Các phát minh khoa học mới

Cửa sổ thông minh

Chính xác hơn, một loại kính loại mới làm cho cửa sổ của ngôi nhà thay đổi với ánh mặt trời. Khi trời sáng thì kính sẽ mờ còn khi tối trời hoặc trở lạnh thì kính cửa sổ sẽ nhanh chóng chuyển sang trong suốt.

 

Loại vật liệu mới này giúp giảm chi phí làm mát trong mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông. Các nhà khoa học Nam Hàn, đồng tác giả bài báo khoa học trên tạp chí ACS Nano, nhận định rằng loại vật liệu mới sẽ có một thị trường rất lớn, từ kính thu ánh sáng trên mái nhà đến cửa sổ và cả kính xe hơi.

Mới đây hãng Hitachi đã đi tiên phong trong việc ứng dụng thành tựu này để sản xuất dòng kính thông minh SPD sử dụng trong các căn nhà, trong khi hãng Mercedes-Benz thì đang chạy đua nghiên cứu loại kính tương tự dùng cho xe hơi. Phân xưởng mới của Hitachi có khả năng sản xuất kính thông minh SPD với năng suất lớn, giá thành không đắt nên các hãng khác muốn tham gia thị trường sẽ rất khó trong việc cạnh tranh. Theo báo Daily Mail, trước đây từng có loại kính thông minh tương tự nhưng giá thành quá cao và sử dụng một số hóa chất độc hại khi sản xuất nên không thành công về phương diện thương mại.

Các nhà khoa học tiết lộ rằng kính thông minh lần này dùng chất liệu chính là polymer với một lớp ion hoạt hóa cùng dung dịch ethanol nên giá thành rẻ hơn, ít độc hại, sản phẩm thích hợp trong môi trường khắc nghiệt. Lợi thế khác của kính thông minh là tính thẩm mỹ, sự biến đổi theo môi trường chỉ trong vài giây.

Pin vi khuẩn tự sạc - nguồn cung hydrô dồi dào

Các nhà khoa học Mỹ vừa tìm ra công nghệ giúp các pin làm từ vi khuẩn có khả năng tự cung năng lượng và có thể sản xuất ra một nguồn hyđrô vô hạn.

 

Một mẫu pin nhiên liệu vi khuẩn được giới thiệu tại Bảo tàng Khoa học Luân Đôn (Anh).

“Nhiều vi khuẩn trong môi trường tự nhiên có khả năng làm thoát các điện tử bên ngoài tế bào, nên có thể sản sinh ra điện khi chúng phá vỡ vật chất hữu cơ”, Giáo sư Bruce Logan thuộc Đại học Pennsylvania – đồng tác giả nghiên cứu – giải thích về nguyên lý hoạt động của pin vi khuẩn, một loại pin sinh học mới. Ê-kíp của ông đã sử dụng các vi khuẩn đó, đặc biệt có trong pin nhiên liệu vi khuẩn (MFC), để tạo ra điện năng. Bước đột phá ở đây là các nhà khoa học không cần sử dụng thêm nguồn điện nào khác từ bên ngoài để cung cấp cho hệ thống.

“Tất cả những gì chúng tôi cần làm là thêm một ít nước biển, nước ngọt, một số tấm màng vi khuẩn, và tạo ra điện”, giáo sư Logan cho biết. Pin điện phân vi khuẩn (MEC) sử dụng công nghệ điện thẩm thấu ngược (RED), nghĩa là tạo ra năng lượng từ sự chênh lệch về nồng độ muối giữa nước biển và nước ngọt. Trong báo cáo nghiên cứu của mình, giáo sư Logan và cộng sự Younggy Kim giải thích cách thức mà một hệ thống RED sử dụng các lớp màng để thu thập năng lượng, cũng như làm thế nào các phân tử di chuyển từ nước biển qua nước ngọt có thể tạo ra điện. “Đây là yếu tố quan trọng trong nghiên cứu mới nhất của chúng tôi”, giáo sư Logan nhận định. Theo ông, nếu chọn cách khử muối cho nước biển thì sẽ cần rất nhiều năng lượng. Tuy nhiên, nếu cho nước ngọt và nước biển tiếp xúc với nhau, chúng có thể tương tác và tạo ra năng lượng.

