Ảnh: virtourist.com

Đặc tính cơ bản của tơ nhện là khi có áp lực đè lên, sợi tơ sẽ trở nên cứng hơn. Khi áp lực gia tăng, chúng sẽ giãn ra và chỉ căng cứng một lần nữa khi áp lực đạt tới ngưỡng có thể khiến sợi tơ bị đứt. Đặc tính này giúp lý giải vì sao mạng nhện thường chỉ bị hư ở một vài vị trí cục bộ, trong khi phần còn lại hầu như vẫn vẹn nguyên.

Nhà sinh thái học Jessica Garb, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết khoa học đã nhận diện 40.000 loài nhện và dự đoán còn hàng nghìn loài khác chưa được khám phá. Để phục vụ cho nghiên cứu này, các chuyên gia đã chọn những loài nhện có kiểu giăng tơ hình tròn (gồm khoảng 25% loài được biết đến), trong đó, các sợi tơ được giăng theo hình nan hoa và xoắn ốc từ trong ra ngoài. Các sợi tơ hình nan hoa là kết cấu vững chắc nhất. Các vòng tơ hình xoắn ốc yếu hơn và được phủ bằng một chất có độ dính để bẫy côn trùng. Nhờ hiểu được đặc tính sinh hóa tạo nên tơ của loài nhện này, nhóm nghiên cứu có thể sử dụng mô hình trên máy tính để tạo ra những sợi tơ ảo, bắt đầu bằng các axít amin tạo thành các prôtêin có liên quan. Tiếp đó, họ sử dụng mô hình này để khám phá đặc tính của tơ và đánh giá vai trò của nó đối với độ bền chắc của mạng nhện.

Giáo sư Markus Buehler, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết các loại vật liệu do con người tạo ra, từ cao su đến thép, thường chống chịu áp lực gia tăng cho đến khi chúng bị gãy hoặc bị biến dạng. Nhưng minh họa bằng mô hình trên máy tính cho thấy những sợi tơ tạo thành các sợi tơ hình nan hoa có khả năng căng cứng, giãn ra và sau đó căng cứng trở lại khi sức ép gia tăng. Đặc tính này giúp mạng nhện giảm nhẹ tác động mạnh từ bên ngoài, chẳng hạn như lúc côn trùng đâm vào, khiến nó chỉ bị hư hỏng nhẹ và không bị hủy hoại hoàn toàn. Sau khi mô phỏng trên máy tính, các chuyên gia thử tác động lên mạng nhện thật và nhận thấy nó quả thực phản ứng giống với mô hình trên máy tính.

Theo Giáo sư Buehler, phát hiện này có thể giúp con người tận dụng lợi thế của các khối nguyên liệu sẵn có để nghiên cứu vật liệu mới, chẳng hạn như các ống nano các-bon. Ông cho biết các ống nano các-bon, với kích cỡ chỉ bằng 1 phần tỉ mét, là loại vật liệu tuyệt vời. Song đến nay, việc áp dụng chúng vào các dự án phục vụ cho con người không phải là điều đơn giản. “Nếu bạn muốn sử dụng vật liệu này để chế tạo một chiếc ôtô, một lớp sơn phủ hoặc một tòa nhà, nó sẽ không có tác dụng bởi vì nó sẽ mất hết sức mạnh”, ông Buehler nói và cho biết điều này đã được chứng minh qua những thử nghiệm.

Nhưng nghiên cứu mới về tơ nhện có thể cho phép các nhà khoa học vật liệu sử dụng công nghệ nano để tạo ra loại vật liệu có đặc tính giống với tơ nhện. Từ đó, các kỹ sư có thể tổ chức hệ thống lưới điện, mạng lưới dữ liệu và thậm chí là xây dựng những tòa nhà có khả năng chống chịu với sức công phá của cả con người lẫn thiên nhiên.

THANH DƯƠNG
(Theo csmonitor.com)