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.

Nhà lãnh đạo Kim Jong Un tái đắc cử Tổng Bí thư Đảng Lao động Triều Tiên
Nhà lãnh đạo Kim Jong Un tái đắc cử Tổng Bí thư Đảng Lao động Triều Tiên
(Ngày Nay) - ãng thông tấn Trung ương Triều Tiên (KCNA) ngày 22/2 đưa tin Đại hội lần thứ IX của Đảng Lao động Triều Tiên, đang diễn ra tại thủ đô Bình Nhưỡng, đã hoàn toàn ủng hộ và thông qua đề xuất bầu nhà lãnh đạo Kim Jong Un tiếp tục giữ cương vị Tổng Bí thư Đảng Lao động Triều Tiên.
Phó Thủ tướng Thường trực Nguyễn Hòa Bình phát biểu chúc Tết cán bộ, chiến sĩ Cục Cảnh sát kinh tế, Bộ Công an nhân dịp Tết Nguyên đán Bính Ngọ 2026. Ảnh: Phạm Kiên/TTXVN
Phó Thủ tướng Thường trực thăm, chúc Tết cán bộ, chiến sĩ Cục Cảnh sát điều tra tội phạm về tham nhũng, kinh tế, buôn lậu
(Ngày Nay) - Trong không khí ấm áp đầu xuân, chiều 22/2, Phó Thủ tướng Thường trực Chính phủ Nguyễn Hòa Bình đã đến thăm và chúc Tết cán bộ, chiến sĩ Cục Cảnh sát điều tra tội phạm về tham nhũng, kinh tế, buôn lậu (C03, Bộ Công an) - đơn vị Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân thời kỳ đổi mới.
Cảnh báo hiện tượng thời tiết cực đoan gia tăng tại Italy
Cảnh báo hiện tượng thời tiết cực đoan gia tăng tại Italy
(Ngày Nay) - Một nghiên cứu của Cơ quan quốc gia Italy về Công nghệ mới, Năng lượng và Phát triển kinh tế bền vững (ENEA), được công bố gần đây, cho thấy vào cuối thế kỷ này, Italy và toàn bộ lưu vực Địa Trung Hải dự kiến phải đối mặt với nhiệt độ gia tăng và lượng mưa trung bình giảm.
Ảnh minh họa.
Giáo dục Thủ đô: Đổi mới tư duy, nâng tầm vị thế
(Ngày Nay) - Với quy mô hệ thống giáo dục lớn nhất cả nước, Hà Nội đang đẩy mạnh nhiều giải pháp đổi mới đồng bộ, từ chuyển đổi số, nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên đến xây dựng môi trường học tập hạnh phúc. Bước vào năm mới 2026, ngành Giáo dục Thủ đô tiếp tục tăng tốc nâng cao chất lượng dạy và học, hướng tới phát triển toàn diện người học và thu hẹp chênh lệch giữa các khu vực trường học.