Phát hiện loại tinh thể mới hé lộ tiềm năng ứng dụng lớn

0:00 / 0:00
0:00
(Ngày Nay) - Các nhà nghiên cứu tình cờ phát hiện ra một loại tinh thể hình que độc đáo với cấu trúc rỗng bên trong, chưa từng được biết đến trước đây và đặt tên là "Zangenite" để vinh danh nghiên cứu sinh đã tìm ra tinh thể này.
Ảnh minh họa.
Ảnh minh họa.

Từ những hạt muối ăn quen thuộc đến những viên kim cương lấp lánh, quá trình hình thành tinh thể không phải lúc nào cũng tuân theo một lộ trình đơn giản và dễ đoán.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học New York (NYU) đã thành công ghi lại hành trình đầy bất ngờ này, từ một khối vật chất vô định hình ban đầu đến các cấu trúc có trật tự cao, trong một công trình vừa được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Đặc biệt, trong quá trình khám phá bí ẩn của sự kết tinh, họ đã tình cờ phát hiện ra một loại tinh thể hình que độc đáo với cấu trúc rỗng bên trong, chưa từng được biết đến trước đây, và đặt tên là "Zangenite" để vinh danh nghiên cứu sinh đã tìm ra tinh thể này.

Để vén màn bí mật về cách các hạt tự sắp xếp thành mạng lưới tinh thể hoàn hảo, các nhà khoa học thường gặp khó khăn khi quan sát trực tiếp các nguyên tử siêu nhỏ.

Nhóm nghiên cứu tại NYU đã sử dụng một phương pháp khéo léo: tạo ra các tinh thể từ hạt keo (colloidal particles). Những hạt này tuy nhỏ nhưng đủ lớn để có thể quan sát chi tiết dưới kính hiển vi. "Ưu điểm là chúng tôi có thể theo dõi quá trình kết tinh ở cấp độ từng hạt một," Giáo sư hóa học Stefano Sacanna, người dẫn dắt phần thực nghiệm, cho biết.

Kết hợp các thí nghiệm tỉ mỉ với hàng nghìn mô phỏng máy tính phức tạp do trợ lý giáo sư Glen Hocky phụ trách, nhóm nghiên cứu đã làm sáng tỏ một cơ chế hình thành tinh thể gồm hai bước.

Thay vì các hạt ngay lập tức xếp vào vị trí cố định, chúng thường tụ lại thành một "đám đông" vô định hình trước, sau đó mới diễn ra quá trình tái sắp xếp để tạo thành cấu trúc tinh thể trật tự cuối cùng. Chính quá trình hai bước này dẫn đến sự đa dạng về hình dạng và loại tinh thể quan sát được.

Trong quá trình thực hiện các thí nghiệm theo dõi cơ chế hai bước này, nghiên cứu sinh Shihao Zang đã tình cờ phát hiện một tinh thể hình que trông khác lạ.

Kiểm tra kỹ hơn dưới kính hiển vi, anh nhận thấy nó không chỉ có sự sắp xếp hạt khác biệt mà còn chứa các kênh rỗng chạy dọc theo chiều dài – một đặc điểm hết sức bất thường đối với tinh thể vốn thường đặc khít.

Sau khi đối chiếu với cơ sở dữ liệu gồm hơn một nghìn cấu trúc tinh thể tự nhiên mà không tìm thấy sự tương đồng, Zang đã tìm đến mô hình máy tính của Hocky. Các mô phỏng đã xác nhận đây thực sự là một cấu trúc tinh thể hoàn toàn mới.

"Chúng tôi rất ngạc nhiên vì cấu trúc này chưa từng được quan sát thấy trước đây," Giáo sư Sacanna chia sẻ.

Tinh thể mới được đặt tên khoa học là L3S4, nhưng trong các buổi thảo luận tại phòng thí nghiệm, cái tên "Zangenite" đã ra đời và được giữ lại để ghi nhận công lao của Shihao Zang.

"Chúng tôi dùng tinh thể keo để mô phỏng thế giới thực, nhưng không ngờ lại tìm ra một tinh thể không hề có trong tự nhiên," Zang bày tỏ sự ngạc nhiên.

Việc phát hiện ra Zangenite không chỉ là một khám phá khoa học thú vị mà còn mở ra những hướng đi mới. Cấu trúc rỗng độc đáo của nó gợi ý các ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực lọc, lưu trữ hoặc bao bọc các vật liệu khác.

Hơn nữa, nó cho thấy rằng có thể còn nhiều loại tinh thể mới lạ khác đang chờ được khám phá. Sự hiểu biết sâu sắc hơn về quá trình kết tinh phức tạp này cũng đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và chế tạo các vật liệu tiên tiến trong tương lai, đặc biệt là các vật liệu quang tử ứng dụng trong công nghệ laser, cáp quang và năng lượng Mặt Trời.

