Cải bó xôi có thể cảnh báo môi trường, dò chất nổ

Thông qua công nghệ nano, các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) của Mỹ đã “hô biến” cải bó xôi thành những cảm biến có khả năng thăm dò, phát hiện vật liệu nổ. Những cây rau này sau đó có thể chuyển tiếp những tín hiệu không dây quay trở lại các nhà khoa học.

Theo các chuyên gia, khi rễ cây cải bó xôi (hay còn gọi với các tên khác là rau bina hoặc rau chân vịt) phát hiện ra nitroaromatic trong nước ngầm- một hợp chất thường được tìm thấy trong chất nổ như mìn, các ống nanocarbon trong lá cây sẽ lập tức phát ra tín hiệu. Và tín hiệu này sau đó được đọc bởi một camera hồng ngoại để gửi một email cảnh báo đến các nhà khoa học.

Thí nghiệm này là một phần của lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu liên quan đến các hợp phần kỹ thuật và hệ thống điện tử vào thực vật. Công nghệ này được gọi là “cơ học nano thực vật”, và kết quả là quá trình này mang lại cho thực vật những khả năng mới.

Giáo sư Michael Strano, người đứng đầu nhóm nghiên cứu giải thích: “Thực vật là những nhà hóa học phân tích xuất sắc bởi chúng có một mạng lưới rễ rộng trong lòng đất, thường xuyên lấy mẫu nước ngầm và có khả năng tự cung cấp năng lượng và vận chuyển nguồn nước đó lên bộ lá”.

“Đây là một minh chứng đầy bất ngờ và mới mẻ cho thấy, cách mà chúng tôi đã vượt qua những rào cản giao tiếp giữa thực vật/con người”, ông Michael nói thêm.

Mở ra tiềm năng nghiên cứu môi trường

Trong khi mục đích ban đầu của thí nghiệm này là phát hiện ra chất nổ, giáo sư Michael Strano và các nhà khoa học khác tin rằng nó còn có thể được sử dụng để giúp cảnh báo các nhà nghiên cứu về ô nhiễm và các điều kiện môi trường khác.

Do cây cải bó xôi có chứa một dung lượng lớn dữ liệu mà loại cây trồng này hấp thụ từ môi trường xung quanh nên chúng có vị trí lý tưởng để theo dõi những thay đổi sinh thái.

Rau cải bó xôi chính là một lựa chọn đặc biệt vì nó chứa nhiều sắt và nitơ, là những nguyên tố quan trọng trong các hợp chất đóng vai trò như chất xúc tác. Các nhà nghiên cứu đã phải rửa sạch, ép nước và xay rau bina thành bột, biến nó từ dạng ăn được thành các tấm nano để phù hợp với quy trình nghiên cứu trên.

Trong giai đoạn đầu của nghiên cứu cơ học nano thực vật, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các hạt nano để chuyển hóa thực vật thành các cảm biến ô nhiễm. Bằng cách thay đổi cách mà thực vật quang hợp, các nhà khoa học đã có thể phát hiện ra oxit nitric- một chất ô nhiễm do quá trình đốt cháy gây ra.

Giáo sư Michael Strano nói: “Thực vật thường phản ứng rất nhanh nhạy với môi trường. Chúng có thể biết trước rằng sẽ có hạn hán từ rất sớm, trước cả khả năng con người dự báo hoặc thực tế xảy ra. Ngoài ra thực vật còn có thể phát hiện được những thay đổi rất nhỏ trong đặc tính của đất và tiềm năng nước. Nếu chúng ta khai thác được các mạch tín hiệu hóa học đó, sẽ có vô số thông tin để truy cập”.

Các nhà khoa học thuộc American University cũng đã phát hiện ra rằng, khi cải bó xôi được chuyển đổi thành các tấm nano carbon, nó có thể hoạt động như một chất xúc tác giúp sản xuất ra các loại ắc quy (metal-air) kim loại-không khí và pin nhiên liệu hiệu quả hơn.

Giáo sư Shouzhong Zou, người viết báo cáo nghiên cứu giải thích: “Công trình này cho thấy có thể tạo ra các chất xúc tác bền vững cho phản ứng khử oxy từ các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Và pin metal-air là một giải pháp thay thế tiết kiệm năng lượng hơn cho pin lithium-ion, thường thấy trong các sản phẩm thương mại như điện thoại thông minh hiện nay.

Giáo sư Zou cho biết thêm: “Phương pháp mà chúng tôi đã thử nghiệm có thể tạo ra các chất xúc tác có hoạt tính cao, dựa trên chất xúc tác cacbon từ cải bó xôi- một loại sinh khối có thể tái tạo. Trên thực tế, chúng tôi tin rằng nó còn tốt hơn các chất xúc tác bạch kim thương mại vẫn đang sử dụng hiện nay về cả hoạt tính và độ ổn định”.