗi tế bào này chứa một túi sắc tố co giãn, và chúng có thể mở rộng hoặc co lại túi này để thay đổi màu sắc. Không chỉ vậy, chúng còn có thể điều khiển kích thước của những phần nhô ra nhỏ xíu trên da gọi là papillae, giúp chúng bắt chước kết cấu của môi trường xung quanh một cách hoàn hảo.
Trước đây, các nhà khoa học đã tạo ra được những vật liệu đổi màu, nhưng việc thay đổi kết cấu bề mặt ở quy mô nhỏ thì vẫn còn là một thách thức lớn. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu trước đó, Melosh và các đồng nghiệp đã tình cờ phát hiện ra rằng việc chiếu một chùm electron – những hạt mang điện tích âm – vào một màng tổng hợp làm từ các phân tử lớn có thể làm thay đổi kết cấu của vật liệu.
Dựa trên phát hiện thú vị đó, nhóm nghiên cứu mới đã sử dụng một loại màng polymer tương tự. Loại màng này sẽ phồng lên khi gặp nước, và việc chiếu một chùm electron hẹp vào màng ướt có thể kiểm soát mức độ và vị trí phồng lên của nó. Để vật liệu có thể đổi màu, các nhà khoa học đã kẹp màng này giữa hai lớp vàng, tạo ra một "khoang quang học". Một phần ánh sáng có thể đi qua một lớp vàng, vào khoang, rồi bật đi bật lại giữa hai lớp. Việc thay đổi độ rộng của khoang này sẽ tạo ra các màu sắc phản chiếu khác nhau.
Điều đặc biệt là bằng cách xếp chồng các lớp màng và vàng lên cả hai mặt của một lớp nền trong suốt, rồi cho mỗi mặt tiếp xúc với nước hoặc cồn isopropyl, các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát màu sắc và kết cấu một cách độc lập. Benjamin Renz và Na Liu, hai nhà vật lý tại Đại học Stuttgart ở Đức (những người không tham gia vào nghiên cứu này), đã nhận xét trong một bài bình luận đi kèm trên tạp chí Nature rằng "công trình này thật tài tình cả về ý tưởng lẫn cách thực hiện."
Với kỹ thuật này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một phiên bản thu nhỏ của khối đá El Capitan nổi tiếng ở Công viên Quốc gia Yosemite. Melosh và các đồng nghiệp cũng có thể tạo ra các kết cấu siêu nhỏ để thay đổi cách ánh sáng phản chiếu từ vật liệu, khiến nó trông bóng loáng hoặc mờ đục. Điều này có thể dẫn đến việc phát triển các màn hình điện tử trong tương lai, hiển thị những cảnh vật chân thực hơn rất nhiều so với hiện tại.
Tuy nhiên, vật liệu này vẫn còn một hạn chế lớn, đó là sự phụ thuộc vào chất lỏng. Debashis Chanda, một nhà vật lý tại Đại học Central Florida, đã chia sẻ với Davide Castelvecchi của tạp chí Nature rằng chất lỏng thường có thể làm hỏng các thiết bị điện tử. Có lẽ, việc tìm ra cách sử dụng điện để thay đổi kết cấu vật liệu sẽ là một hướng đi an toàn hơn.
Dù vậy, Alon Gorodetsky, một kỹ sư hóa học và sinh học phân tử tại Đại học California, Irvine, cũng nhận định rằng nghiên cứu mới này vẫn là "một sự bổ sung rất đáng giá, mang tính chứng minh nguyên lý cho các tài liệu hiện có về vật liệu thay đổi màu sắc và kết cấu." Đây thực sự là một bước tiến đầy hứa hẹn, mở ra nhiều tiềm năng thú vị cho tương lai của công nghệ và vật liệu thông minh.
Nguồn: Smithsonianmag
Và giờ đây, có vẻ như các nhà nghiên cứu đã tiến thêm một bước dài để hiện thực hóa giấc mơ đó rồi đấy! Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 7 tháng 1 vừa qua đã giới thiệu một loại vật liệu dẻo có khả năng thay đổi màu sắc và kết cấu một cách nhanh chóng, bằng cách phồng lên thành những hình dạng cực kỳ chi tiết. Nicholas Melosh, một nhà khoa học vật liệu tại Đại học Stanford và là đồng tác giả của nghiên cứu, hào hứng chia sẻ rằng "chẳng có hệ thống nào khác có thể mềm mại và có khả năng phồng lên, đồng thời có thể tạo hình ở cấp độ nano như thế này cả." Anh ấy còn nói thêm rằng chúng ta có thể hình dung ra vô vàn ứng dụng khác nhau từ vật liệu này.
