Tháng 04, 2018
Thứ sáu
Thứ Bảy, ngày 21/10/2017 15:27 PM (GMT+7)

Hai thành tựu mới: Tạo ra vật liệu từ DNA và chế tạo pin siêu rẻ

Pin siêu rẻ sẽ thống lĩnh thị trường năng lượng sạch trong tương lai? Vật liệu mới có nguồn gốc từ DNA có thể ứng dụng trong lĩnh vực y tế? Đây là hai trong số những thành tựu đáng quan tâm gần đây của các nhà nghiên cứu.

Pin siêu rẻ từ natri

Một nhóm các nhà nghiên cứu ở Trường Đại học Stanford vừa chế tạo pin làm từ natri thay vì sử dụng pin lithium-ion. Pin mới có giá rẻ hơn nhưng vẫn hoạt động hiệu quả không thua kém pin cũ.

Phát minh mới này sẽ đặt thêm một viên gạch để chúng ta xây dựng một tương lai chỉ gồm những năng lượng có thể tái tạo được. Pin natri có thể lưu trữ cùng một lượng năng lượng như pin lithium nhưng giá của nó lại rẻ hơn đến 80%. Trong quá khứ, đã có nhiều nhà nghiên cứu tạo ra pin làm từ natri, nhưng chưa có loại nào đáp ứng cả về mặt chi phí lẫn hiệu quả như nghiên cứu mới.

Kỹ sư hóa học Zhenan Bao – thành viên của nhóm nghiên cứu, cho biết: "Không thứ gì có thể vượt mặt lithium trong hiệu suất hoạt động nhưng lithium lại hiếm và rất đắt đỏ. Vì vậy, chúng tôi đã phát triển loại pin mới có hiệu suất cao với chi phí thấp dựa trên các nguyên tố dồi dào như natri."

Pin hoạt động nhờ sự liên kết của natri với một hợp chất gọi là myo-inositol – đây là một hợp chất hữu cơ có trong các sản phẩm gia đình như sữa bột trẻ em. Và cũng dồi dào như natri, myo-inositol có thể được chiết xuất dễ dàng từ ​​cám gạo hay được tìm thấy trong các sản phẩm phụ từ quá trình xay xát ngô. Đây chính là lý do khiến pin natri rẻ đến bất ngờ.

Khả năng lưu trữ năng lượng là yếu tố thiết yếu trong cuộc cách mạng năng lượng sạch. Các nguồn năng lượng có thể tái tạo như năng lượng mặt trời và gió có nhược điểm là thường phụ thuộc vào các yếu tố môi trường không thể đoán trước được. Còn pin thì có khả năng lưu trữ nhiều điện năng khi điều kiện thuận lợi và được lưu trữ để sử dụng lâu dài khi điều kiện tự nhiên trở nên bất lợi.

Hai thành tựu mới: Tạo ra vật liệu từ DNA và chế tạo pin siêu rẻ - 1

Pin siêu rẻ từ natri (Ảnh: Internet)

Pin natri giá rẻ sẽ mở ra cơ hội tiếp cận với các nguồn năng lượng sạch ở nhiều khu vực khó khăn, những nơi không đủ khả năng tài chính để mua pin lithium-ion.

Nghiên cứu này mới chỉ tập trung vào việc so sánh hiệu quả về chi phí và hiệu suất, chứ chưa đề cập đến những vấn đề khác như: độ lớn của pin ion natri là bao nhiêu để có thể lưu trữ năng lượng bằng pin lithium-ion? Mặc dù vẫn còn một chặng đường dài phía trước để đưa pin natri ra thị trường, nhưng nhóm nghiên cứu vẫn rất lạc quan về tương lai của loại pin mới.

Sản xuất vật liệu mới từ DNA

Hai nhà khoa học Floyd Romesberg và Tingjian Chen từ Viện Nghiên cứu The Scripps (TSRI) đã sử dụng những tiến bộ gần đây trong kỹ thuật chỉnh sửa gen để tạo vật liệu mới từ DNA. Theo đó, các nucleotide DNA sau khi bị biến đổi về mặt hóa học sẽ tạo thành nhiều hợp chất hữu ích. 

Trước đây, phòng thí nghiệm của ông Romesberg đã từng tạo ra một enzyme polymezara DNA (enzyme tham gia chính vào quá trình nhân đôi DNA) có khả năng sao chép DNA đã biến đổi giống như DNA tự nhiên trong cơ thể người. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu chỉ sửa đổi DNA bằng cách gắn các phân tử fluorine hoặc methoxy vào nucleotide. Trong khi đó, nghiên cứu mới có nhiều sửa đổi hơn, đặc biệt mỗi sửa đổi lại có những ứng dụng hữu ích khác nhau.

Một trong những sửa đổi đó là bổ sung một nhóm azido vào DNA bằng cách sử dụng một loạt các kỹ thuật được gọi là “click chemistry”. Sau đó, các nhà hóa học có thể gắn các phân tử khác vào DNA thông qua nhóm azido này. DNA sau đó được phóng to lên nhờ phương pháp được gọi là phản ứng chuỗi polymeraza. Thành phẩm sẽ được tiếp xúc với nước, và tạo thành hydrogel.

Các nhà nghiên cứu rất bất ngờ với kết quả này. Hydrogel có nhiều ứng dụng tiềm năng, từ việc phân phối thuốc đến việc nuôi cấy các tế bào trong không gian ba chiều. Tuy nhiên, quy trình sản xuất ra hydrogel gặp nhiều khó khăn, và phương pháp mới do TSRI phát triển đã thay đổi điều đó.

Các nhà nghiên cứu dự định tiến hành những nghiên cứu sâu hơn nhằm ứng dụng hydrogel vào những mục đích y khoa hữu ích. Họ cũng lên kế hoạch sửa đổi thêm nhiều DNA bằng cách sử dụng polymeraza.

Ông Floyd Romesberg – giáo sư hóa học tại TSRI, cho biết: "Vật liệu làm từ DNA có một số đặc tính độc đáo. Bằng việc phát hiện ra phương pháp mới để sửa đổi và sao chép DNA, chúng ta thực sự có thể bắt đầu khám phá một số ứng dụng tiềm năng của nó."

Bích Trâm (Futurism)

Tin đọc nhiều

Cách khôi phục lại các ứng dụng đã xóa trên Android Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn hoàn toàn có thể phục hồi...
Khắc phục lỗi không thể download các tập tin trên mạng Nếu bạn gặp hiện tượng khi nhấn vào liên kết để tải về một...
Sinh viên sáng chế máy khắc CNC phục vụ du lịch Xuất phát từ một đợt thực tập tại nhà máy đóng tàu, một nhóm...
Sao Thiên vương có mùi kinh khủng Đó là mùi giống như trứng thối và điều này thật sự không...