Công nghệ thu nhỏ vật thể xuống mức nano, chẳng khác gì bảo bối Doraemon

Trong ngành công nghệ, những thứ thể hiện ra bên ngoài – như một cỗ siêu máy tính khổng lồ, một màn hình hiển thị to tướng – càng to sẽ càng ấn tượng. Thế nhưng ở bên trong những thứ to lớn đó, những linh kiện càng nhỏ sẽ càng khiến công nghệ trở nên tinh vi, hiện đại hơn.

Ngay trong tháng cuối năm này, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts - MIT công bố thành tựu mới: họ phát minh ra được cách sử dụng tia laser để thu nhỏ vật thể lại xuống mức nano – mức mà kính hiển vi cũng không nhìn thấy được. Họ có thể giảm kích cỡ của một vật thể có cấu trúc đơn giản xuống 1000 lần.

Các nhà khoa học có thể giảm kích cỡ của một vật thể có cấu trúc đơn giản xuống 1000 lần.

Công nghệ thu nhỏ như bước ra từ phim viễn tưởng có tên chính thức là "implosion fabrication", áp dụng được vào việc sản xuất kính hiển vi siêu nhỏ, lense camera của smartphone hay chế tạo những robot siêu nhỏ, giúp đỡ cuộc sống hàng ngày của con người.

"Nhiều năm nay, nhân loại vẫn cố gắng tạo ra những thiết bị ngày một tiên tiến để tạo ra được vật liệu nano", giáo sư Edward Boyden, trưởng ban nghiên cứu công nghệ thu nhỏ cho hay. "Công nghệ này có thể áp dụng lên vô số thứ".

Cho dù "đèn pin thu nhỏ" của Doraemon vẫn còn là ước mơ xa vời, nhưng những ứng dụng thực tiễn của công nghệ thu nhỏ đã hiện hữu ngay trước mắt bạn. Ta có thể đưa robot siêu nhỏ đi kèm với thuốc chống ung thư, khi đi vào mạch máu, robot siêu nhỏ sẽ dẫn dường cho thuốc tìm tới đúng tế bào ung thư. Và khi ta có vật liệu nano thì sao? Ta sẽ có nanochip, đồ điện tử sẽ vượt giới hạn nó đang có.

Đây là cấu trúc 3 chiều trước khi được thu nhỏ lại.

Việc thu nhỏ vật liệu cần tới nhưng dụng cụ đơn giản đến bất ngờ: MIT chỉ cần một tia laser và loại gel thấm hút hay có trong bỉm trẻ em. Những vật liệu vừa nêu đều có sẵn ở bất kì phòng thí nghiệm nào.

Sử dụng tia laser, các nhà nghiên cứu tạo nên một cấu trúc mới từ lượng gel thấm hút – cũng giống như cách bạn cầm một cái bút, vẽ lên không khí những hình thù 3D vậy. Khi có được cấu trúc đó, họ gắn vật liệu lên đó, có thể là kim loại, ADN hay các chấm lượng tử siêu nhỏ. Sau đó, họ sẽ thu nhỏ toàn bộ cấu trúc lại xuống mức nhỏ nhất có thể.

"Cũng giống như ngành nghệ thuật phim và ảnh vậy", cậu Daniel Oran, một trong những nhà nghiên cứu tới từ MIT n. "Một hình ảnh ẩn hình thành nhờ dưa những vật liệu gel nhạy cảm ra ánh sáng. Sau đó, ta có thể phát triển hình ảnh ẩn thành hình ảnh thật bằng cách đưa thêm vào những vật liệu khác". Đó là quá trình tạo khung bằng gel thấm hút, rồi gắn vật liệu lên.

Công nghệ mới có thể tạo ra được gần như mọi hình thù ta tưởng tượng ra được.

Mà Daniel Oran so sánh vậy cũng dễ hiểu: bản thân Oran là một thợ ảnh chuyên nghiệp, dự án này bắt đầu từ năm 2014, khi anh cộng tác một sinh viên mới tốt nghiệp khác, anh Samuel Rodriques với kinh nghiệm về ngành vật lý.

Đội ngũ nghiên cứu nhỏ khám phá ra cách thức thu nhỏ vật thể bằng việc đảo ngược một kĩ thuật đơn giản, được chính giáo sư Boyden phát triển nên nhằm tăng kích cỡ hình ảnh mô não. Quá trình vừa nêu bao gồm việc đưa thêm vật liệu vào gel, làm kích cỡ nó lớn hơn, dễ quan sát hơn.

Bằng việc đảo ngược quá trình trên, các nhà nghiên cứu có thể tạo được vật thể có kích cỡ nano. Trước thời điểm này, những kĩ thuật sử dụng tia laser chỉ cho ra được những cấu trúc 2 chiều, bên cạnh đó việc giảm thiểu kích cỡ của vật thể diễn ra rất chậm chạp và khó thực hiện ở hầu hết các phòng thí nghiệm.

"Thông thường, công nghệ nano sử dụng những công cụ rất đắt đỏ, yêu cầu phải đặt trong phòng vô trùng … nhưng chúng tôi chẳng cần tới những thứ lằng nhằng đó, bởi lẽ giàn thiết bị chúng tôi dựng lên đã đủ để bảo vệ những thứ bên trong rồi", Rodriques nói

Các nhà nghiên cứu lạc quan về tương lai xán lạn: công nghệ này sẽ sớm có mặt ở muôn nơi, thậm chí có thể tự làm tại nhà hoặc tại các buổi thí nghiệm trong trường học. Tất cả các vật liệu sử dụng trong công nghệ thu nhỏ mới đều không độc hại, dễ kiếm.

"Khá lá khó tưởng tượng chúng tôi có thể làm được những gì với thứ công nghệ tuyệt vời này", Rodriques nói.