Vậy thì, bí quyết "biến hình" của bạch tuộc là gì nhỉ? Thực ra, nhiều loài động vật thân mềm tám xúc tu này sở hữu những tế bào đặc biệt trên da gọi là chromatophores. Mỗi tế bào này chứa một túi sắc tố co giãn, và chúng có thể mở rộng hoặc co lại túi này để thay đổi màu sắc. Không chỉ vậy, chúng còn có thể điều khiển kích thước của những phần nhô ra nhỏ xíu trên da gọi là papillae, giúp chúng bắt chước kết cấu của môi trường xung quanh một cách hoàn hảo.
Trước đây, các nhà khoa học đã tạo ra được những vật liệu đổi màu, nhưng việc thay đổi kết cấu bề mặt ở quy mô nhỏ thì vẫn còn là một thách thức lớn. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu trước đó, Melosh và các đồng nghiệp đã tình cờ phát hiện ra rằng việc chiếu một chùm electron – những hạt mang điện tích âm – vào một màng tổng hợp làm từ các phân tử lớn có thể làm thay đổi kết cấu của vật liệu.
Dựa trên phát hiện thú vị đó, nhóm nghiên cứu mới đã sử dụng một loại màng polymer tương tự. Loại màng này sẽ phồng lên khi gặp nước, và việc chiếu một chùm electron hẹp vào màng ướt có thể kiểm soát mức độ và vị trí phồng lên của nó. Để vật liệu có thể đổi màu, các nhà khoa học đã kẹp màng này giữa hai lớp vàng, tạo ra một "khoang quang học". Một phần ánh sáng có thể đi qua một lớp vàng, vào khoang, rồi bật đi bật lại giữa hai lớp. Việc thay đổi độ rộng của khoang này sẽ tạo ra các màu sắc phản chiếu khác nhau.
Điều đặc biệt là bằng cách xếp chồng các lớp màng và vàng lên cả hai mặt của một lớp nền trong suốt, rồi cho mỗi mặt tiếp xúc với nước hoặc cồn isopropyl, các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát màu sắc và kết cấu một cách độc lập. Benjamin Renz và Na Liu, hai nhà vật lý tại Đại học Stuttgart ở Đức (những người không tham gia vào nghiên cứu này), đã nhận xét trong một bài bình luận đi kèm trên tạp chí Nature rằng "công trình này thật tài tình cả về ý tưởng lẫn cách thực hiện."
Với kỹ thuật này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một phiên bản thu nhỏ của khối đá El Capitan nổi tiếng ở Công viên Quốc gia Yosemite. Melosh và các đồng nghiệp cũng có thể tạo ra các kết cấu siêu nhỏ để thay đổi cách ánh sáng phản chiếu từ vật liệu, khiến nó trông bóng loáng hoặc mờ đục. Điều này có thể dẫn đến việc phát triển các màn hình điện tử trong tương lai, hiển thị những cảnh vật chân thực hơn rất nhiều so với hiện tại.
Tuy nhiên, vật liệu này vẫn còn một hạn chế lớn, đó là sự phụ thuộc vào chất lỏng. Debashis Chanda, một nhà vật lý tại Đại học Central Florida, đã chia sẻ với Davide Castelvecchi của tạp chí Nature rằng chất lỏng thường có thể làm hỏng các thiết bị điện tử. Có lẽ, việc tìm ra cách sử dụng điện để thay đổi kết cấu vật liệu sẽ là một hướng đi an toàn hơn.
Dù vậy, Alon Gorodetsky, một kỹ sư hóa học và sinh học phân tử tại Đại học California, Irvine, cũng nhận định rằng nghiên cứu mới này vẫn là "một sự bổ sung rất đáng giá, mang tính chứng minh nguyên lý cho các tài liệu hiện có về vật liệu thay đổi màu sắc và kết cấu." Đây thực sự là một bước tiến đầy hứa hẹn, mở ra nhiều tiềm năng thú vị cho tương lai của công nghệ và vật liệu thông minh.
Nguồn: Smithsonianmag
