Trong bối cảnh biến đổi khí hậu khiến tình trạng xâm nhập mặn, ô nhiễm nước và thất thoát nông sản ngày càng nghiêm trọng, câu hỏi đặt ra không còn là "có tạo ra vật liệu mới hay không", mà là vật liệu đó có giải được bài toán thực tế hay không.
Xuất phát từ yêu cầu này, nhóm nghiên cứu do GS.TS. Trần Đại Lâm (Viện Khoa học vật liệu) dẫn dắt đã lựa chọn một hướng tiếp cận khác: Không coi nano là đích đến, mà là "công cụ trung gian" để xử lý các vấn đề cụ thể của môi trường và nông nghiệp.
Một trong những điểm đáng chú ý là việc nhóm sử dụng phương pháp "hóa học xanh" để tổng hợp nano bạc, sản xuất hàng loạt các hệ nano lai - tức là kết hợp nano bạc với các oxit kim loại như ZnO, TiO₂, CeO₂.
Các vật liệu có kích thước chỉ khoảng 30–50 nm nhưng sở hữu diện tích bề mặt lớn, khả năng tương tác mạnh – yếu tố quyết định hiệu quả ứng dụng.
Lớp phủ "tự làm sạch", kháng khuẩn gần như tuyệt đối
Khi được tích hợp vào sơn và lớp phủ polymer, các hạt nano lai này tạo ra vật liệu đa chức năng: vừa kháng khuẩn, vừa có khả năng tự làm sạch.
Thử nghiệm cho thấy khả năng ức chế vi khuẩn gần như hoàn toàn, đồng thời phân hủy chất bẩn hữu cơ dưới ánh sáng. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng trong bệnh viện, trường học và các không gian công cộng – nơi yêu cầu cao về vệ sinh và an toàn sinh học.
Không dừng lại ở đó, nhóm còn phát triển các vật liệu nano cấu trúc hai chiều như graphene oxide và MXene để chế tạo điện cực xử lý nước.
Nhờ diện tích bề mặt lớn và khả năng tương tác mạnh với ion, hệ vật liệu này có thể loại bỏ đồng thời muối, kim loại nặng và các chất hòa tan với hiệu suất cao, trong khi tiêu tốn ít năng lượng hơn so với các phương pháp truyền thống.
Đáng chú ý, vật liệu có thể tái sử dụng qua nhiều chu kỳ, giúp giảm đáng kể chi phí vận hành. Đây được xem là giải pháp tiềm năng cho các khu vực ven biển, hải đảo hoặc vùng chịu ảnh hưởng nặng của xâm nhập mặn.
Kéo dài thời gian bảo quản trái cây hơn 60%
Một ứng dụng gần gũi hơn với đời sống là màng phủ bảo quản trái cây từ chitosan kết hợp nano rutin-cyclodextrin.
Lớp màng này giúp ức chế vi sinh vật, chống oxy hóa, giảm mất nước và làm chậm quá trình chín. Kết quả thử nghiệm cho thấy thời gian bảo quản có thể kéo dài hơn 60% ở nhiệt độ phòng.
Với đặc tính phân hủy sinh học và an toàn, công nghệ này có thể ứng dụng trực tiếp trong chuỗi cung ứng nông sản, đặc biệt là trái cây xuất khẩu – lĩnh vực vốn chịu nhiều áp lực về bảo quản sau thu hoạch.
Song song với đó, các vật liệu sinh học từ polymer tự nhiên và phụ phẩm nông nghiệp cũng được phát triển, vừa xử lý chất thải vừa tạo ra sản phẩm có giá trị – phù hợp với mô hình kinh tế tuần hoàn.
Đến nay, nhóm đã công bố 15 bài báo quốc tế và được đánh giá xuất sắc ở cấp nhiệm vụ. Nhưng quan trọng hơn, những kết quả này cho thấy một hướng đi rõ ràng: khoa học vật liệu chỉ thực sự có ý nghĩa khi bước ra khỏi phòng thí nghiệm và đi vào đời sống.
Trong thời gian tới, các nghiên cứu sẽ tiếp tục tập trung vào vật liệu nano sinh học, với mục tiêu nâng cao hiệu quả và bám sát hơn nữa nhu cầu thực tiễn – từ môi trường, y tế đến nông nghiệp bền vững.
Ngọc Minh
