Tổng hợp được vật chất có thể hấp thụ, giữ, và giải phóng oxy

Trong tương lai chúng ta có thể sẽ không cần đến bình dưỡng khí khi đi lặn nữa mà chỉ cần một chiếc mặt nạ là đủ. Điều này nhờ vào một vật chất mới có thể hấp thụ, lưu trữ và giải phóng một lượng lớn oxy vừa được các nhà khoa học tại Đan Mạch phát triển.

Theo giải thích của các nhà nghiên cứu đến từ trường đại học Nam Đan Mạch: "Chúng ta vẫn sống tốt với 21% oxy trong không khí quanh ta. Tuy nhiên đôi khi chúng ta cần oxy có độ tập trung cao hơn; chẳng hạn như các bệnh nhân mắc bệnh phổi luôn cần đến các bình oxy, xe dùng pin nhiên liệu cần hệ thống điều hòa oxy cung cấp liên tục…" Giáo sư Christine McKenzie cho biết: "Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi đã thấy được vật chất này hấp thụ oxy từ không khí xung quanh như thế nào".

Vật chất mới có dạng tinh thể và bằng nhiễu xạ tia X, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu trật tự nguyên tử của vật chất khi nó hấp thụ và giải phóng oxy. Họ cho rằng khía cạnh quan trọng của vật chất là nó không phản ứng đảo ngược với oxy mặc dù nó có thể hấp thụ oxy thông qua quy trình hấp phụ hóa học. Vật chất vừa đóng vai trò là cảm biến, vừa là đơn vị lưu trữ. Họ có thể sử dụng vật chất để gắn kết, lưu trữ và vận chuyển oxy giống như một dạng huyết sắc tố (hemoglobin) thể rắn nhân tạo.

Một thùng 10 lít chứa vật chất này đủ để hút toàn bộ oxy trong một căn phòng và điều thú vị là vật chất có thể hấp thụ và giải phóng oxy nhiều lần mà không mất đi khả năng. Giống như một miếng bọt biển khi nhúng nước, nó hút nước vào trong và khi bóp thì nhả nước ra ngoài, lặp đi lặp lại nhiều lần. Một khi oxy đã được hấp thụ, vật chất có thể giữ oxy cho đến khi được giải phóng bằng cách làm nóng nhẹ hoặc đưa vật chất ra môi trường oxy áp suất thấp.

Chính vì cơ chế này, Christine McKenzie cho biết: "Chúng tôi thấy vật chất nhả oxy khi được làm nóng và kết quả tương tự khi đưa vào môi trường chân không. Chúng tôi tự hỏi liệu ánh sáng có thể kích hoạt vật chất giải phóng oxy hay không, điều này sẽ mở ra viễn cảnh về lĩnh vực quang học nhân tạo".

​

Thành phần chính của vật chất là Cobalt (Co) được gắn kết trong một dạng phân tử hữu cơ đặc biệt. Cobalt mang lại cấu trúc điện tử và phân tử chính xác cho vật liệu, cho phép nó hấp thụ oxy từ môi trường. Cơ chế này được biết đến từ mọi sinh vật sống dùng oxy trên Trái Đất. Con người và nhiều loài khác dùng sắt trong khi một số động vật như cua, nhện dùng đồng ở hàm lượng thấp để hấp thụ oxy.

Tuy thuộc vào hàm lượng oxy trong khí quyển, nhiệt độ, áp suất, vật chất có thể mất vài giây, vài phút, vài giờ hoặc vài ngày để hấp thụ oxy. Các phiên bản khác nhau của vật chất có thể gắn kết oxy ở nhiều tốc độ khác nhau. Với hiệu năng đặc trưng giữa các phiên bản vật chất, các nhà nghiên cứu cho rằng họ có thể tạo ra những thiết bị hấp thụ và/hoặc giải phóng oxy ở nhiều tính huống khác nhau. Chẳng hạn như một chiếc mặt nạ chứa lớp vật chất này có thể chủ động cung cấp oxy liên tục cho một người trực tiếp từ không khí mà không cần đến máy bơm hay các thiết bị oxy cao áp.

Christine nói: "Khi vật chất bão hòa oxy, nó có thể được so sánh với một bình oxy chứa oxy tinh khiết dưới áp suất. Khác biệt ở đây là vật chất có thể giữ oxy nhiều hơn gấp 3 lần. Những bệnh nhân mắc bệnh về phổi sẽ được hưởng lợi từ vật chất này bởi họ có thể sẽ không cần đến các bình oxy nặng nề luôn phải đem theo bên mình nữa. Ngoài ra, những người thợ lặn hay người yêu thích môn lặn một ngày nào đó chỉ cần dùng một chiếc mặt nạ chứa vật chất này để lọc và tập trung oxy từ nước hoặc không khí xung quanh. Một vài hạt nhỏ vật chất cung cấp đủ oxy cho một hơi thở và nhờ khả năng hấp thụ oxy từ nước, chỉ vài hạt là đủ để cung cấp dưỡng khí cho thợ lặn".