Giáo sư cho rằng công nghệ này vẫn còn ở giai đoạn nghiên cứu nên chưa thể được khai thác rộng rãi. Tuy nó có thể được sử dụng trong tương lai nhưng hiện tại chi phí còn quá cao. Vì thế, vấn đề trước mắt là làm sao để hạ giá thành xuống. Ông cho biết kế tiếp, các nhà khoa học sẽ tiến hành sản xuất loại pin có cỡ lớn hơn và khi đó, việc tính toán chi phí và mức đầu tư cho nó sẽ dễ dàng hơn.

Nhóm nghiên cứu cho rằng hydro có khả năng trở thành vật chất mang điện hiệu quả. Sở dĩ nguyên tố này chưa được khai thác rộng rãi là do chi phí sản xuất quá cao và lại tiêu tốn nhiều nhiên liệu hóa thạch trong quá trình sản xuất, dẫn đến tổn hại môi trường.

Dù vậy, các nhà khoa học tin rằng nghiên cứu của họ đã mở ra một cơ hội mới cho tương lai. Công nghệ pin nhiên liệu vi khuẩn tự cung năng lượng có thể được ứng dụng để sản xuất ra khí hydro dồi dào mà không cần phải dùng đến bất cứ dòng điện nào bên ngoài. Ngoài ra, nó còn có thể được áp dụng trong lĩnh vực giải quyết nước thải.

Vi mạch quang hợp như lá cây

 

Các nhà khoa học đang tìm cách chế tạo loại vi mạch có khả năng biến ánh sáng thành điện dựa theo phản ứng quang hợp của thực vật.

Thực vật tiến hành các phản ứng quang hợp để tạo ra chất dinh dưỡng với tỷ lệ hiệu quả đạt tới 100%. Các pin mặt trời cũng dùng chất bán dẫn silicon để biến ánh sáng thành điện, song mức độ hiệu quả của chúng chỉ đạt từ 6 tới 25%.

Vì thế Greg Scholes, một giáo sư hóa học của Đại học Toronto tại Canada, nảy ra ý tưởng chế tạo cỗ máy có khả năng quang hợp như lá cây. Họ hy vọng những cỗ máy đó sẽ xuất hiện trong máy tính, thiết bị lưu trữ dữ liệu, động cơ, Discovery cho biết.

“Cây cối là những cỗ máy phức tạp hệt như một chiếc máy bay Boeing 777. Chúng có khả năng điều chỉnh hoạt động ở mọi phần trong từng giây. Đó là loại máy móc mà chúng tôi muốn chế tạo”, Greg phát biểu.

Ý tưởng của Scholes – được công bố trên tạo chí Nature Chemistry – là chế tạo một vi mạch sinh học có khả năng biến ánh sáng mặt trời thành điện. Loại vi mạch này sẽ trở thành nguồn cung cấp điện cho máy tính, các thiết bị lưu trữ và thậm chí các vi mạch điện tử.

Khi các phân tử thu nhận ánh sáng của cây được kích thích bởi các hạt photon trong ánh sáng từ mặt trời, chúng sẽ tác động và truyền năng lượng tới phân tử và tế bào khác. Hiện tượng này là một phản ứng giây truyền giống như một sóng lan truyền trên mặt ao.

“Bạn có thể dùng các vi mạch sinh học ấy để ghi và đọc dữ liệu trên các máy tính hiện nay”, Scholes nhận định.

Một số nhà khoa học tỏ ra băn khoăn về tính khả thi của vi mạch sinh học. Chris Bardeen, giáo sư hóa học tại Đại học California, nói rằng thử thách lớn nhất sẽ là thu năng lượng từ những ánh sáng có tần số khác nhau, chứ không chỉ ánh sáng nhìn thấy.

