Phát hiện trạng thái vật chất mới “kính topo” nhờ mỳ pasta

Hai nhà nghiên cứu Davide Michieletto và giáo sư Matthew Turner đến từ Đại học Warwick (Anh) đã tìm đến một nơi rất thú vị với hy vọng giải thích được sự phức tạp của vật lý polimer, đó là... nhà bếp.

Bằng cách tạo ra các vòng mỳ pasta, họ không chỉ hé lộ cách thức tương tác giữa các polimer vòng, mà còn phát hiện một trạng thái vật chất mới có tên là “kính topo".

Một polymer bao gồm các phân tử liên kết kết hợp với nhau tạo thành một chuỗi dài. Chúng được tìm thấy trong chất dẻo tổng hợp, cũng như trong DNA và protein - tại đây chúng được gọi là polymer sinh học.

Mỳ spaghetti giống với polymer tuyến tính bởi sợi mỳ có hai đầu và có thể được tách ra một cách dễ dàng. (Nguồn: DM)

Mỳ spaghetti giống với polymer tuyến tính bởi sợi mỳ có hai đầu và có thể được tách ra một cách dễ dàng, nhưng loại mỳ pasta hình vòng của đội nghiên cứu có tên là anelloni lại dễ dàng đan vào nhau khi được đặt trong một chiếc bát.

Michieletto và giáo sư Turner nhận thấy rằng khi nhiều vòng polymer được đặt cạnh nhau (trong vật lý, hiện tượng này được gọi là tan chảy), chúng sẽ đan chặt vào nhau như thể đông đặc lại. Vì thế, việc tách riêng từng vòng polymer là rất khó khăn.

Bằng việc mô phỏng tương tác giữa các polymer vòng trên máy tính nhằm phát hiện hiện tượng đông đặc này, Michieletto và giáo sư Turner tin rằng họ đã phát hiện ra một trạng thái vật chất mới, nếu các mô phỏng thực sự diễn ra trong thực tế.

Các loại vật liệu kính thông thường được tạo ra khi một chất lỏng nhớt được làm lạnh đủ để các phân tử ngừng chuyển động và đứng yên trong không gian, khiến vật liệu duy trì được cấu trúc rối loạn của chất lỏng nhưng lại có thêm các đặc tính cơ học của một chất rắn.

Loại “kính topo” này được tạo thành từ các polymer hình vòng, do đó không chỉ nhiệt độ thấp mà chu vi vòng ngắn lại cũng sẽ giảm tốc độ chuyển động của các phân tử.

Hai nhà nghiên cứu tin rằng phát hiện này có thể truyền cảm hứng cho những loại vật liệu mới, với nhiều ứng dụng mà họ cho là “chưa thể tưởng tượng ra được".

“Kính topo sẽ rất thú vị, bởi những thuộc tính của nó sẽ được điều chỉnh hoàn toàn bằng topo, thay vì những chi tiết hóa học theo hệ thống vẫn thường được sử dụng để kiểm soát sự hình thành các loại kính thông thường", hai nhà nghiên cứu viết.