Khoáng chất hiếm santabarbaraite bất ngờ được tìm thấy trên sinh vật sống có hàm răng kim loại siêu cứng

Cách đây 20 năm, các nhà khoa học đã tiến hành nhiều quan sát để tìm kiếm câu trả lời cho câu hỏi rằng tại sao một loài thân mềm lại có thể "mài đá ra mà ăn". Cuối cùng, các nhà khoa học từ Đại học Northwestern đã phát hiện "vũ khí" bất ngờ ẩn trong cơ thể mềm mại ấy là hàm răng sắc nhọn, siêu cứng được tạo từ khoáng chất hiếm mang tên santabarbaraite.

Cryptochiton stelleri có cơ thể mềm mại, sống dọc bờ biển Thái Bình Dương. Ảnh: Alamy

Phát hiện độc đáo này vừa được các nhà khoa học từ Đại học Northwestern công bố trong Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học Hoa Kỳ.

Cryptochiton stelleri hay còn gọi là Chiton gumboot không phải là một sinh vật quyến rũ của đại dương. Chúng là một loài thân mềm có kích thước lớn (có thể dài 36cm, nặng 2kg), vẻ ngoài sần sùi, màu nâu thậm pha đỏ, tựa như chiếc bánh mì ỉu lâu ngày.

Cryptochiton stelleri sống dọc bờ biển Thái Bình Dương, tìm kiếm thức ăn trên các mỏm đá.

Trước đây, các nhà khoa học đã phát hiện trên chóp các răng của loài thân mềm này có chứa sắt, nhưng sau khi sử dụng tia X năng lượng cao từ nguồn photon nâng cao tại phòng thí nghiệm, nhà vật liệu Derk Joester và các đồng nghiệp đã phát hiện bề mặt tiếp giáp giữa răng và thịt chúng cũng chứa các hạt nano santabarbaraite.

"Từ trước đến nay, khoáng chất này mới chỉ được phát hiện trong mẫu vật địa chất với số lượng rất nhỏ và chưa bao giờ được nhìn thấy trong một bối cảnh sinh học, cụ thể là trong cơ thể sống", nhà khoa học Derk Joester cho biết.

Răng của Cryptochiton stelleri được tạo thành từ santabarbaraite, một hydroxy phosphate mới chỉ được phát hiện ở Tuscany, Ý vào năm 2000. Ảnh: Đại học Northwestern

Khoáng chất này có chứa các hạt nano cực nhỏ trong một ma trận dạng sợi được tạo thành từ các phân tử sinh học, tương tự như xương trong cơ thể chúng ta.

Một con Cryptochiton stelleri kiếm ăn bằng cách quét chiếc lưỡi mềm dẻo, giống như dải băng, được gọi là radula, dọc những tảng đá phủ đầy tảo. Mỗi con sẽ có vài chục hàm răng siêu cứng xếp thành hàng trên dải radula này.

Phát hiện này đã tạo cảm hứng giúp các nhà khoa học phát triển mực in 3D, có thể tạo ra vật liệu siêu cứng với độ bền cao. Phó giáo sư Derk và cộng sự muốn sản xuất loại mực chứa sắt và phosphate trộn lẫn với hợp chất tự nhiên do loài nhuyễn thể này sản sinh. Khi mực khô, nó sẽ tạo ra vật liệu siêu cứng.

Mực cứng lại khi khô, nhưng các tính chất vật lý cuối cùng của nó phụ thuộc vào lượng sắt và phosphate được thêm vào hỗn hợp. Càng thêm nhiều nguyên liệu này vào thì càng có nhiều hạt nano hình thành, và vật liệu cuối cùng trở nên cứng hơn và bền hơn.

Bằng cách điều chỉnh công thức theo cách này, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra các vật thể mềm dẻo như mực hoặc cứng như xương.

Kỹ thuật này còn có thể hữu ích trong lĩnh vực robot mềm đang rất phát triển những năm gần đây. Các kỹ sư có thể tạo ra những cỗ máy linh hoạt: cứng ở nơi này và mềm và dẻo ở những nơi khác.

Theo Tạp chí Điện tử

Tags: