Sau khi vô tình tạo thanh nano giàu carbon, nhóm nghiên cứu nhận ra rằng phát minh tình cờ của mình có phản ứng lạ với nước. Sự kỳ lạ này chứng minh một lý thuyết cũ 20 năm và có khả năng mở đường cho các hệ thống khai thác năng lượng dạng thấp của nước và những cơ cấu loại bỏ mồ hôi.


Các nhà nghiên cứu đã vô tình tạo thanh nano có thể hấp thụ nước ở độ ẩm thấp và loại bỏ nước khi độ ẩm tăng

Các nhà nghiên cứu cho biết rằng thông thường nguyên vật liệu sẽ hấp thụ nhiều nước hơn khi độ ẩm trong không khí xung quanh tăng. Nhưng ở độ ẩm tương đối khoảng giữa 50 và 80 phần trăm, các thanh nano này sẽ làm điều ngược lại và sẽ loại bỏ nước, sẽ không chia sẻ với bất kỳ vật liệu nào khác. Dưới phạm vi đó, các thanh nano sẽ hoạt động như bình thường, vì vậy quá trình này có thể đảo ngược bằng cách làm giảm độ ẩm thêm một lần nữa.

"Vật chất bất thường của chúng tôi hoạt động giống như một miếng bọt biển, nó tự co bóp một phần trước khi nó hoàn toàn bão hòa với nước," David Lao, nghiên cứu tại PNNL và tác giả của các vật liệu này cho biết.

Những thanh nano này được tạo ra bởi sai lầm khi cố gắng chế tạo các dây nano từ tính và các nhà nghiên cứu đã quyết định biến hóa cho tai nạn này một cái nhìn thiện cảm hơn. Khi kiểm tra chúng với một công cụ phân tích hơi, Satish Nune- một trong những tác giả của nghiên cứu nhận thấy rằng các cấu trúc đã thực sự mất trọng lượng khi độ ẩm tăng lên.

Giả sử các thiết bị đã bị hỏng hóc, các nhà khoa học chuyển sang một kính hiển vi và đã có thể quan sát nước xuất hiện từ giữa các chi nhánh của các thanh nano, sau đó bay hơi ở một độ ẩm cao hơn.

Nghiên cứu nguyên nhân của trường hợp này, nhóm nghiên cứu nhìn vào những tác phẩm trước và tìm thấy giấy tờ từ năm 2012 và 2013 giải thích cách nước có thể tự nhiên bay hơi khi bị giới hạn trong một khu vực chỉ rộng 1,5 nm hoặc khi bao vây chặt bởi các vật liệu kỵ nước. Các quan sát thậm chí còn đi xa trở lại những năm 1990, khi các nhà khoa học thử nghiệm với tinh thể protein thì nhận thấy diễn biến tương tự và đưa ra giả thuyết rằng có một số quá trình nào đó đang cho phép nước nhanh chóng bốc hơi.

Nghiên cứu gần đây ở PNNL dường như là lần đầu tiên họ trực tiếp thấy hiện tượng này diễn ra. Giả thuyết của nhóm nghiên cứu là nước được ngưng tụ và kéo ra các chi nhánh của các thanh nano cùng với nhau, và khi đạt đến ngưỡng 1,5 nm thì nước nhanh chóng bốc hơi.

"Bây giờ chúng ta đã vượt qua cú sốc ban đầu của hành vi không lường trước được điều này, chúng tôi đang tưởng tượng ra nhiều cách có thể khai thác điều này để nâng cao chất lượng cuộc sống của chúng ta", David Heldebrant, tác giả thứ hai của nghiên cứu cho biết.

Ứng dụng tiềm năng bao gồm một hệ thống để lấy lại độ ẩm từ không khí trong một sa mạc và sau đó loại bỏ bớt nước thu được khi đạt được một mức độ ẩm nhất định, hoặc là một lớp trong quần áo để loại bỏ mồ hôi.

"Nhưng trước khi chúng ta có thể sử dụng các thanh nano tốt nhất, chúng ta cần kiểm soát và hoàn thiện kích thước cũng như hình dạng của các thanh này" Nune nói. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đang hướng tới việc nâng cao hiệu quả của các thanh nano vượt qua khả năng ước tính hiện tại từ 10 đến 20 phần trăm. Các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục kiểm tra tính chất hóa học và vật lý của thanh nano và xác định xem phương pháp này có thể được sử dụng trong vật liệu nano khác nữa để thu thập các chất lỏng khác, chẳng hạn như methanol hay không.

Nghiên cứu đã được công bố trên trang Nature Nanotechnology.