Alan Aspuru-Guzik, giáo sư hóa học của Đại học Harvard tại Mỹ, đã tìm hiểu cơ chế quang hợp trong thực vật nhằm tạo ra những tấm pin mặt trời hiệu quả hơn trong tương lai. Ông nhấn mạnh rằng nhiều vấn đề cần được giải quyết trước khi chúng ta chứng kiến sự ra đời của những vi mạch có khả năng quang hợp như lá cây.

“Thực vật có những cơ chế sửa chữa mà chúng ta không thể sao chép. Thử thách lớn về mặt kỹ thuật là tạo ra một loại vật liệu có khả năng thu nhận ánh sáng mặt trời trong 20 năm liên tục mà không giảm hiệu qủa”, ông bình luận.

Phát minh vật liệu siêu trượt

 

Các nhà khoa học vừa thành công trong việc tìm ra vật liệu trơn trượt nhất thế giới bằng cách bắt chước cơ chế hoạt động từ lá cây của loài thực vật nắp bình.

Cả dầu và máu đều không thể thấm vào loại vật liệu mới này - (Ảnh: Daily Mail)

Các chuyên gia đã sao chép cấu trúc phân tử lá của loài thực vật nắp bình để phát triển thành loại vật liệu mới. Hầu hết các chất lỏng, thậm chí cả máu và dầu đều không thể đọng lại trên bề mặt của vật liệu này. Nhà nghiên cứu Sung Hoon Kang, thuộc Đại học Harvard, Mỹ cho biết loại vật liệu mới này được chế tạo khá đơn giản và có giá thành rẻ.

Các nhà khoa học tin tưởng các nguyên liệu trượt sẽ có ứng dụng trong y học phòng chống khuẩn như ống thông tiểu, ống truyền máu, vận chuyển nhiên liệu, quang học; trong đồ gia dụng như chế tạo chảo không dính và cả những công nghệ chống ô nhiễm chẳng hạn như trong phát minh cửa sổ tự làm sạch.

Ngoài ra giáo sư Aizenberg thuộc Đại học Harvard còn cho biết: “Vật liệu này có thể ứng dụng trong các môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như dùng để thăm dò ở những nơi sâu trong đại dương”.

Áo mưa biến nước mưa thành nước uống

 

Chỉ cần khoác chiếc áo mưa có tên Raincatch lên người là bạn chẳng bao giờ phải lo khát nước. Đó là sản phẩm áo mưa mới có thể lọc nước, biến nước mưa thành nước uống tinh khiết tiện dụng và không gây hại cho sức khỏe con người.

Dù trên thế giới vẫn còn những vùng có nước mưa bị ô nhiễm, không thể uống được, nhưng còn nhiều nơi trên trái đất, nước mưa vẫn được sử dụng trong sinh hoạt hằng ngày. Giờ đây, bạn chẳng cần phải bận tâm rằng nước mưa đó sạch hay bị ô nhiễm, bởi đã có áo mưa Raincatch thần kì, lọc nước mưa thành nước uống thông thường.

Raincatch là phát minh của hai sinh viên Hyeona Yang và Joshua Noble. Đây là sản phẩm tương đương chiếc máy lọc nước, tuy nhiên, nó nhỏ gọn và có thể khoác lên mình, đồng thời thưởng thức nước uống bất cứ khi nào thấy khát.

Chiếc áo mưa đặc biệt

Thoạt nhìn, Raincatch trông giống áo mưa thông thường có gắn thêm hệ thống ống nhựa. Tuy nhiên, bên trong Raincatch là cả một hệ thống máy lọc phức tạp.

Nước mưa thu được từ phần mũ và cổ áo mưa sẽ được truyền qua bộ lọc chứa than hoạt tính. Nước sau khi được lọc sẽ được chứa đầy ở các túi được đặt xung quanh vai. Bất cứ khi nào cần, bạn chỉ cần hút nước từ chiếc ống nhựa được đặt ngay trước miệng.