Siêu vật liệu mạnh nhất hành tinh: Tăng tốc máy tính lên ngàn lần, biến silicon về "đồ cổ"
Những cống hiến trong lĩnh vực hóa học, vật lý, y học của các nhà khoa học người Liên Xô (nay là Nga) đã tạo nên những cuộc cách mạng khoa học thực sự trên thế giới.
Hai nhà vật lý học người Nga Andre Geim và Konstantin Novoselov nổi tiếng những thí nghiệm đột phá tạo ra siêu vật liệu hai chiều graphen. Công trình phát hiện ra graphen đã mang lại cho họ giải Nobel Vật lý năm 2010.
Graphen (hay graphene) là tấm phẳng dày bằng một lớp nguyên tử của các nguyên tử carbon với lai hóa sp2 tạo thành dàn tinh thể hình tổ ong. Sở dĩ người ta gọi nó là siêu vật liệu bởi graphen chỉ dày một nguyên tử nhưng cứng và mạnh hơn thép gấp 160 lần!
Nó có một khả năng vượt trội đó là dẫn điện và nhiệt rất hiệu quả. Cũng chính vì thế, giới khoa học đôi khi gọi graphen - siêu vật liệu hấp dẫn cho ngành công nghiệp điện tử - là vật liệu hứa hẹn nhất trên Trái Đất.
Trả lời phỏng vấn trên Forbes, nhà vật lý Konstantin Novoselov cho biết: "Graphen có những đặc tính mà tất cả các vật liệu khác đều thiếu. Nghĩa là, bạn có thể coi nó như một chiếc khăn ăn rồi thoải mái xoay, gập và kéo căng nó. Và dù sở hữu tính linh hoạt không thể chối cãi, graphen lại là siêu vật liệu mạnh nhất trên hành tinh."
Những đặc tínht phi thường của siêu vật liệu mới mang tính cách mạng này đã được minh họa bởi nhà vật lý người Thụy Điển Per Delsing tại lễ công bố giải thưởng Nobel. Ông nói rằng một cái võng rộng 1m2 (dày một nguyên tử) làm từ graphen sẽ đủ mạnh để một con mèo nặng 4 kg nằm trên đó. Điều kỳ diệu là chiếc võng này chỉ nặng khoảng 1 miligam - tức là chỉ nặng bằng cái râu của con mèo!
Tuy rằng graphene rất khó sản xuất đại trà nhưng các nhà khoa học chắc chắn rằng việc sử dụng graphene trong vi điện tử sẽ có thể tăng tốc độ của máy tính gấp hàng ngàn lần, do đó nó sẽ sớm làm cho thiết bị điện tử dựa trên silicon hiện tại trở nên lỗi thời!
Hai nhà vật lý Liên Xô Alexander Prokhorov (1916-2002) và Nikolai Basov (1922-2001) cùng nhà vật lý người Mỹ Charles Hard Townes (1915-2015) đã cùng nhận được giải Nobel Vật lý năm 1964 cho công trình nghiên cứu cơ bản về lượng tử ánh sáng, dẫn đến việc tạo ra tia laser và maser.
Công trình của hai nhà khoa học Alexander Prokhorov và Nikolai Basov đã đặt nền tảng cho điện tử lượng tử. Nhờ đó, các đường truyền vô tuyến và cáp quang không gian đường dài sớm trở thành hiện thực sau những nghiên cứu và phát triển thêm trong lĩnh vực điện tử lượng tử và khoa học laser.
Hai nhà vật lý Liên Xô tiếp tục nghiên cứu sâu về laser. Nếu như Alexander Prokhorov nghiên cứu ảnh hưởng của laser đến các phản ứng hóa học, thì Nikolai Basov tập trung vào việc sử dụng laser trong y học.
Nhờ có Nikolai Basov và cộng sự, y học mới có những bước tiên phong sử dụng laser trong phẫu thuật và nha khoa, cũng như trong điều trị bệnh lao và các bệnh ung thư.
Ngày nay, laser có trong rất nhiều ứng dụng trong đời sống, từ Internet cáp quang, truyền dữ liệu trong không gian đến máy quét mã vạch, công cụ trình tự DNA, hay máy cắt, máy hàn, máy phẫu thuật laser...
Trong quân đội, laser được dùng để đánh dấu, đo khoảng cách và tốc độ của mục tiêu. Còn trong lĩnh vực giải trí, laser được sử dụng trong các sân khấu như hòa âm ánh sáng.
Năm 1908, nhà vi sinh vật học Ilya Mechnikov (1845-1916) vinh dự nhận giải thưởng Nobel Y học cho công trình nghiên cứu tiên phong về hệ miễn dịch.
Ông đã phát hiện và nghiên cứu đầu tiên về sự thực bào (phagocytosis) sau khi thí nghiệm trên ấu trùng của con sao biển. Theo đó, các tế bào khỏe mạnh sẽ bắt và nuốt vi khuẩn trong tế bào rồi tiêu hóa chúng.
Trước đó, khi phát hiện thấy những tế bào khỏe mạnh hình thành chân giả và bao vây bọc lấy những vi trùng có hại rồi tiêu diệt chúng, Ilya Mechnikov đưa ra lý thuyết: Một số các tế bào bạch cầu có thể tập trung tại ví trị viêm và tiêu diệt mầm bệnh.
Tuy nhiên, lý thuyết của ông vấp phải sự hoài nghi mãnh liệt của cộng đồng khoa học (trong đó có nhà vi sinh vật học nổi tiếng người Pháp Louis Pasteur) vốn ủng hộ một lý thuyết khác vào thời điểm đó.
Cùng vào thời đó, nhà khoa học người Đức Paul Ehrlich (1854-1915) đề xướng một lý thuyết đi ngược lại với những phát hiện của Ilya Mechnikov, với những đóng góp vô cùng quan trọng cho sự phát triển của kháng huyết thanh và phương pháp chuẩn hóa huyết thanh trị liệu. Và trong gần như suốt thế kỷ 19, miễn dịch học tiếp tục phát triển theo dòng lý thuyết về kháng huyết thanh, do đó, quan điểm của Ilya Mechnikov dường như bị loại bỏ.
Tuy nhiên, về sau người ta đã phát hiện ra rằng nhiều tế bào (đặc biệt là những tế bào chịu trách nhiệm miễn dịch) thực hiện quá trình thực bào như Ilya Mechnikov đã mô tả.
Những tế bào được gắn với một số gen nhất định. Cộng đồng khoa học tiếp tục nhận ra rằng, khả năng miễn dịch bẩm sinh là tính năng chính trong tất cả các sinh vật sống.
Cuối cùng, năm 1908, cộng đồng khoa học quốc tế công nhận công trình của nhà vi sinh vật học Ilya Mechnikov và xướng tên ông trong lễ trao giải Nobel Y học năm đó.
Số người online:
Số người truy cập: