(Dân trí) - Siêu vật liệu do giáo sư Omar Yaghi (Mỹ) chế tạo có thể chuyển CO2 thành nhiên liệu hoặc lấy nước từ không khí, qua đó giải bài toán về phát thải khí CO2.
Giải bài toán CO2 với vật liệu chỉ 1 gram có thể che phủ cả một sân bóng?
Siêu vật liệu do giáo sư Omar Yaghi (Mỹ) chế tạo có thể chuyển CO2 thành nhiên liệu hoặc lấy nước từ không khí, qua đó giải bài toán về phát thải khí CO2.
Biến đổi khí hậu đã và đang gây ra những tác động thảm khốc, làm thay đổi cuộc sống của con người. Chưa bao giờ trong lịch sử, chúng ta chứng kiến Sahara - sa mạc lớn nhất thế giới với nhiệt độ có thể lên tới 58 độ C bị phủ đầy trong tuyết trắng. Hay nhiệt độ cao nhất trong lịch sử tại châu Âu vừa được ghi nhận tại Italia với mức nhiệt lên đến gần 50 độ C. Ước tính, mỗi đứa trẻ sinh ra hiện tại sẽ hít phải lượng khí CO2 gấp đôi so với trước đây...
Tuyết rơi trên những đụn cát ở sa mạc Sahara (Ảnh: AP).
Tại Hội nghị lần thứ 26 các Bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu (COP26) ở Glasgow, Anh, nhằm cố gắng hạn chế nhiệt độ tăng lên 1,5 độ C và tránh những tác động thảm khốc nhất của biến đổi khí hậu.
Để làm được như vậy, các nhà khoa học cho biết, lượng khí thải CO2 phải giảm bằng 0 vào năm 2050. Đây liệu có phải là điều bất khả thi, trong bối cảnh mà dự báo tổng lượng khí thải toàn cầu trong năm nay có thể vẫn duy trì ở mức 36,4 tỷ tấn CO2.
Trong lúc thế giới đang đau đầu với những giải pháp để giảm lượng phát thải CO2 ra môi trường, thì một nhà nghiên cứu dường như đã tìm ra câu trả lời cho bài toán hóc búa. "Khi không thể dùng những thứ sẵn có, chúng ta phải đi tìm một điều mới mẻ". Và đó chính là cách mà GS. Omar Yaghi (Mỹ) chế tạo ra siêu vật liệu MOF.
Từ hình ảnh một phân tử trên cuốn sách
...tới phát minh làm thay đổi nhân loại
Omar M. Yaghi sinh ngày 9/2/1965 ở Amman, Jordan trong một gia đình tị nạn từ Palestine. Sinh ra và lớn lên trong một gia đình đông con nên cuộc sống với ông rất khó khăn. Gia đình ít được sử dụng nước sạch, thậm chí không có điện để dùng. Vì vậy, đối với ông, điện và nước sạch luôn là điều gì đó rất xa vời và luôn là ước mơ lớn trong suốt những ngày tháng sống cuộc đời của dân tị nạn tại Jordan.
Năm 1975, khi Omar Yaghi 10 tuổi, ông lần đầu tiên bắt gặp những hình ảnh về các phân tử trong một cuốn sách ở thư viện của nhà trường. Với ông, nó bí ẩn nhưng thực sự rất đẹp. Nhìn những bức ảnh đó, Yaghi cảm thấy luôn có một bí mật tuyệt vời ẩn chứa bên trong, nhưng ông chưa thể hiểu hết được và rất muốn khám phá chúng.
GS. Omar Yaghi trên tay mô hình vật liệu MOF tại buổi Talkshow ngày 21/1 (Ảnh: VinFuture).
"Đó là khởi điểm tình yêu của tôi dành cho hóa học và vật liệu", GS. Omar Yaghi chia sẻ. Đối với ông, việc tìm ra vật liệu mới có tên MOF giống như giấc mơ thành hiện thực. Thực tế thì cho đến tận bây giờ, Yaghi vẫn chưa thể tin rằng mình đã làm điều có ý nghĩa lớn như vậy. "Tôi đến với hóa học vì vẻ đẹp của vật liệu, phân tử thay vì giải quyết những bài toán lớn lao. Nhưng rồi rốt cuộc, tôi đã gián tiếp tạo ra một loại vật liệu góp phần giải quyết vấn đề của thế giới".
Tính đến nay, GS. Yaghi là nhà hóa học được trích dẫn nhiều thứ hai trên thế giới (2000-2010) và được xếp ở vị trí thứ 2 trong danh sách 100 nhà hóa học hàng đầu thế giới của thập niên qua. Trong suốt sự nghiệp lẫy lừng của mình, ông nhận rất nhiều giải thưởng, trong đó có Huy chương của Hiệp hội Nghiên cứu Vật liệu, Giải thưởng của Hiệp hội Hóa học Mỹ về Hóa học Vật liệu, Giải thưởng Quốc tế King Faisal về Khoa học, Giải thưởng Khoa học Thế giới của Albert Einstein, Giải thưởng Aminoff của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia và Giải Wolf về Hóa học…
Siêu vật liệu nặng 1 gram
...nhưng có thể che phủ cả một sân bóng
MOF (viết tắt của "Metal-organic framework" - Tạm dịch: "khung kim loại-hữu cơ"), thật ra là một loại hợp chất bao gồm magie, alumi với các phân tử hữu cơ để tạo thành một cấu trúc tinh thể xốp, chắc chắn và có dạng lưới 3D để chứa khí và chất lỏng.
