Các nhà khoa học đã tổng hợp thành công các vi hạt phức tạp nhất trên thế giới với cấu trúc rắc rối hơn các hạt có liên quan trong tự nhiên.

Loại hạt này được tạo thành từ các gai xoắn quấn vào quả cầu giống như quả bóng kẹo cao su có đường kính chỉ vài micron hoặc một phần triệu milimét. Hạt mới có thể được sử dụng để tạo ra hỗn hợp hạt chất lỏng ổn định hơn như sơn hoặc để điều khiển ánh sáng cho máy chiếu 3D và các công nghệ quang học khác.

Khi thiết kế hạt mới, các nhà nghiên cứu đã lấy tín hiệu từ các hạt có gai nhọn phức tạp nhất của tự nhiên, bao gồm phấn hoa thực vật, tế bào miễn dịch và một số virus. Tuy nhiên, các hạt tảo và thực vật coccolithophore có gai nhọn tạo cảm hứng chính cho việc tổng hợp hạt mới.

Sau khi nghiên cứu cách để coccolithophore có gai nhọn tạo nên cấu trúc của chúng, các nhà khoa học đã mô phỏng tính phức tạp của hạt trong phòng thí nghiệm. Nhưng cho đến nay, các nhà khoa học chưa có một phương pháp thống nhất để đo tính phức tạp của vi hạt nên chưa dám chắc là đang tiến gần đúng độ phức tạp của nó.

Nhóm nghiên cứu đã đưa ra một khuôn khổ riêng để đo lường tính phức tạp của các hạt có gai nhọn. Một thành phần quan trọng của sự phức tạp là chirality, quyết định chất lượng xoắn theo các hướng khác nhau nhưng đối xứng.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra vi hạt bằng các tấm sunfua vàng có kích thước nano. Để đưa chirality vào, nhóm nghiên cứu đã phủ các tấm bằng cysteine, loại axit amin có hai dạng hình ảnh phản chiếu. Axit amin làm cho một số tấm có độ xoắn theo chiều kim đồng hồ và các tấm khác sử dụng vòng xoắn ngược chiều kim đồng hồ. Các nhà khoa học đã tạo ra những quả bóng nhỏ từ những chiếc gai vàng xoắn. Kết quả đã phát hiện thấy các hạt phức tạp nhất thực sự là những hạt được tạo ra từ các gai đều xoắn cùng hướng.

Thông qua sử dụng các tấm, các nhà khoa học đã có thể tạo ra các gai phẳng, dễ thao tác và lắp ráp hơn các gai tròn. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các phân tử tích điện để lắp ráp các gai xoắn thành các hạt lớn hơn.

Tính phức tạp của phấn hoa đảm bảo các hạt không dính vào nhau, cho phép phấn hoa phân tán hiệu quả hơn. Trong các thử nghiệm tại lab, các nhà khoa học đã tìm thấy vi hạt tổng hợp mới phân tán nhanh trong hầu hết mọi chất lỏng. Các thử nghiệm cũng cho thấy các hạt hấp thụ ánh sáng cực tím và phát ra ánh sáng nhìn thấy phân cực tròn.

Các nhà khoa học hy vọng tính chất cơ học và quang học độc đáo của các hạt mới sẽ giúp các nhà nghiên cứu cải tiến tất cả các loại công nghệ, bao gồm cảm biến sinh học, thiết bị điện tử và hiệu quả của các phản ứng hóa học.

N.P.D (NASATI), theo https://www.upi.com/Science_News/2020/04/10/Scientists-synthesize-worlds-most-complex-microparticle/8121586524350/?sl=4, 10/4/2020