Skip to main content
×

GE.com has been updated to serve our three go-forward companies.

Please visit these standalone sites for more information

GE Aerospace | GE Vernova | GE HealthCare 

header-image

Những công nghệ nổi bật tháng 11

November 30, 2020

Chế tạo kim cương trong vài phút, làm nước từ đất, biến chất thải thành dầu diesel, in tim 3D… là những công nghệ nổi bật nhất của tháng 11.

Chế tạo kim cương nhân tạo ở nhiệt độ phòng chỉ trong vài phút

Kim cương tự nhiên cần hàng triệu năm và nhiệt độ rất cao để hình thành. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách để tạo ra kim cương ở nhiệt độ phòng chỉ trong vài phút.

Photo

Ảnh: Đại học Quốc gia Úc (Australian National University).

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế tại Đại học Quốc gia Úc (ANU) và Đại học RMIT đã tìm ra cách chế tạo ra kim cương ở nhiệt độ phòng chỉ trong vài phút.

Kim cương tự nhiên thường được hình thành qua hàng tỉ năm, ở độ sâu khoảng 150km trong Trái Đất – nơi có áp suất cao và nhiệt độ trên 1.000 độ C”. Tuy nhiên, Jodie Bradby, Giáo sư của trường Đại học Quốc gia Úc và các đồng nghiệp đã tạo ra hai loại kim cương ở nhiệt độ phòng. Một loại tương tự như loại thường được sử dụng làm đồ trang sức, loại còn lại được gọi là Lonsdaleite, từng được tìm thấy trong tự nhiên tại nơi các thiên thạch va chạm vào nhau. “Lonsdaleite có khả năng được sử dụng để cắt các vật liệu siêu cứng trên các địa điểm khai thác. Mục tiêu dài hạn của chúng tôi là tạo ra nhiều loại kim cương hiếm và hữu ích hơn nữa” – Bradby chia sẻ. (Tìm hiểu thêm một số nghiên cứu về cách tạo ra kim cương của GE tại đây).

Theo ANU, trong trường hợp này, không cần dùng quá nhiều nhiệt lượng để tạo ra kim cương mà chỉ cần áp dụng một lực vừa đủ, giống như 640 con voi gắng sức đứng thăng bằng trên mũi giày ballet. Bradby chia sẻ: “Bước ngoặt của chúng tôi là cách sử dụng áp lực. Cũng giống như áp suất cao, chúng tôi đã cho carbon trải qua một trạng thái gọi là ‘lực cắt’ – giống như lực xoắn hay lực trượt”. Điều này cho phép các nguyên tử cacbon có thể di chuyển vào đúng vị trí như xếp hàng. Nghiên cứu được mô tả chi tiết trên tạp chí Small.

Đất cấp nước

Photo

Với đất cấp nước, khoảng 0,1 đến 1 kg đất có thể cung cấp đủ nước để tưới cho khoảng một mét vuông đất nông nghiệp tùy vào giống cây được trồng trên mảnh đất đó. Ảnh: Đại học Texas tại Austin

Các kỹ sư tại Đại học Texas tại Austin (Mỹ) đã chế tạo ra một loại đất mới có thể hấp thụ hơi nước trong không khí và cung cấp cho cây trồng.

Đất có thể tự tưới nước cho mình – phát minh này ra đời không phải vì người nông dân lười tưới cây mà nhằm giúp những người nông dân ở những nơi khan hiếm nước hoặc khó tưới tiêu. Guihua Yu – Giáo sư khoa học vật chất và cũng là đồng tác giả của tờ tạp chí ACS Materials Letters chia sẻ: “Việc mở ra cơ hội canh tác tại những nơi khó xây dựng hệ thống thủy lợi và điện năng là rất quan trọng trong bối cảnh tài nguyên nước ngày càng trở nên khan hiếm”.

Loại đất này ra đời từ một loại gel có khả năng siêu hấp thụ. Vào ban đêm, khi không khí trở nên lạnh và ẩm, đất sẽ hấp thụ độ ẩm trong không khí và giải phóng chúng vào ngày tiếp theo khi nhiệt độ tăng cao. Yu và nhóm nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm trên các mảnh đất đặt trên mái các căn nhà ở Texas. Họ đã nhận thấy rằng khoảng 0,1 đến 1 kg đất (tùy vào từng loại cây trồng) có thể cung cấp đủ nước để tưới cho khoảng 1 mét vuông đất nông nghiệp. Nông nghiệp có thể không phải là ngành duy nhất được hưởng lợi từ công nghệ này. Các nhà nghiên cứu cho rằng, nó có thể được sử dụng để làm mát các tấm pin mặt trời, trung tâm dữ liệu hoặc hỗ trợ cung cấp nguồn nước uống.

Biến chất thải thành dầu diesel sinh học

Photo

Bọt xốp gốm được phóng đại 20,000 lần. Ảnh: Đại học RMIT.

Các nhà nghiên cứu tại đại học RMIT (Úc) đã phát triển thành công một phương pháp có thể biến dầu ăn thừa và các rác thải nông nghiệp thành dầu diesel sinh học cũng như các sản phẩm có giá trị cao khác với mức chi phí thấp.

