Thế giới tuần qua

116

Những “bộ não” siêu nhỏ được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đã phát ra các tín hiệu sóng não tương tự như của trẻ sinh non, trong khi đó máy tính của Mỹ đã đánh bại nhiều đối thủ và đạt danh hiệu siêu máy tính nhanh nhất thế giới. Bất kể là ở người, robot hình người hay máy móc, nghiên cứu về não đang có những bước nhảy vọt vượt bậc. Điểm tin tuần này còn giới thiệu các “siêu vật liệu” ngày càng bền chắc và một hy vọng mới để phòng ngừa Ebola hiệu quả.

“Bộ não” nuôi cấy phát ra sóng điện

Phiên bản não siêu nhỏ có thể giúp các nhà khoa học khám phá nguyên nhân gây ra những chứng rối loạn như động kinh và tự kỷ. Ảnh: Getty Images.

“Những bộ não siêu nhỏ” được các nhà khoa học tại Đại học California, San Diego (UCSD) nuôi cấy trong đĩa thí nghiệm đã phát ra sóng não tự nhiên, tương tự tín hiệu sóng não của trẻ sinh non.

Các phiên bản não nhỏ tạo ra trong ống nghiệm, hay organoid não, có thể hỗ trợ các nhà khoa học nghiên cứu quá trình phát triển của não. Quy trình này có vẻ đỡ phức tạp hơn so với việc lấy mẫu mô thai nhi. Tuy mới được triển khai, dự án này đã gợi mở hướng đi để hiểu thêm về các chứng rối loạn phát triển não như động kinh hoặc tự kỷ. Theo thông tin đăng tải trên tạp chí Nature, kết quả của nghiên cứu cũng đặt ra những câu hỏi đạo đức như “liệu organoid có hình thành và phát triển ý thức không”.

Dưới sự chỉ đạo của nhà thần kinh học Alysson Muotri của UCSD, nhóm nghiên cứu đã nuôi cấy hàng trăm mẫu organoid từ tế bào gốc trong lồng ấp. Họ theo dõi những mẫu này để ghi nhận các hoạt động điện não và rất bất ngờ khi chỉ sau sáu tháng, thu được tần số cao hơn của các organoid não trưởng thành trước đó.

Trong khi có thể dự đoán được hoạt động điện não của các bộ não đã phát triển hoàn thiện, các nhà khoa học phát hiện ra rằng tần số sóng não của những organoid 6-tháng-tuổi có nhiều điểm tương đồng với của trẻ sinh non từ 25 đến 39 tuần tuổi, khi bộ não vẫn đang phát triển. Nghiên cứu của nhóm được công bố tại hội thảo gần đây của Hiệp hội Khoa học Thần kinh ở San Diego.

Kháng thể Ebola

Hiện nay vẫn chưa có vắc-xin hay phương pháp điều trị Ebola. Ảnh: Getty Images. (Trên bài gốc không có ảnh)

Các nhà khoa học tại Viện Wistar, Philadelphia đã tìm ra cách phát triển loại kháng thể đặc hiệu giúp phòng ngừa lâu dài virus Zaire Ebola, chủng nguy hiểm nhất trong số năm chủng Ebola đã phát hiện.

Theo Wistar đưa tin, dịch Zaire Ebola diễn ra tại Tây Phi từ năm 2014 đến 2016 là “dịch bệnh nghiêm trọng nhất cho đến nay”, với hơn 28.000 ca nhiễm bệnh và gần 12.000 người tử vong. Một đợt bùng phát gần đây tại Cộng hòa Dân chủ Congo đã khiến hơn 200 người thiệt mạng từ tháng 8 đến nay. Hiện vẫn chưa có vắc-xin hay phương pháp điều trị cho căn bệnh này.

Nhưng một hy vọng mới đã xuất hiện, đó là kháng thể đơn dòng mã hóa ADN (DNA-encoded monoclonal antibodies hay DMAb). Kháng thể bảo vệ cơ thể bằng cách bám vào các tác nhân lạ và phát tín hiệu tấn công cho hệ miễn dịch. Với cơ chế đó, việc phát triển của kháng thể đơn dòng phân lập từ những người đã khỏi bệnh Ebola là một đề tài triển vọng cho các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên, cách làm này còn khá tốn kém và cần liều lượng cao.

David B. Weiner, người dẫn đầu nghiên cứu của Wistar, cho biết công trình của họ kết hợp các nghiên cứu về kháng thể đơn dòng với “đặc tính mang tính cách mạng của công nghệ ADN tổng hợp” để đẩy nhanh quy trình. Trong một thông cáo báo chí, Wistar giải thích: “Khi tiêm vào cơ thể, các DMAb được xây dựng, tăng cường và tối ưu trong phòng thí nghiệm của Weiner sẽ cung cấp dấu ấn di truyền để cơ thể sản xuất loại kháng thể đặc hiệu chống lại virus Ebola, nhảy cóc qua nhiều bước trong quá trình phát triển và sản xuất kháng thể”.

Vật liệu epoxy pha graphene mới

Vật liệu tổng hợp mới làm từ bọt graphene và epoxy. Ảnh: Nhóm của Rouzbeh Shahsavari/Đại học Rice.

Graphene, vật liệu rất được giới khoa học quan tâm, sẽ kết hợp với epoxy để tạo thành chất liệu tổng hợp mới cho thiết bị điện tử.