Từ vật liệu MOF, chúng ta có khả năng lưu giữ các khí mà con người không muốn xả thẳng ra môi trường như CO2, hoặc dùng để lưu giữ các loại khí làm nhiên liệu cho xe ô tô…
Để làm được điều này, theo chia sẻ của GS. Yaghi, loại vật liệu này có liên kết mạnh mẽ, mắt thường không nhìn được, nhưng ở góc độ phân tử, khi dùng kính hiển vi, có thể thấy rất nhiều lỗ rỗng. "Chúng ta có thể sử dụng hóa chất để lọc, loại bỏ CO2 trong không khí rồi đưa vào lỗ rỗng này. Từ đó, có thể chuyển CO2 thành nhiên liệu hoặc lấy nước trong không khí", GS. Yaghi lý giải.
Điều thú vị ở vật liệu này đó là chúng có trọng lượng rất nhẹ. Ước tính, chỉ 1 gram vật liệu MOF đã có diện tích bề mặt tương đương với một sân bóng đá, tức là lên đến hàng nghìn mét vuông.
Vật liệu MOF hứa hẹn sẽ có nhiều đóng góp cho nhân loại (Ảnh: VinFuture).
Nhờ tính chất độc đáo này, việc dùng các bình chứa vật liệu MOF bên trong sẽ tăng đáng kể (tới hàng chục lần) khả năng lưu trữ các loại khí này so với bình thông thường. Chính bởi lý do đó, MOF được xem như là vật liệu của tương lai, có khả năng tạo nên những thay đổi mang tính cách mạng đối với những lĩnh vực quan trọng như năng lượng, bảo vệ môi trường, y tế...
Một ứng dụng khác nữa của vật liệu này là ở hoang mạc, hay các vùng có khí hậu khắc nghiệt. Tại đây, chúng ta có thể dùng MOF để khai thác nước trong không khí, bởi luôn có một tỷ lệ hơi ẩm nhất định.
Từ ứng dụng trong mô hình thực tế, siêu vật liệu này đã giúp tạo ra đến 2,8 lít nước chỉ trong 12 giờ và có thể hoạt động trong điều kiện độ ẩm thấp tới 20%. GS. Yaghi cho biết hệ thống do họ phát triển có thể giúp mọi người sống sót ở những nơi thiếu nước trầm trọng như sa mạc.
"Xuất thân từ 1 gia đình người tị nạn, tôi thấy cơ hội tôi thành công rất ít ỏi và cách vượt qua khó khăn này không chỉ là làm việc chăm chỉ mà còn biết nói không với người bảo chúng ta rằng "Không ổn đâu", GS. Yaghi chia sẻ. "Và quan trọng là chúng ta hãy quan sát xung quanh, chúng ta sẽ có cách nhìn nhận tốt hơn mọi người. Những cơ hội nhỏ vẫn có thể là cơ hội cho sự thành công."
Những cống hiến của Giáo sư Yaghi, cả về lý thuyết và thực nghiệm, đã thúc đẩy việc phát triển vật liệu mới để ứng dụng trong năng lượng sạch, tách hydrocacbon, sản xuất nước sạch, xúc tác và gần đây là điện tử. Hội đồng Văn hóa Thế giới ghi nhận vai trò đi đầu của giáo sư Yaghi trong nghiên cứu siêu vật liệu mới cùng với cam kết phát triển các giải pháp cho các vấn đề đe dọa sự bền vững của thế giới. Đây không chỉ là một hướng đi quý giá cho nhân loại mà còn nó cũng truyền cảm hứng cho các thế hệ tương lai.
GS. Omar Yaghi chiến thắng giải VinFuture tối ngày 20/1 (Ảnh: Nguyễn Nguyễn).
Cũng nhờ thành tựu đột phá này, GS. Omar Yaghi mới đây đã chiến thắng và giành giải Đặc biệt tại Giải thưởng Khoa học toàn cầu VinFuture. Với cá nhân ông, đây là sự vinh danh tuyệt vời cho các nhà khoa học trong lĩnh vực vật liệu, nhưng ông đồng thời cho rằng, công lao không thuộc về 1 người, mà nó cần có sự chung tay của cả một cộng đồng. "Tôi chỉ mở ra cánh cửa. Để phát triển, chúng ta cần sự chung tay của nhiều người", GS. Omar Yaghi cho biết.
Với các nhà khoa học trẻ, GS. Yaghi nhắn nhủ: "Hãy mơ và mơ thật lớn! Đừng để bất kì điều gì cản bước bạn. Cuộc sống có nhiều căng thẳng, đẩy ta đi xa khỏi đam mê. Nhưng hãy cứng đầu, ngoan cố, trung thực trong niềm đam mê ấy. Đó là điều không gì có thể thay thế được".
