Phát hiện mỏ khoáng đặc biệt ở Siberia

Các nhà nghiên cứu vừa phát hiện ra khoáng chất lạ bên trong một mỏ tại Siberia. Điều đặc biệt là các khoáng sản này không giống bất kì thứ gì được tìm thấy trước đó trong tự nhiên.

Vào những năm 1980, các nhà khoa học đã nghiên cứu và phát triển loại khoáng chất tương tự trong phòng thí nghiệm, họ đã nghĩ rằng khoáng chất này chưa bao giờ tồn tại trong tự nhiên.

Các khoáng chất được tạo ra trong phòng thí nghiệm được gọi là khung kim loại hữu cơ hay MOFs và chúng hoạt động gần giống như phân tử bọt biển, có thể hấp thụ các khí như hydro và carbon dioxide hoặc tạo ra các tấm pin năng lượng cực kì hiệu quả.

Bạn có thể tưởng tượng rằng trong một thế giới nơi mà lượng khí thải CO₂ đang đe dọa đến môi trường sống tương lai của hành tinh này, loại khoáng chất đặc biệt chúng ta vừa tìm thấy lại cực kì hữu ích. Vì lý do đó, trong nhiều thập kỉ, các nhà nghiên cứu đã cải tiến các MOFs, từ từ hoàn thiện chúng mà không có chút nghi ngờ nào về việc MOFs có thể tồn tại trong tự nhiên.

Mẫu vật được tìm thấy trong mỏ. (Ảnh: Igor Huskić, Friščić Research Group, McGill University/Sciencealert).

Nhà nghiên cứu Tomislav Friščić đến từ trường đại học McGill, Canada cho biết: "Việc phát hiện các cấu trúc khoáng chất tương tự có thể tìm thấy ở Siberia đã thay đổi hoàn toàn quan điểm thông thường về các khoáng chất có tính phổ biến cao như chất rắn nhân tạo. Điều này sẽ làm gia tăng khả năng về việc tồn tại các khoáng sản khác, phong phú hơn bên cạnh MOFs".

Lạ lùng thay, hai mẫu vật chất mang tên stepanovite và zhemchuzhnikovite thực sự đã được tìm ra lần đầu tiên hơn 70 năm trước tại các mỏ ở Siberia, chính xác là vào khoảng những năm 1940 và 1960. Tuy nhiên do những hạn chế của khoa học công nghệ vào thời điểm đó, cấu trúc cũng như đặc tính của các vật chất này đã không được kiểm tra đúng.

Chúng hầu như đã rơi vào quên lãng cho đến khi Friščić tìm thấy một nghiên cứu cũ về khoáng sản năm 2010 và nhận ra rằng mô tả cấu trúc của các vật chất này tương tự như MOFs đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm.

Nếu không có các mẫu vật chất ban đầu, Friščić đã quyết định sẽ tái tạo hai khoáng chất tìm thấy tại Siberia trong phòng thí nghiệm và điều đó cho thấy rằng chúng thực sự giống với MOFs. Nhưng phải đến khi hai cộng sự người Nga thực sự theo dõi các mẫu vật chất trong nhiều thập kỉ cũng như phân tích cấu trúc của chúng, nhóm nghiên cứu mới có thể xác nhận kết quả này. Thành quả nghiên cứu cũng đã được công bố trên tạp chí Science Advances.

Cũng giống như MOFs trong phòng thí nghiệm, hai mẫu vật chất mang tên stepanovite và zhemchuzhnikovite cũng có cấu trúc giống như một tổ ong tinh tế với những khoảng trống lớn ở cấp độ phân tử như bạn có thể thấy dưới đây:

Cấu trúc của stepanovite và zhemchuzhnikovite. (Ảnh: McGill University/Sicencealert).

Trên thực tế, một ngày nào đó, MOFs có thể giúp chúng ta hấp thụ khí CO₂ dư thừa từ hàng trăm năm nay và điều đó quả thực rất thú vị.

Nhưng hiện tại, chúng ta có thể chưa thể sử dụng hai khoáng chất tìm thấy tại Siberia sớm vì cấu trúc của chúng chưa hoàn toàn có thể hấp thụ được carbon cũng như rất khó khăn để có được chúng. Mẫu vật chất tại Siberia nằm sâu 250m dưới lớp băng vĩnh cửu đang tan và chỉ một lượng rất nhỏ được thu về.

Thay vào đó các nhà nghiên cứu cũng đang xem phát hiện này như một dấu hiệu về việc có nhiều hơn các chất có gốc MOFs đang tồn tại trong tự nhiên và họ cũng hy vọng như vậy. Từ đó chúng ta có thể sử dụng chúng để hấp thu carbon cũng như phát triển các phiên bản của chúng một cách tốt hơn trong phòng thí nghiệm.

Đây là những minh chứng cho thấy sẽ không bao giờ là quá muộn đối với khoa học để đưa đến những điều mới lạ.