Nhà khoa học tạo ra thanh nano hút được nước từ không khí

Khoa học nano là khoa học nghiên cứu vật chất ở kích thước cực kì nhỏ - kích thước nanonet (nm). Một nano bằng một phần tỷ của met (m) hay bằng một phần triệu của milimet (mm). Công nghệ nano là các công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo, ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước ở quy mô nanomet (từ 1- 100nm).

Những bài học rút ra từ sai lầm luôn là những bài học cuộc sống đáng nhớ và đó là những gì các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Tây bắc Thái Bình Dương - Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) có thể chứng thực. Sau khi vô tình tạo ra các thanh nano giàu carbon, nhóm nghiên cứu nhận ra rằng, phát minh tình cờ của họ có phản ứng lạ với nước.

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng, các loại vật liệu bình thường sẽ hấp thụ nhiều nước hơn khi độ ẩm trong không khí xung quanh chúng tăng lên. Nhưng với độ ẩm tương đối từ 50 đến 80 phần trăm, các thanh nano lại hoạt động ngược lại và thải nước để không phải chia sẻ với các loại vật liệu khác. Ngoài phạm vi đó, các thanh nano sẽ hoạt động như bình thường. Vì vậy, quá trình này có thể đảo ngược bằng cách làm giảm độ ẩm không khí thêm một lần nữa.

Theo Michael Irving từ Gizmag đã khám phá ra, các thanh nano có thể sử dụng trong một loạt các ứng dụng, từ các hệ thống thu hoạch nước năng lượng thấp đến các loại vải có thể hút mồ hôi dư thừa trên cơ thể.

David Lao, một trong những người sáng tạo ra vật liệu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương cho biết: “Vật chất bất thường của chúng tôi hoạt động giống như một miếng bọt biển, nó tự co bóp một phần trước khi nó hoàn toàn bão hòa với nước”.

Nhóm nghiên cứu cố gắng tạo ra các dây nano từ tính trong phòng thí nghiệm, nhưng cuối cùng lại sản xuất ra các thanh nano carbon thay thế. Sau khi xem xét cẩn thận, nhóm nghiên cứu nhận thấy các thanh nano dường như nhẹ hơn khi độ ẩm môi trường tăng lên.

Thoạt đầu, các nhà khoa học nghĩ rằng, thiết bị của họ bị hỏng hóc. Hóa ra hiện tượng này đã từng xảy ra năm 1990, sau khi xem xét các nghiên cứu trước đó vào giai đoạn 2012-2013, nhóm nghiên cứu đã có những nhận định đáng giá. Đối chiếu các tài liệu và các giả thuyết cho thấy nước có thể tự nhiên bay hơi khi bị giới hạn trong một khu vực chỉ rộng 1,5 nm hoặc khi được bao bọc chặt chẽ bởi các vật liệu kỵ nước.

Nhóm nghiên cứu đã nhận thấy rằng, nước được ngưng tụ và tạo thành cầu nối giữa các thanh nano thông qua một quá trình được gọi là sự ngưng tụ mao quản. Nước giữa các thanh gây căng bề mặt dẫn đến kéo các thanh gần nhau hơn và khi đạt khoảng cách 1,5 nm, nước sẽ bốc hơi.

Thậm chí, nhóm nghiên cứu còn quay ngược lại để quan sát hiện tượng của những năm 1990, khi đó, các nhà khoa học đã thử nghiệm với tinh thể protein và thu nhận được những kết quả tương tự để đưa ra giả thuyết rằng, có một số quá trình nào đó đang cho phép nước nhanh chóng bốc hơi.

David Heldebrant - tác giả thứ hai của nghiên cứu cho biết: “Hiện tại, chúng tôi đã vượt qua sự ngỡ ngàng đầu tiên khi tình cờ khám phá ra điều này, chúng tôi đang tưởng tượng ra nhiều cách nhằm khai thác nghiên cứu này để nâng cao chất lượng cuộc sống. Nhưng trước khi đưa các thanh nano này vào sử dụng, cần kiểm soát và hoàn thiện cả kích thước lẫn hình dạng của chúng”.

Nhóm nghiên cứu ở Phòng thí nghiệm quốc gia Tây bắc Thái Bình Dương mong đợi các tấm nano này có thể được sử dụng để lấy nước từ các sa mạc, hiện tại, họ đang nghiên cứu nhằm hướng đến việc tăng hiệu quả khả năng phun nước của các thanh nano hơn mức 10 đến 20 phần trăm. Các nghiên cứu sâu hơn sẽ kiểm tra các thuộc tính hóa học và vật lý của thanh nano. Từ đó, xác định phương pháp nào có thể được sử dụng trong các vật liệu nano để thu thập các chất lỏng khác, chẳng hạn như methanol.

Nghiên cứu đã được công bố trên trang Nature Nanotechnology.

Theo Khám phá