Nghe đến tinh thể là thấy cứng rồi, nhưng các nhà nghiên cứu vừa cho ta thấy trên đời này chuyện gì cũng có thể xảy ra.
Thử nghiệm cho thấy tinh thể có thể linh hoạt tới mức bẻ cong được liên tục, thậm chí là buộc lại thành nút thắt. Kết quả này thay đổi hoàn toàn nhận thức của chúng ta với cấu trúc, thậm chí là cả định nghĩa về tinh thể.
Như chúng ta đã học trên lớp, thì tinh thể dễ vỡ và không có khả năng đàn hồi. Nhưng nghiên cứu mới này cho thấy tinh thể có thể bị bẻ cong, mở ra một cánh cửa dẫn tới một thứ vật chất mới, có tiềm năng cách mạng hóa ngành điện tử và công nghệ.
Trước đây, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy tinh thể có thể bị bẻ cong nhưng đây là lần đầu tiên, họ tiếp cận nó với mức độ nguyên tử, và xác định được chính xác rằng tinh thể vừa linh hoạt mà lại vẫn giữ được những đặc tính vốn có của nó.
Tinh thể cũng có thể bị bẻ cong sao?
“Chúng tôi làm việc với tinh thể rất nhiều – chúng thường được tạo nên thành những cụm nhỏ, đều cứng và đều dễ vỡ, khi bị bẻ cong hoặc chịu va đập, chúng sẽ đều nứt hoặc vỡ tan”, một trong những nhà nghiên cứu, John McMurtrie từ Đại học Công nghệ Queensland tại Úc nói.
“Dù trước đây đã có quan sát cho thấy tinh thể có thể được bẻ cong, nhưng đây là nghiên cứu đầu tiên phân tích rõ hiện tượng này. Chúng tôi tìm ra rằng bản chất của tinh thể không chỉ cứng, mà cũng có thể mềm như nylon”.
Dưới đây là một tinh thể linh hoạt như vậy:
Tinh thể giòn, dễ vỡ là do cấu trúc của chúng vốn như thế - tinh thể được tạo nên bởi các phân tử được sắp xếp theo cấu trúc tuần hoàn, hay còn được gọi là cấu trúc trật tự kéo dài. Điều đó có nghĩa rằng từ mọi góc nhìn, tinh thể đều có hình dáng như nhau.
Đây là con dao hai lưỡi: chúng đủ cứng để có thể được áp dụng vào vô vàn công nghệ hiện đại, từ sản xuất điện thoại cho tới máy tính; chúng lại quá cứng để áp dụng được vào những công nghệ mới nổi, đơn cử là việc sản xuất đồ điện tử có thể bẻ cong được.
Nhưng tươi tỉnh lên bạn ơi, vì nghiên cứu mới này cho ta thấy rằng các nhà khoa học có thể tạo ra những tinh thể đàn hồi, bẻ cong được nhiều lần mà vẫn có thể trở về trạng thái ban đầu.
Thành công đầu tiên của họ là một sợi tinh thể mỏng bằng dây câu, dài 5cm. Dẻo, đàn hồi, có thể buộc, mà vẫn cứng như tinh thể - Đây sẽ là một thứ vật liệu mới của tương lai.
Họ tạo ra thứ tinh thể dẻo này bằng một hợp chất kim loại đơn giản, đó là đồng (II) acetylacetonate. Lần đầu tiên kim loại này được tạo ra là vào cuối những năm 1800 và lúc ấy, nó cũng đã thay đổi được cái nhìn của chúng ta về cách sắp xếp phân tử trong tinh thể, khiến nó có chính chất linh hoạt.
Bằng việc sử dụng tia X-quang, đội ngũ nghiên cứu đã nghiên cứu được cấu trúc của tinh thể này khi bị bẻ cong, thấy được rằng từng phân tử riêng biệt tự xoay được, từ đó xuất hiện tính đàn hồi.
Sau khi quan sát được cách hoạt động của tinh thể dẻo này, đội ngũ này đã tìm thêm được 6 hợp chất kim loại khác cũng có cấu trúc tương tự đồng (II) acetylacetonate.
Sau khi chứng minh được nó tồn tại, xác định được cách hoạt động của nó, giờ ta phải xem xem tính dẻo, linh hoạt này ảnh hưởng thế nào tới định nghĩa của “tinh thể” hiện tại – liệu ta có thể nhân tiện công bố một vật chất hoàn toàn mới luôn không.
Chưa hết, ta cũng có thể tiện thể ứng dụng luôn thứ tinh thể dẻo này vào những công nghệ của tương lai nữa.
“Một tinh thể linh hoạt như những gì chúng tôi có đây có thể mở đường cho một loại vật liệu mới có vô vàn ứng dụng, từ sản xuất thành phần máy bay cho tới tàu vũ trụ, từ các bộ phẩm của thiết bị cảm biến cho tới các đồ điện tử nói chung”, Jack Clegg, người dẫn đầu đội ngũ nghiên cứu tại Đại học Queensland tự tin phát biểu.