Vi hạt tổng hợp phức tạp nhất trên Trái đất

Nhóm nghiên cứu từ Đại học Michigan, Mỹ tạo ra các hạt vàng-cysteine siêu nhỏ lấy cảm hứng từ thiên nhiên với cấu trúc gai xoắn vô cùng phức tạp.

Loại vi hạt mới là một quả cầu có kính cỡ chỉ vài micromet (µm), hay vài phần triệu milimet, cấu thành từ rất nhiều gai nhọn có hình dạng khác nhau nhưng đều xoắn theo cùng một hướng. Nó được tổng hợp dựa trên các hạt phức tạp nhất trong tự nhiên, bao gồm phấn hoa, tế bào miễn dịch, virus và đặc biệt là tảo coccolithophore có gai.

Vi hạt vàng-cysteine. (Ảnh: Đại học Michigan).

Các nhà khoa học, do Giáo sư kỹ thuật Nicholas Kotov từ Đại học Michigan dẫn đầu, đã phát triển vi hạt từ các tấm vàng sulfua kích thước nano (1 nm = 0,001 µm). Mỗi tấm đều được bao phủ bởi một lớp cysteine - loại axit amin có hai dạng hình ảnh phản chiếu. Cysteine khiến một số tấm vàng sulfua xoắn theo chiều kim đồng hồ, trong khi một số khác xoắn ngược chiều kim đồng hồ.

Nhóm nghiên cứu sau đó sử dụng các phân tử tích điện để lắp ráp các gai xoắn này thành nhiều quả cầu khác nhau và nhận thấy vi hạt phức tạp nhất chính là những hạt có tất cả gai xoắn theo cùng một hướng.

Các thử nghiệm cho thấy vi hạt vàng-cysteine phân tán rất nhanh trong hầu hết chất lỏng, giống như phấn hoa, với cấu trúc phức tạp cho phép các hạt không bị dính vào nhau. Bên cạnh đó, chúng còn có khả năng hấp thụ ánh sáng tia cực tím và phát ra ánh sáng phân cực hình tròn có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Với tính chất cơ học và quang học độc đáo, loại hạt tổng hợp mới hứa hẹn có thể giúp các nhà khoa học tạo ra những hỗn hợp chất lỏng ổn định hơn, làm tăng hiệu quả của phản ứng hóa học và cải tiến một loạt công nghệ liên quan đến điện tử, quang học hay cảm biến sinh học.