Khám phá bất ngờ: Tia X chi phối sự hình thành tinh thể mới ppsx

Khám phá bất ngờ: Tia X chi phối
sự hình thành tinh thể mới
Phát hiện xương gãy, ung bướu và lỗ sâu răng, phân tích nguyên tử
trong các chất đa dạng và quét hành lí ở sân bay – nhưng ai biết chúng còn có
th+ làm cho các tinh th+ hình thành kia ch+?
Một đội gồm các nhà ở trường Đại học Northwestern vừa phát hiện thấy tia X
có thể kích hoạt sự hình thành của một loại tinh thể: những dây tóc hình trụ
tích điện sắp trật tự giống như một bó bút chì chịu tác dụng của những lực
hút, đó là cái chưa biết trong các tinh thể.
Hiện tượng tương tự có thể xảy ra tự nhiên trong sinh học, thí dụ trong các
sợi cytoskeleton của tế bào, cơ quan điều khiển sự phân chia và di trú tế bào
trong các di căn ung thư và nhiều quá trình khác.
Kết quả trên, sẽ công bố trên số ratuần này, hôm 29 tháng 1, của tạpchí
Science,mở rộngkiến thứcvề các tinh thể, chodù là từ tự nhiên, các dụngcụ
kĩ thuật hayphòng thí nghiệm, vàcũng mở ra cánh cửasử dụngtia X để điều
khiểncấu trúc của các chất hoặc phát triểnnhững
liệupháp y sinh mới lạ.
Sự hình thànhtinh thể thường dựa trên các lực hút giữa các nguyên tử hoặc
phân tử, khiến cho khámphá Northwesternhoàn toàn bất ngờ.
“Đây làmột kết quả rất hấp dẫn và lạ lùng”,phát biểucủa SamuelI. Stupp,
tác giả chínhcủa bàibáo.“Các dây tóctích điện nên người ta trông đợi chúng đẩy
nhau ra,chứ không tổ chức thành một tinh thể. Mặc dùchúng đẩy nhaura, nhưng
chúng tôi tinrằng hàng trămnghìn sợi
dây tóc trong cácbó bị bẫy lại bên trong một mạng lưới và hình thành nên
một tinhthể để trở nên bền hơn”.
Việc khám phá ra những tinh thể mới trên là điều may mắn. Mộtbuổi sáng
rất sớmtại Phòng thí nghiệm quốcgia Argonne,các thành viên thuộc đội nghiên
cứu của Stupp đã chiếu bức xạ tia X synchrotron vào một dung dịch sợi nano
peptidemà họ đang nghiên cứu. (Peptide là
những phân tử tổnghợp nhỏ có thể dùng để tạo ra nhữngchất liệu mới) Các
nhà nghiên cứu nhìn thấy dungdịch chuyển từ trongsang vẩn đục.

“Có mộtsự biếnđổi kịch tính ở cách thứccác dây tóclàm tán xạ bứcxạ”,
phátbiểu của tác giả thứ nhấtHonggangCui, một nghiên cứu sinhhậu tiếnsĩ ở
phòngthí nghiệm củaStupp.
“Tia X biến một cấu trúc mất trật tự thành cái có trật tự - một tinh thể”.
Tia X làm tăng điện tích của cácdây tóc, vàdo đó làmtăng lựcđẩy tĩnhđiện
chi phối sự kết tinh – một chồngdây tóchình lục giác. Bị bẫy trongmột mạngba
chiều,các dây tóctích điện bó lại không có khả năng thoát ra khỏi nhau.Các tinh
thể biến mấtkhi tắt tiaX đi, và chấtliệu
khôngbị phá hoại gì đáng kể bởi bức xạ tia X.
Là
một hệ quả của lực đẩy, các dây tóc nằm cách xa nhau, với khoảng cách ch
ừng 320angstrom giữa các sợi. Đặc điểm kì lạ này không tìm thấy ở những tinh
thể bình thường trong đó các phântử cách nhau chưa tới 5 angstrom.
“Có những đạidương nước bên trong tinh thể trên”, Stuppnói. “Hơn99%
cấu trúclà nước", Stupp nói.Các nhà nghiên cứu còn quansát thấy khi nồngđộ dây
tóc tíchđiện trong dung dịch caohơn, thì những tinh thể giống như vậy hình thành
tự phát mà không cần chiếutia X
vào chúng.
Phát hiện những hành tinh ngoại
nóng hơn cả ngôi sao mẹ
Một hành tinh khổng lồ với mật độ của bọt Styro là một trong những
cụm hành tinh ngoại mới do kính thiên văn Kepler của NASA phát hiện ra.
Những hành tinh này quá nóng để thích hợp cho sự sống mà chúng ta biết,
mặc dù những khám phá trên, được thực hiện trong vài tuần hoạt động đầu
tiên của chiếc kính thiên văn mới, cho thấy Kepler đang ở trên lộ trình đúng
đi tìm những người anh em của Trái đất, các nhà nghiên cứu cho biết như
vậy.
Có hơn 400 hành tinh đã được tìm thấy hiện đang quay xung quanh những
ngôi sao khác, nhưng những hành tinh cỡ Trái đất – có lẽ là những nơi thích
hợp nhất cho sự sống – vẫn còn hay lảng tránh.