Epoxy nguyên chất có tính cách điện, thường được dùng làm keo, chất phủ và được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và sản xuất điện tử. Nhưng khi kết hợp cùng kim loại hoặc vật liệu cacbon, nó lại được sử dụng để tăng khả năng dẫn điện như trong chắn sóng điện từ. Điều này làm tăng tính dẫn điện cho vật liệu nhưng đồng thời cũng khiến nó nặng và yếu hơn.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice đã tìm ra cách kết hợp epoxy với bọt graphene để tạo ra một chất liệu cứng và dẫn điện tốt mà lại không quá nặng. Nó có thể ứng dụng vào tất cả lĩnh vực của cuộc sống từ vợt tennis đến tàu vũ trụ.

Graphene gồm các phân tử cacbon kết thành dàn tinh thể có hình tổ ong và nổi tiếng là vật liệu cứng nhất hành tinh. Sử dụng kỹ thuật luyện kim (thực chất là những công nghệ hóa học phức tạp), các nhà khoa học tại Rice đã tạo ra một loại bọt graphene, dùng làm giàn giáo ba chiều, rồi trộn với epoxy. Kết quả là, họ tạo ra một cấu trúc cứng hơn 1.700 lần epoxy nguyên chất.

Nhà hóa học và người dẫn đầu nhóm nghiên cứu James Tour giải thích: “Miếng bọt là một mảnh graphene gồm ít lớp. Vì thế, cả miếng bọt thực chất chỉ là một phân tử graphene lớn. Khi epoxy thấm vào miếng bọt và khô lại, bất kỳ hoạt động bẻ cong nào trong thành phần của epoxy cũng sẽ kéo căng kết cấu tại nhiều vị trí khác do sử dụng khung giàn giáo bằng graphene. Kết quả thu được là một cấu trúc rắn chắc”. Tour cùng các cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu trên tờ ACS Nano.

Siêu gỗ chống đạn

Video: https://youtu.be/LVbczXDFe1Q

Các kỹ sư tại Đại học Maryland đã tạo ra một loại “siêu gỗ” cứng gấp 10 lần gỗ thường và thậm chí cứng hơn cả hợp kim titan.

Loại gỗ này có thể cạnh tranh với thép về độ cứng và với sợi cacbon về giá thành trong thị trường vật liệu xây dựng. Phương pháp của nhóm nghiên cứu có thể tăng độ cứng cho các loại gỗ mềm, phát triển nhanh và thân thiện với môi trường như gỗ thông và balsa, đồng thời giảm sử dụng loại gỗ thân cứng lâu năm như gỗ tếch.

Liangbing Hu, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: “Loại gỗ này có thể sử dụng trong ô tô, máy bay, nhà cửa, hoặc bất kỳ chỗ nào dùng thép.” Hu và đồng nghiệp đã công bố kết quả nghiên cứu trên tạp chí Nature.

Để tạo ra “siêu gỗ”, nhóm nghiên cứu đã thực hiện hai công đoạn. Đầu tiên, họ phải loại bỏ lignin trong gỗ. Đây là một loại polymer cứng có vai trò củng cố thành tế bào của gỗ và vỏ cây (khiến gỗ có màu nâu). Tiếp đó, họ đun gỗ tới nhiệt độ 150 độ F (khoảng 66 độ C), rồi nén lại để ép các sợi xenlulo và loại bỏ những khiếm khuyết như mắt gỗ.

Mô tả dự án này, Đại học Maryland viết: “Các nhà khoa học nhận thấy rằng các sợi gỗ được ép chặt vào nhau đến mức chúng hình thành liên kết hydro rất mạnh, giống như một đám đông bị ép chặt, không thể nhúc nhích nổi nhưng vẫn nắm tay nhau. Quá trình nén khiến gỗ mỏng hơn năm lần kích thước ban đầu”. Họ cũng thử nghiệm bằng cách bắn đạn xuyên qua gỗ, nhưng khác với loại gỗ thường, viên đạn bị kẹt lại bên trong “siêu gỗ”.

Mỹ có hai siêu máy tính nhanh nhất thế giới

Siêu máy tính có nhiều đóng góp cho nhân loại. GE đang sử dụng thiết bị này để nâng cấp động cơ phản lực và các công nghệ khác. Ảnh: Getty Images.

Các chính phủ trên toàn thế giới vẫn luôn “chạy đua vũ trang” trong lĩnh vực điện tử để phát triển máy tính có khả năng xử lý tốt nhất. Hiện tại, Mỹ đang dẫn đầu cuộc đua này với hai siêu máy tính nhanh nhất thế giới.

Theo The Verge, máy tính có năng lực tính toán siêu việt có thể giúp đỡ con người “dự báo thay đổi thời tiết, tìm cách chữa trị ung thư và nghiên cứu tổng hợp hạt nhân”. Đơn cử, GE cũng đang sử dụng siêu máy tính để nâng cấp động cơ phản lực và nhiều công nghệ khác.

Bảng xếp hạng các siêu máy tính trên thế giới hiện được website TOP500 tổng hợp và đánh giá một năm hai lần. Theo đó, đánh bại các đối thủ đến từ Trung Quốc, Nhật Bản và Thụy Sỹ, hai siêu máy tính chiếm ngôi vị đầu bảng là Summit đặt tại Phòng Thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge và Sierra của Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore, đều của Mỹ.

TOP500 xếp hạng siêu máy tính theo tốc độ xử lý, tính bằng số petaflop trên giây, trong đó một petaflop tương đương một tỷ tỷ phép tính trên giây. Siêu máy tính Summit xuất hiện lần đầu tiên trong bảng xếp hạng tháng Sáu của TOP500 với tốc độ 122,3 petaflop và tăng lên 143,5 petaflop trong danh sách gần đây, trong khi tốc độ của Sierra là 94,6 petaflop. Summit được trang bị 2,4 triệu nhân (core) còn Sierra có 1,6 triệu nhân.

Theo Sam Worley

BÌNH LUẬN CỦA BẠN