Các nhà khoa học đang hợp tác với quân đội Hoa Kỳ để chế tạo loại quần áo có thể nhanh chóng tiêu diệt các chất độc hại, một biện pháp nhằm bảo vệ binh lính trước vũ khí hóa học.
Bên trong phòng thí nghiệm của nhà hóa học Omar Farha tại Northwestern University, ông và các cộng sự của mình đang thực hiện 1 dự án đặc biệt, dưới sự hỗ trợ của Quân đội Hoa Kỳ. Họ trộn một loại bột và chất lỏng thành hỗn hợp có đặc tính như sơn, nhúng mấy miếng vải cotton vào, sau đó phơi khô. Trải qua quá trình này, những mảnh vải đó có thể mau chóng vô hiệu hóa độc tố của nhiều hóa chất nguy hiểm, những thứ có thể ảnh hưởng đến thần kinh con người.
Loại vải này là thành công mới nhất trong lịch sử 10 năm phát triển đồng phục có thể bảo vệ người mặc trước vũ khí hóa học, với khả năng phá hủy độc tố thần kinh VX và soman, còn được biết đến với cái tên GD - một dạng "bà con" nhưng nguy hiểm hơn cả sarin. Những hợp chất này có khả năng phá hủy hệ thống thần kinh trung ương con người, ngăn chặn khả năng tương tác giữa các tế bào thần kinh. Chỉ cần bôi chúng lên người, như mặt chẳng hạn, bạn sẽ chết trong vòng vài tiếng.
Loại vải này có thể bảo vệ người mặc trước vũ khí hóa học. (Ảnh minh họa).
Hiện binh sĩ thuộc quân đội Mỹ cũng đang mặc loại đồng phục có thể hấp thụ các chất độc thần kinh, song chưa có khả năng tiêu diệt. Mục tiêu hiện tại là phải tạo ra được loại vải đáp ứng cả 2 tiêu chí trên.
Với nhiều cách tiếp cận khác nhau, các nhà khoa học có thể vô hiệu hóa những tác nhân thần kinh này và đưa nó vào trong một cốc dung dịch. Lúc này, nước sẽ đóng vai trò phân hủy các độc tố từ từ trong nhiều ngày, quá trình có thể được làm nhanh và ngắn nhất là vài phút nhờ các chất xúc tác.
Nhưng thách thức của Farha và nhóm của ông đó là phải làm sao để tạo ra phản ứng hóa học tương tự ngay trên bề mặt vải khô. Để giải quyết vấn đề, họ đã phủ lên vải một thứ quan trọng: một phân tử tồn tại dưới dạng tinh thể có tên gọi MOF-808. Phân tử này về cơ bản sẽ "gom" nước từ không khí của môi trường, bởi hơi nước sẽ ngưng tụ trên chúng nhờ hình dạng và đặc tính hóa học riêng biệt. Khi MOF-808 tiếp xúc với các chất độc thần kinh, nước sẽ gắn kết vào các phân tử của chất độc và phá vỡ cấu trúc của nó. Xuyên suốt quá trình này, Zirconi bên trong các tinh thể MOF-808 sẽ chịu trách nhiệm là chất xúc tác, từ đó rút ngắn thời gian phá hủy độc tố thần kinh. Chỉ cần loại vải này đang ở trong môi trường có độ ẩm cỡ 30%, nó sẽ thu thập đủ lượng nước để làm chuyện này chỉ trong vài phút.
Những mảng sáng trên tấm hình này đó chính là những phân tử carbon dioxide bị kẹt bên trong bộ khung kim loại hữu cơ. Bức ảnh này được chụp nhờ kỹ thuật ghi hình ở cấp độ phân tử phát triển bởi các nhà nghiên cứu ở Stanford.
Ngoài ra, Farha và nhóm của ông cũng đã thử nghiệm loại vải mới trong các điều kiện khác nhau như cho nó vấy bẩn bơi dầu hỏa, mồ hôi nhân tạo...Kết quả cho thấy các tác nhân này không ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của cơ chế tẩy độc. Trên thực tế, vài thấm mồ hôi dường như có khả năng phá hủy chất độc tốt hơn, có lẽ nhờ lượng nước được bổ sung.
Nói về MOF-808, về bản chất nó là một nhóm lớn các phân tử nằm bên trong thứ gọi là "khung kim loại hữu cơ", nơi các nhà khoa học có thể dùng để kiểm soát các phản ứng hóa học một cách chính xác. Bộ khung này bao gồm các nguyên tử kim loại liên kết với chuỗi những phân tử hữu cơ, tạo thành một cấu trúc tinh thể mang hình dáng tương tự như cái lồng. Sau đó, các nhà khoa học có thể tận dụng cấu trúc này để điều chỉnh nó thành thứ sở hữu những thuộc tính khác nhau, và trong trường hợp này đó chính là hút nước.
Đến hiện tại, các nhà khoa học đã thiết kế hơn 50.000 kiểu khung khác nhau, mỗi loại sẽ tương ứng với một loạt các phản ứng hóa học. Ngoài nước, họ còn muốn dùng cái "bẫy" này để bắt lấy carbon dioxide thải ra từ những nhà máy than hoặc thu thập khí hydro để dùng cho pin nhiên liệu.
Hiện binh sĩ thuộc quân đội Mỹ cũng đang mặc loại đồng phục có thể hấp thụ các chất độc thần kinh.
Ngoài các phân tử nêu trên, lớp phủ mà Farha tạo ra còn dùng một loại polymer tên là polyethylenimine, với khả năng kết dính khung kim loại hữu cơ lên bề mặt vải một cách đồng đều. Để tối ưu hóa sự kết dính này, các nhà khoa học đã phát triển một kỹ thuật nhằm chụp ảnh được khung kim loại hữu cơ. Để làm được điều này, họ cho cấu trúc trải qua phản ứng hóa học, sau đó nhúng vào ni tơ lỏng và chụp ảnh nó lại dưới kính hiển vi. Nhờ ni tơ lỏng, phản ứng được "đóng băng" ngay tức khắc, cho phép các nhà khoa học điều chỉnh từng khung một.
Không dừng lại ở việc tạo ra những bộ đồng phục kháng chất độc của vũ khí sinh học, công nghệ của Farha và các cộng sự còn có thể dược ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau.