Vật liệu dạng gel có rất nhiều ứng dụng, đặc biệt trong hóa học và y học. Nhưng đôi khi, tính hữu dụng loại vật liệu này bị hạn chế bởi bản chất và rối loạn tự nhiên vốn có của nó. 

Mới đây, các nhà nghiên cứu của Viện Vật lý chất rắn, Trường Đại học Tokyo (Nhật Bản) đã tìm ra cách sản xuất một loại gel mới, có thể khắc phục hạn chế này.

Loại gel mới này cũng dễ uốn nắn và thích nghi giống như gel hiện có, nhưng có cấu trúc trật tự hơn. Đây là phát hiện giúp mang lại một loạt các ứng dụng mới trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Khi nhắc đến gel, chúng ta thường nghĩ đến một thứ gì đó mềm và nhớt giống như chất có trong mỹ phẩm hoặc bên trong một tấm nệm mút. Nhưng về phương diện nghiên cứu khoa học, các hiểu biết về gel thường cụ thể hơn.

Nói một cách chính xác, gel là mạng lưới polymer ba chiều - chuỗi phân tử - với các lỗ chân lông siêu nhỏ ở giữa các sợi hóa học này. Bản chất và sự sắp xếp của các polymer này tạo ra các chức năng khác nhau của gel, có các ứng dụng phổ biến như lọc hóa chất hoặc phân phối thuốc.

Việc tạo ra các gel mạng polymer rất khó kiểm soát, vì vậy chúng thường rất rối loạn nên cấu trúc của chúng thường không ổn định hoặc bị khiếm khuyết. Các gel này được cho là hỗn tạp, không đồng nhất, có nghĩa là hình dạng của chúng rất khác nhau về mặt cấu trúc.

Tuy nhiên, mới đây Giáo sư Xiang Li và cộng sự (Viện Vật lý chất rắn, Trường ĐH Tokyo) đã tìm thấy một phương pháp mới nhằm duy trì tính trật tự cao trong khi chế tạo các gel polymer. Kết quả nghiên cứu cho thấy một loại gel đồng nhất, là loại có cấu trúc bền vững, mang lại nhiều lợi ích và có độ xốp cao có thể uốn nắn được.

Theo chia sẻ của Giáo sư Li: “Chúng tôi đã chứng minh rằng việc tổng hợp một mạng lưới gel đồng nhất thực sự khá dễ dàng. Đầu tiên, chúng tôi gói chặt một số polymer có hình dạng của ngôi sao lại với nhau, bỏ chúng trong một dung môi và cho thêm một số hóa chất.

Khi được kích hoạt, các hóa chất sẽ kết hợp các plolymer ngôi sao này lại với nhau. Sau đó, chúng tôi kích hoạt các hóa chất kết nối hoặc liên kết ngang một cách có kiểm soát. Cách này giúp mang lại một mạng lưới gel polymer có trật tự hơn, so với bình thường”.

Quá trình chế tạo, được dựa trên khái niệm gọi là sự thẩm thấu liên kết, rất hiệu quả đối với việc tạo ra các mạng gel có trật tự. Trước đây, các nhà khoa học từng tìm thấy một loại gel mới có chứa những rối loạn và khiếm khuyết, tuy nhiên nó không chứa những đặc tính quan trọng.

Tuy vậy, đó là bước khởi đầu mang lại khám phá mới mẻ về gel, dẫn đến nhiều nghiên cứu sâu và tiến bộ hơn.

Cũng theo Giáo sư Li: “Các mạng lưới gel linh hoạt, có trật tự có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Chẳng hạn như, chúng được dùng cho các bộ lọc hóa học có ứng dụng cao, các cảm biến linh hoạt, các bộ truyền máy móc cơ khí, phóng thích thuốc có kiểm soát và thậm chí cả sợi quang siêu âm.

Chúng tôi muốn khuyến khích các chuyên gia y tế dựa trên cơ sở này để tìm ra những phương pháp khác nhằm tổng hợp các gel polymer mới, từ những gì mà chúng tôi đã bắt đầu nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu của chúng tôi là rất cụ thể, để tạo nền tảng những thử nghiệm có tính tổng quát hơn”.

Trường Thi (tổng hợp)

Xem thêm