Kínhthiên văn Kepler đangquay trên quỹ đạo củaNASA đượcthiết kế để
tìm kiếm chúng. Nó đã và đang chăm chú dõi theo 100.000ngôi sao kể từ tháng 4
năm 2009,tìm kiếm những dấu hiệu lumờ trong ánh sángsao tạo ra khicác hành
tinh điqua phíatrước ngôi saomẹ của
chúng. Trong sáu tuầnquan sát đầu tiên củanó, Keplerđã tìmthấy năm
hành tinhmới. Tấtcả đềulà những hành tinhkhổng lồ - bốnhành tinh nặng hơn
Mộc tinh và một hành tinh nặngcỡ chừng Hảivương tinh. Chúngđều quay xung
quanh ngôi saomẹ của chúng quá gầnnên bề
mặtcủa chúng còn nóng hơncả dung nham nóng chảy. “Nhìnvào chúng
giống như nhìn vào một lò luyện kim đang hừng hực lửa”, theo lời nhà nghiên cứu
chỉ đạo WilliamBorucki,người đã trình bày cáckết quả trẻn vào hôm thứ hairồi
tại một cuộc họp của Hội Thiên văn học
Hoa Kì ở thủ đô Washington.
Nóng và loãng
Những hành tinh mới tìm thấy đều kém đậm đặchơn so với trôngđợi dựa
trên các mô hìnhhình thànhcác hànhtinh khổng lồ từ chất khí.
Một hành tinh,tên gọi là Kepler 7b,đậm đặccỡ polystyrene.Nó rộng cỡ 1,5
lần Mộctinh, nhưngchỉ đặc cỡ một phần mười, khiếnnó là một trong những hành
tinh bị khuếch tán nhấttừng được tìm thấy từ trước đến nay.
Người ta cho rằng nhiệt là nguyên do gây ra sự sưng phù này, nhưngcơ chế
nóng lên vẫnchưa được hiểu rõ – nó có thể là bức xạ sao, sự kéogiật từ phía ngôi
sao, hoặc là cáigì đó khác.
“Chúng tôi nghĩ đây là thứ cần phải làm vớithực tế là tất cả chúng đều rất
gần vớingôi sao mẹ của chúng nhưng chúng tôi chưa tìm thấy nguyên
do’, theo lời thànhviên đội nghiên cứu, Dimitar Sasselov thuộc Trungtâm Vật lí
thiên văn Harvard-Smithsonian ở Cambridge,
Massachusetts.
Nóng hơn cả ngôi sao mẹ của chúng
Các bứcảnh chụp của Keplercũng cho thấy haivật thể còn nónghơn cả ngôi
sao mẹ của chúng,với nhiệt độ chừng 10.000o

C. Những nhiệt độ này cho thấy cácvật thể trên là những ngôi sao đã co lại
gọi là saolùn trắng.Sao lùn trắng thường lớn cỡ bằng Tráiđất, nhưng các quansát
của Keplercho thấy những vật thể trên lớn hơn nhiều – vào cỡ kích thước của Mộc
tinh.
Một lời giải thích khả dĩ là những vật thể trênlà sao lùntrắng đã mất phần
lớn khối lượng của chúng ngay từ sớm, làmgiảm đi sự kéo giật hấpdẫn
giữ cho các ngôi sao co lại, theo lời RonaldGilliland thuộc Viện Khoahọc Kính
thiên văn vũ trụ ở Baltimore,Maryland.
Mặcdù những hành tinh mới hết sứcnóng, nhưng cácthành viên sứ mệnh
nghiêncứu nói việctìm thấychúng báo hiệu tintốt lành chokhả năngcủa Kepler
pháthiện ra nhữngngười anhem củaTrái đất. “[Chúng] chắc chắn không phải là
nơi để tìm kiếm sự sống. Chuyện gì
đến rồi sẽ đến sau này thôi”,Borucki nói.
Việc phát hiện dứt khoát của những hành tinh ngoại đòi hỏi ítnhất bốn sự
kiệnlu mờ ánhsáng, nghĩalà việc phát hiệncác hànhtinh cỡ Trái đất quaytrên
những quỹ đạo nhiều năm vẫn cònxa ở phía trước.