Các nhà khoa học vừa vén màn thành công bí ẩn phi thường về tơ nhện – thứ vật liệu được ví là “bền hơn áo chống đạn”, tạo nên làn sóng chú ý mạnh mẽ trong ngành hàng không.

Khám phá này mở ra triển vọng phát triển các loại vật liệu siêu nhẹ, siêu bền, có khả năng ứng dụng rộng rãi trên quy mô toàn cầu.

Theo các nhà nghiên cứu, bí mật nằm ở cấu trúc phân tử đặc biệt giúp tơ nhện có độ chắc vượt thép và độ bền còn cao hơn Kevlar – loại sợi chống đạn nổi tiếng.

Phát hiện mang tính đột phá này mở lối cho việc chế tạo vật liệu mới lấy cảm hứng từ sinh học, nhẹ hơn và bền hơn, phục vụ ngành hàng không, quần áo bảo hộ, y học… đồng thời góp phần nâng cao hiểu biết về các bệnh lý thần kinh như Alzheimer, theo thông tin từ trường King's College London công bố ngày 5/2/2026.

Giải mã thành công bí mật tơ nhện được mệnh danh là “bền hơn áo chống đạn”.

Xét trên cùng trọng lượng, sợi tơ nhện có độ bền vượt trội hơn thép và còn dai hơn cả Kevlar – vật liệu thường dùng để sản xuất áo chống đạn.

Trong nhiều năm qua, giới nghiên cứu trên khắp thế giới đã nỗ lực tìm cách mô phỏng những đặc tính đặc biệt của tơ nhện. Tuy nhiên, cơ chế liên kết ở cấp độ phân tử của vật liệu này vẫn là ẩn số cho đến khi các nhà khoa học đến từ Anh và Mỹ cùng phối hợp nghiên cứu.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu thuộc King's College London (Anh) và Đại học Bang San Diego (Mỹ) đã lần đầu giải mã được "keo phân tử" – gồm hai axit amin arginine và tyrosine – yếu tố then chốt đóng vai trò chất kết dính siêu nhỏ, giúp các protein trong tơ nhện liên kết với nhau.

Khi nhện kéo tơ, các protein ban đầu tồn tại ở dạng lỏng đặc (silk dope) sẽ ngưng tụ thành từng giọt, sau đó chuyển hóa thành sợi rắn có độ bền vượt trội. Sự tương tác giữa arginine và tyrosine chính là tác nhân kích hoạt quá trình các protein kết tụ thành cụm, hình thành cấu trúc nano nền tảng tạo nên sức mạnh đặc biệt. Đáng chú ý, các tương tác này vẫn được duy trì ngay cả khi sợi tơ đã cứng lại.

Ứng dụng hàng loạt công nghệ tiên tiến để giải mã cơ chế

Nhằm làm rõ cơ chế này, các nhà khoa học đã kết hợp nhiều phương pháp hiện đại như mô hình AlphaFold3, mô phỏng phân tử và quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân – những công cụ công nghệ cao hàng đầu hiện nay.

Điểm đáng chú ý là “bí quyết” phân tử mà nhện sử dụng trong quá trình dệt tơ lại có nhiều nét tương đồng với cách các thụ thể thần kinh và hormone vận hành trong cơ thể con người.

Chính vì thế, tơ nhện không chỉ đóng vai trò nguồn cảm hứng cho các vật liệu thế hệ mới mà còn được xem như một mô hình tự nhiên lý tưởng để nghiên cứu những quá trình sinh học phức tạp. Ở nhện, sự chuyển đổi của protein từ trạng thái lỏng sang dạng đặc có cấu trúc (như β-sheet) tạo nên loại sợi bền nhất thế giới; trong khi ở con người, nếu cơ chế này rối loạn sẽ hình thành các mảng beta-sheet gây tổn hại não bộ, điển hình là trong bệnh Alzheimer.

Từ nghiên cứu này, các nhà khoa học có thể rút ra cách kiểm soát chính xác hơn quá trình tách pha và hình thành beta-sheet, qua đó mở đường phát triển các loại sợi nhân tạo bền vững, hiệu suất cao nhằm thay thế những vật liệu truyền thống nặng nề.

Trong tương lai, các loại sợi lấy cảm hứng từ tơ nhện hứa hẹn góp phần tạo ra máy bay nhẹ hơn, tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, cũng như các linh kiện hàng không và trang phục bảo hộ siêu nhẹ nhưng vẫn đảm bảo độ chắc chắn vượt trội.

Công trình nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.