Vật liệu biết "hẹn giờ tự phá hủy" có thể tạo ra mực biến mất

Các nhà khoa học đã tạo ra một loại vật liệu mới có khả năng tự phá huỷ ở một thời điểm cụ thể. Phát hiện này có thể dẫn đến nhiều sản phẩm khác nhau, trong đó có mực tự biến mất.

Bí mật đằng sau những phân tử tự phá hủy này là chúng cần một lượng năng lượng nhỏ để tồn tại – và khi hết năng lượng đó, chúng sẽ biến mất.

Khi con người đã sử dụng xong một vật dụng nào đó, họ sẽ vứt chúng ra đống rác. Ở đó, chúng sẽ rất, rất chậm phân hủy nên con người hoặc đốt chúng thành tro, hoặc tái chế các vật liệu bằng cách xử lý chúng và sau đó đưa chúng trở lại sử dụng ở những hình hài khác nhau. Tất cả các biện pháp này đều gây lãng phí một lượng lớn vật liệu hoặc năng lượng.

Nhưng cuộc sống không "lãng phí" các phân tử theo cách như trên, mà chủ yếu "lãng phí" theo kiểu các liên kết hóa học. Chẳng hạn, hầu hết các chất rắn do con người sản xuất đều được tạo ra bằng cách dùng một loại liên kết cộng hóa trị. Những liên kết này vô cùng mạnh mẽ, rất khó phá vỡ. Chẳng hạn, một polymer bằng nhựa hình thành các liên kết carbon cứng rắn mà vi khuẩn không thể phá vỡ, đó là lý do tại sao chất dẻo không bị phân hủy sinh học.

Nhóm nghiên cứu cho biết vật liệu này có thể dùng làm "mực in tự tẩy xóa".

Tuy vậy, cuộc sống lại phụ thuộc vào những mối liên hệ ngẫu nhiên: những tương tác phân tử yếu hơn nhiều như các liên kết ion, van der Waals hay hydro. Ví dụ, liên kết hydro là một dạng lực hút tĩnh điện có trong nước yếu hơn cả 10 lần so với liên kết cộng hóa trị. Cuộc sống cũng dựa vào một yếu tố quan trọng khác góp phần tạo ra các phân tử biến mất mới: đó là các cấu trúc phân tử trong cuộc sống luôn luôn "ở trạng thái cân bằng", nghĩa là chúng cần một luồng năng lượng liên tục để hoạt động. Nếu không có năng lượng thừa đó, các phân tử này cuối cùng sẽ tự phân ly và trở lại trạng thái đơn giản hơn.

"Một tế bào liên tục cần chất dinh dưỡng và năng lượng", Boekhoven nói. "Nếu không, nó sẽ tan rã thành những khối đơn giản", Job Boekhoven, đồng tác giả nghiên cứu và là nhà hóa học tại trường Đại học Kỹ thuật Munich ở Đức, nói.

Theo trang Live Science, trong công việc nghiên cứu gần đây, Boekhoven và các đồng nghiệp đã quyết định tạo ra một số loại vật liệu cần năng lượng nhằm duy trì các trạng thái hiện tại, mà các nhà khoa học gọi là các phân tử siêu phân tử. Đầu tiên là một chất keo đơn giản được làm từ các hạt nhỏ, có kích thước chỉ bằng 1% đường kính một sợi tóc. Khi bổ sung một chất liệu, các hạt nhỏ sẽ chuyển động và sắp xếp như một chuỗi ngọc trai, có thể điều chỉnh để lắp ráp và tháo rời theo một trật tự nhất định và vào những thời điểm nhất định. Boekhoven cho biết ông đã hình dung ra những nguyên liệu này có thể dùng để "gói" thuốc. Ví dụ, một số loại thuốc tạo ra axit dạ dày, vì vậy nếu chúng được hẹn giờ để biến mất sau khi đã đi vào ruột, nghĩa là các vật liệu đó có thể bảo vệ thuốc cho đến khi thuốc đã đi đến vị trí mong muốn, Boekhoven nói.

Các nhà nghiên cứu cũng đã thử nghiệm một loại vật liệu tinh thể mềm mại trong suốt, nhưng sẽ trở nên mờ và đục khi một cho tiếp xúc với một loại nhiên liệu khác. Khi nhiên liệu đó đã sử dụng hết, các đốm mờ đục trở nên rõ ràng lại. Nhóm nghiên cứu cho biết vật liệu này có thể dùng làm "mực in tự tẩy xóa".

"Với loại mực in này, bạn có thể tạo ra một thông báo tạm thời và sau đó nó sẽ tự xóa đi. Một vật liệu như vậy có thể giúp giảm đáng kể việc sử dụng giấy thông thường trong những thứ như hóa đơn, vé và biên nhận", Boekhoven cho biết.

Trong khi đó, nghiên cứu này cũng có thể ứng dụng để tạo ra một vật liệu khác sử dụng trong việc cấy ghép mô, và nó sẽ tự biến mất sau khi đã phát huy tốt tác dụng và cơ thể đã tiếp nhận đủ.