Hiện nay, các quy trình để chuyển đổi nguyên liệu thô như phế liệu và dầu thành nhiên liệu có thể sử dụng được chỉ có thể xử lý nguyên liệu thô chứa dưới 2% chất ô nhiễm. Chính vì vậy, các chất thải phải trải qua một quá trình làm sạch tốn rất nhiều năng lượng. Trong khi đó, quy trình do các nhà nghiên cứu ở Đại học RMIT phát triển có thể xử lý nguyên liệu thô chứa tới 50% chất ô nhiễm. Theo một thông cáo báo chí của RMIT, quy trình này hiệu quả đến mức “có thể tăng gấp đôi năng suất của các quy trình sản xuất để biến các rác thải như phế liệu thực phẩm, nhựa vi sinh và lốp xe cũ thành các tiền chất hóa học có giá trị cao. Các tiền chất hóa hoc này được sử dụng để sản xuất thuốc, phân bón đến bao bì phân hủy sinh học”.

Được giới thiệu trong Nature Catalysis, quy trình dựa vào các bọt xốp gốm bé xíu chứa một số thành phần chuyên dụng. Các bọt xốp này có kích thước mỏng hơn gấp 100 lần so với một sợi tóc. Khi các phân tử đi vào bọt xốp gốm này, chúng sẽ phải đi ra các lỗ nhỏ dần và trải qua hai phản ứng hóa học. Nhà nghiên cứu Karen Wilson chia sẻ rằng quy trình được lấy cảm hứng từ tự nhiên: “Phương pháp này được lấy cảm hứng từ enzym – chất xúc tác tự nhiên, từ đó phát triển một cách mạnh mẽ và chính xác nhằm thực hiện nhiều phản ứng trong một trình tự nhất định. Nó giống như việc có một dây chuyền sản xuất kích thước nano cho các phản ứng hóa học, tất cả được đặt trong một hạt xúc tác siêu nhỏ và siêu hiệu quả”.

Xét nghiệm máu để kiểm tra chủng kháng kháng sinh

Photo

Các dụng cụ khác nhau cho cuộc thử nghiệm vi khuẩn kháng kháng sinh được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại đại học Brigham Young. Ảnh: Claire Moore/BYU.

Một nhóm liên ngành của đại học Brigham Young University đã phát triển một thử nghiệm có thể phát hiện sự tồn tại của vi khuẩn kháng kháng sinh trong máu trong chưa đầy 1 tiếng đồng hồ.

Ở phạm vi rộng, vi khuẩn kháng kháng sinh là một khủng hoảng y tế lớn. Với bệnh nhân, chúng chính là một mối đe dọa sức khỏe nghiêm trọng, nhân lên nhanh trong cơ thể và có thể gây chết người. Tuy vậy, các phương pháp kiểm tra hiện tại có thể mất đến 24 giờ hoặc lâu hơn mới có kết quả. Aaron Hawkins – Giáo sư kỹ thuật điện và máy tính đồng thời là đồng tác giả của một nghiên cứu mới trên tạp chí Lab on a Chip cho biết: “Khi bạn đang khám bệnh, thời gian cũng dần trôi qua. Mỗi giờ không được điều trị trôi đi, người bệnh mất 7% khả năng sống sót. Bạn cần biết rằng mình đang chống chọi với điều gì để có thể áp dụng các phương pháp điều trị phù hợp”.

Như trong tạp chí đã chỉ ra, phương pháp này liên quan đến một con chip. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu sẽ lấy mẫu máu và phân lập vi khuẩn, sau đó lấy DNA của vi khuẩn. DNA được đưa qua một kênh chất lỏng trên một vi mạch, nơi một tín hiệu huỳnh quang sẽ cho biết sự hiện diện của các chủng kháng kháng sinh. Điều quan trọng là con chip có thể kiểm tra sự hiện diện của nhiều chủng kháng kháng sinh khác nhau cùng một lúc. Các nhà nghiên cứu lên kế hoạch để lắp con chip vào một chiếc hộp dùng một lần với giá thành rẻ và có thể sử dụng được trong bệnh viện.

Kỹ thuật in tim 3D đầu tiên

Lần đầu tiên các kỹ sư tại đại học Carnegie Mellon tạo thành công mô hình tim người đúng kích thước thật được in 3D sinh học. Đây là một thuận lợi với các bác sĩ, bác sĩ phẫu thuật và các nhà nghiên cứu.

Các bệnh viện lớn thường được trang bị các mô hình in 3D của cơ thể bệnh nhân giúp bác sĩ phẫu thuật giải thích với bệnh nhân và lên kế hoạch cho cuộc phẫu thuật thực tế. Tuy nhiên, các mô hình này được tạo bởi nhựa cứng hoặc cao su. Quả tim của nhóm giáo sư Feinberg được làm từ vật liệu polymer tự nhiên rất mềm gọi là alginate, mang đến tính chất tương tự như mô tim thật. Feinberg chia sẻ: “Chúng tôi đã có thể xây dựng các mô hình không chỉ giúp lập các kế hoạch trực quan mà còn cho phép thực hành thực tế. Các bác sĩ phẫu thuật có thể thao tác và nhận được các phản ứng như thật từ các mô hình, do đó, khi vào phòng phẫu thuật, họ sẽ có các chuẩn bị trước với tất cả các tình huống”. Đây là một bước đệm giúp các nhà nghiên cứu tiến gần hơn đến mục tiêu lâu nay là hoàn chỉnh các cơ quan nội tạng của con người.

Theo một bản tin của CMU, kỹ thuật này được gọi là FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels), liên quan đến việc đưa dữ liệu MRI vào một máy in 3D được chế tạo đặc biệt, sau đó “dùng một mũi kim để tiêm mực sinh học vào một bồn chứa hydrogel mềm, hỗ trợ khi in. “Sau khi hoàn thành, một tác dụng đơn giản của nhiệt sẽ khiến hydrogel tan chảy, chỉ để lại vật phẩm được in sinh học 3D”.

Categories