\”Chất rắn ngậm nước\” làm rung chuyển giới khoa học

Thứ Ba, 11 Tháng Bảy 2023

\”Thực vật các loại là chất rắn ngậm nước\”. Nhận định này của các nhà nghiên cứu Đại học Columbia, New York (Mỹ) đã làm chấn động giới khoa học.

Nghiên cứu mới từ Đại học Columbia phát hiện điều chưa từng có trong khoa học: Nước đóng vai trò trung tâm đối với đặc tính của các thực vật trong tự nhiên như trái thông, nấm, các loại thực vật và cây cối. Và từ đó họ lập luận rằng các loại thực vật là một “chất rắn ngậm nước\”.

Trong nhiều năm, giới khoa học thuộc lĩnh vực vật lý và hóa học tin rằng các tính chất của vật liệu rắn, về cơ bản được xác định từ các nguyên tử và phân tử mà chúng tạo thành.

Bào tử nở ra mạnh mẽ khi được thêm nước vào và co lại khi lấy nước ra – (Ảnh: SCIENCE NEWS).

Ví dụ: bản chất kết tinh của muối được quy cho sự liên kết giữa các ion natri và clorua. Tương tự như vậy, các kim loại như sắt hoặc đồng có độ bền nhờ các liên kết kim loại giữa các nguyên tử tương ứng của chúng. Nguyên tắc này cũng áp dụng cho các chất như nấm, vi khuẩn, gỗ.

Từ những ứng xử lạ lùng của bào tử

Những phát hiện mới xuất hiện từ nhóm nghiên cứu của giáo sư Ozgur Sahin, khoa sinh học và vật lý, Đại học Columbia.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện hành vi kỳ lạ của bào tử, loại tế bào vi khuẩn không hoạt động trong các loại thực vật.

Theo trang tin khoa hoc Scitech Daily, trong nhiều năm, giáo sư Sahin và các sinh viên của ông đã nghiên cứu các bào tử để hiểu tại sao chúng nở ra mạnh mẽ khi được thêm nước vào và co lại khi lấy nước ra.

Và họ đã thu hút sự chú ý của giới truyền thông về việc khai thác khả năng đó để tạo ra những cỗ máy nhỏ giống như động cơ chạy bằng bào tử.

Tuy nhiên, họ vẫn không hiểu tại sao các bào tử lại hành xử như vậy. Sau nhiều năm cân nhắc những lập luận tiềm năng, giáo sư Sahin nhận ra rằng những bí ẩn mà nhóm liên tục gặp phải có thể được giải thích: Lực hydrat hóa chi phối cách nước di chuyển trong bào tử.

Kết quả của những thí nghiệm đó đã dẫn đến nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature, số tháng 6-2023: “Chất rắn hydrat hóa” .

Đặc tính của vật chất phụ thuộc lực hydrat hóa

Nhóm lập luận rằng đặc tính của nhiều vật liệu sinh học thực sự được tạo ra do nước thấm qua các vật liệu này. Nước tạo ra chất rắn và tiếp tục xác định các tính chất của chất rắn đó, trong khi vẫn duy trì các đặc tính lỏng của nó. Loại vật liệu này là “chất rắn ngậm nước\”.

Khi nước ở dạng lỏng, các phân tử của nó tạo ra sự cân bằng. Nhưng khi các phân tử hình thành vật liệu sinh học kết hợp với nước, các phân tử nước đẩy các phân tử của vật chất sinh học ra xa. Lực đẩy đó được gọi là lực hydrat hóa.

Lập luận của nghiên cứu mới này phát hiện lực hydrat hóa là thứ xác định gần như hoàn toàn đặc tính của vật chất sinh học, bao gồm cả độ mềm hay cứng của nó. Phát hiện này gây ngạc nhiên cho giới khoa học.

Giáo sư Sahin dùng cách hình tượng để diễn tả nghiên cứu: “Khi đi dạo trong rừng, chúng ta thực sự nên coi những cây cối đó như những tháp nước giữ đường và protein tại chỗ. Đó thực sự là thế giới của nước”.