Chế tạo thành công 'kiệt tác' mạng nhện nhân tạo

Từ lâu, mạng nhện được xem như một tuyệt tác về kỹ thuật của loài nhện trong thế giới tự nhiên. Tơ nhện chính là những sợi protein do nhện tiết ra từ cơ thể. Loài nhện sử dụng tơ của chúng để tạo nên mạng nhện bằng cấu trúc độc đáo hình lưới để bắt các loài động vật khác, hoặc làm tổ kén để bảo vệ trứng và nhện con. Nhiều loài nhện sử dụng sợi tơ phình to để bay lên như diều, nhện nhỏ sử dụng tơ để phát tán. Chúng phun ra một số sợi tơ vào trong không khí và nhờ gió mang di. Thậm chí trong một số trường hợp, nhện có thể sử dụng tơ của chúng như là thực phẩm.

Mạng nhện tự nhiên là kiệt tác của loài nhện - Ảnh: HC

Tơ nhện tự nhiên đã được dùng để chế áo giáp chống đạn, gạc bông phẫu thuật, băng phủ vết thương, chỉ khâu sau khi phẫu thuật...

Vì vậy việc bắt chước loài nhện để tạo ra các vật liệu tương tự nhằm phục vụ cho cuộc sống từ lâu đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Tuy nhiên tạo ra mạng nhện hoàn toàn nhân tạo là một quá trình cực kỳ phức tạp và tốn kém nhưng con người không bao giờ chịu bó tay.

Mới đây nhà khoa học Won Jun Song của Đại học Quốc gia Seoul (Hàn Quốc) và các đồng nghiệp đã dựa vào những thành phần hóa học có trên mạng nhện thật để chế tạo ra một hỗn hợp silicon và gel dẫn điện cao, tạo ra một chất liệu mới không khác gì mạng nhện thật.

Các nhà khoa học cho biết mạng nhện nhân tạo chưa hẳn là bản sao trăm phần trăm của mạng nhện thật. Các sợi tơ của vật liệu mới này dày hơn khoảng 100 lần, và độ bền tính giãn cao hơn 250 lần so với mạng nhện thật. Mẫu mạng nhện nhân tạo này có thể hút bụi, hút tĩnh điện và có khả năng ngăn chặn nước, ngăn các mảnh vụn của thủy tinh để bảo vệ các linh kiện bên trong một robot và các thiết bị điện tử khác.

Đặc biệt mạng nhện nhân tạo có thể tự phục hồi độ bám dính, co giãn ban đầu sau khi thực hiện việc làm vệ sinh cho các thiết bị điện tử bằng cách tự rung khi có dòng điện chạy qua các sợi tơ.

Mạng nhện nhân tạo do các nhà khoa học của Hàn Quốc chế tạo - Ảnh chụp màn hình

Hiện tại vật liệu mạng nhện nhân tạo có thể hoạt động trong một vài tuần nhưng các nhà khoa học đang tính tới khả năng làm tăng thời gian sử dụng của nó càng nhiều càng tốt.

Trước đó các nhà nghiên cứu của Đại học Wyoming (Mỹ) đã tạo ra một loài tằm có thể nhả tơ chắc chắn như tơ nhện. Thành công trên nhờ vào sự phát hiện một loài nhện đặc biệt ở Madagascar vào năm 2009, được gọi là nhện Caerostris darwini. Loài nhện này không những tạo ra mạng lưới lớn nhất (với các tấm lưới trải dài đến 25m), mà tơ của nó được công nhận chắc chắn nhất trong loài (có thể hấp thụ năng lượng cao gấp 3 lần sợi Kevlar).

Ứng dụng của tơ nhện lai tằm mới được trải rộng qua nhiều lĩnh vực, từ vật dụng như dù, túi khí xe hơi, trang phục thể thao, đến các mục đích điều trị y khoa, như băng phủ vết thương, chỉ khâu, dây chằng và gân nhân tạo, hỗ trợ các khớp lành sau đợt chấn thương, thậm chí còn giúp dây thần kinh phục hồi và tái tạo.

Tơ nhện thật được sử dụng làm áo giáp chống đạn. Nhà khoa học Huby thuộc Viện vật lý Rennes (Pháp) cùng nhóm nghiên cứu của mình đã thành công trong việc chuyển ánh sáng laser trên một đoạn tơ trong mạch của con chip. Sợi tơ có thể truyền tải thông tin tới các thiết bị điện tử.

Sợi tơ có đường kính nhỏ hơn 10 lần so với sợi tóc nên có thể được dùng trong các thiết bị nội soi của y tế. Ngoài ra, tơ không gây phản ứng phụ với cơ thể con người nên có thể dùng để cấy ghép vào cơ thể. Nhà khoa học Fiorenzo Omenetto thuộc Trường đại học Tufts, bang Massachusetts (Mỹ) có ý định tạo ra một loại băng gạc bằng tơ có gắn thiết bị quan sát điện tử để theo dõi hiện tượng nhiễm trùng ở bệnh nhân sau khi thực hiện phẫu thuật.

Tiểu Vũ