Đại tướng Phan Văn Giang, Ủy viên Bộ Chính trị, Phó Bí thư Quân ủy Trung ương, Bộ trưởng Bộ Quốc phòng tham gia bỏ phiếu. Ảnh: Trọng Đức
Lãnh đạo Đảng, Nhà nước, MTTQ Việt Nam bỏ phiếu tại các điểm bầu cử ở Hà Nội
(Ngày Nay) - Sáng 15/3, cùng với cử tri trên cả nước, các đồng chí Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Trung ương Đảng, lãnh đạo Đảng, Nhà nước, Mặt trận Tổ quốc (MTTQ) Việt Nam đã bỏ phiếu bầu đại biểu Quốc hội khóa XVI và đại biểu Hội đồng nhân dân (HĐND) nhiệm kỳ 2026-2031 tại Hà Nội.
Người dân vùng biên giới thôn Thanh Sơn, xã Thanh Thủy (Tuyên Quang) hân hoan bỏ phiếu bầu cử đại biểu Quốc hội và đại biểu Hội đồng nhân dân các cấp nhiệm kỳ 2026-2031. Ảnh: Đức Thọ/TTXVN
Ngày hội non sông lan tỏa khắp vùng biên
(Ngày Nay) - Sáng 15/3, hòa chung không khí Ngày hội non sông, đông đảo cử tri tỉnh Tuyên Quang nô nức cầm lá phiếu trên tay đến các khu vực bỏ phiếu bầu đại biểu Quốc hội khóa XVI và đại biểu HĐND các cấp nhiệm kỳ 2026 - 2031, thực hiện quyền và nghĩa vụ công dân, lựa chọn những đại biểu có đức, có tài phụng sự Tổ quốc và nhân dân.
Phó Chủ tịch nước Võ Thị Ánh Xuân bỏ phiếu bầu cử tại khu vực bỏ phiếu số 39, phường Long Xuyên, An Giang.
Phó Chủ tịch nước Võ Thị Ánh Xuân bỏ phiếu bầu cử tại phường Long Xuyên, An Giang
(Ngày Nay) - Sáng 15/3/2026, đồng chí Võ Thị Ánh Xuân, Bí thư Trung ương Đảng, Phó Chủ tịch nước, Phó Chủ tịch Hội đồng Bầu cử Quốc gia đã tiến hành bỏ phiếu bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI và Hội đồng nhân dân các cấp nhiệm kỳ 2026 - 2031 tại điểm bầu cử số 39, khóm Đông An 2, phường Long Xuyên, An Giang.
Bầu cử Quốc hội và HĐND: Trụ cột thúc đẩy phát triển và hội nhập quốc tế
Bầu cử Quốc hội và HĐND: Trụ cột thúc đẩy phát triển và hội nhập quốc tế
(Ngày Nay) - Ngay trước thềm Ngày hội bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI và đại biểu Hội đồng nhân dân (HĐND) các cấp nhiệm kỳ 2026-2031, ông Dammika Patabendi, Bộ trưởng Môi trường Sri Lanka đồng thời là Chủ tịch Hội Nghị sĩ Hữu nghị Sri Lanka-Việt Nam đã chia sẻ về những thành tựu phát triển của Việt Nam trong nhiệm kỳ vừa qua cũng như ý nghĩa của cuộc bầu cử sắp tới.
Thủ tướng Phạm Minh Chính chủ trì cuộc làm việc của Thường trực Chính phủ với lãnh đạo thành phố Hà Nội về Quy hoạch tổng thể Thủ đô Hà Nội tầm nhìn 100 năm. Ảnh: Dương Giang
Thủ tướng: Quy hoạch Thủ đô Hà Nội tầm nhìn 100 năm phải lấy con người làm trung tâm
(Ngày Nay) - Chiều 14/3, tại Trụ sở Chính phủ, thực hiện chỉ đạo của Bộ Chính trị, Ban Bí thư, Thủ tướng Phạm Minh Chính chủ trì cuộc làm việc của Thường trực Chính phủ với lãnh đạo thành phố Hà Nội, tiếp tục cho ý kiến, góp ý về Quy hoạch tổng thể Thủ đô Hà Nội tầm nhìn 100 năm.
Học giả Trung Quốc: Hoạt động của Quốc hội Việt Nam cởi mở, minh bạch và hiệu quả
Học giả Trung Quốc: Hoạt động của Quốc hội Việt Nam cởi mở, minh bạch và hiệu quả
(Ngày Nay) - Cuộc bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI và Hội đồng nhân dân (HĐND) các cấp nhiệm kỳ 2026-2031, được tổ chức trong bối cảnh Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV (Đại hội XIV) của Đảng Cộng sản Việt Nam vừa diễn ra thành công tốt đẹp, nhằm thực hiện các mục tiêu phát triển trong tương lai do Đại hội XIV đề ra. Điều này bao gồm việc lồng ghép các mục tiêu đó vào các kế hoạch 5 năm và cả các chương trình phát triển kinh tế - xã hội dài hạn.