Buzz
Một nghiên cứu mới được lấy cảm hứng từ 'kim cương nano' được phát hiện trên các khối băng lớn như Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm nhựa và biến đổi nhựa trong đại dương một cách đáng kể.
Các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ở Đức gần đây đã sử dụng tia laser siêu mạnh để phá hủy nhựa rẻ tiền, tạo ra những 'viên kim cương nano' và phát hiện một loại nước mới kỳ lạ.
Sử dụng tia laser quang học có công suất cao, các nhà khoa học đã làm nổ một mảnh nhựa polyethylene terephthalate (PET) - loại nhựa được sử dụng trong chai nước và nước ngọt - sau đó làm nóng nhựa lên khoảng 10.000 độ F (5.537 độ C) trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn, chỉ một phần tỷ một giây.
Kết quả là nhiệt độ cực cao đã tạo ra áp suất mạnh hơn hàng triệu lần so với áp suất trong bầu khí quyển của Trái Đất, nén nhựa và phá hủy cấu trúc phân tử của nó một cách hiệu quả. Các nguyên tử carbon trong nhựa bắt đầu kết tinh, để lại chỗ cho hydro và oxy trôi ra ngoài qua mạng tinh thể.
Các nguyên tử carbon kết tinh đã tạo thành các viên kim cương nano có kích thước nhỏ đến phần tỷ mét, trong khi hydro và oxy biến thành 'nước siêu băng' hay 'băng siêu cao cấp'. Tạp chí Quanta mô tả nước này là một dạng băng đen, nóng chảy cực kỳ và được cho là dạng phổ biến nhất của nước trong vũ trụ. Theo tạp chí New Scientist, loại nước này có khả năng dẫn điện tốt hơn nhiều lần so với nước thông thường.
Dominik Kraus, một trong các tác giả của nghiên cứu, đã giải thích rằng trong các ứng dụng thực tế, kim cương nano có thể được sử dụng để chuyển đổi carbon dioxide thành các khí khác và đưa thuốc vào cơ thể con người.
Trong tương lai, theo Kraus, kim cương nano cũng có thể được sử dụng như một loại 'cảm biến lượng tử siêu nhỏ và rất chính xác cho nhiệt độ và từ trường, mang lại nhiều ứng dụng mới trong tương lai'.
Ứng dụng thực tiễn nhất của kỹ thuật này là giúp giảm ô nhiễm nhựa bằng cách biến đổi nhựa thành kim cương nano, tạo động lực tài chính cho việc dọn sạch nhựa từ đại dương.
Một nhà nghiên cứu khác, Siegfried Glenzer, từ Máy gia tốc Quốc gia SLAC ở California, cho biết trước đây đã có nỗ lực tạo ra kim cương nano trong môi trường thí nghiệm, nhưng điều kiện cực kỳ phức tạp và kết quả không thành công.
Thí nghiệm mới này đã tạo ra kim cương ở áp suất thấp hơn nhiều, mở ra cơ hội thu hoạch kim cương nano cho các nhà nghiên cứu.
Thí nghiệm cũng giúp các nhà khoa học hiểu thêm về bản chất của các hành tinh lớn như Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương, vốn có điều kiện kỳ lạ thường gây khó khăn cho các nhà nghiên cứu.
Tương tự như nhựa PET, bên trong các tảng băng khổng lồ cũng chứa oxy, carbon và hydro. Tuy nhiên, áp suất bên trong chúng chưa bao giờ đủ mạnh để tạo ra kim cương nano.
Thí nghiệm mới đã chứng minh rằng kim cương nano có thể đã hình thành ở lõi của các khối băng khổng lồ, nơi có nhiệt lượng đủ mạnh để gây ra phản ứng tương tự như tia laser làm với nhựa PET, tạo ra 'mưa kim cương' bên trong các hành tinh khí khổng lồ.
Glenzer cho biết: 'Có khả năng kim cương có mặt khắp nơi trên các hành tinh khí khổng lồ. Nếu chúng tồn tại ở áp suất thấp hơn những gì chúng ta biết trước đây, điều đó có nghĩa là chúng có thể tồn tại trong Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương và một số mặt trăng khác như Titan'.
Việc kim cương di chuyển bên trong Sao Hải Vương có thể tạo ra ma sát, giải thích cho nhiệt độ cao của hành tinh, trong khi nước siêu băng trên Sao Thiên Vương có thể tạo ra dòng điện, làm cho từ trường của nó có hình dạng kỳ lạ.
Mặc dù các lý thuyết này vẫn chưa được chứng minh, nghiên cứu mới đã cung cấp bằng chứng cho thấy kim cương nano và nước siêu băng đang hình thành tự nhiên trên Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương.
Kraus tin rằng lý thuyết này có thể được xác nhận trong vòng 10 năm tới hoặc lâu hơn, khi một tàu thăm dò của NASA được phóng lên Sao Thiên Vương.
(Tham khảo: Allthatsinteresting; Live Science; New Scientist; Quanta)
