Xin chào mọi người, hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về một loại chất lỏng đặc biệt, gọi là "nước từ "
Bạn nghĩ đây là gì? Một bông hoa? Một con nhím? Không, đó là “nước từ” - một trong những vật liệu nano nhân tạo hấp dẫn, loại chất lỏng có thể biến đổi vô cùng đa dạng và linh hoạt dưới tác dụng từ trường.
Với chai thủy tinh đựng “nước từ” và hai thỏi nam châm để tạo từ trường, ta có thể làm cho chất lỏng đặc sắc này co giãn, biến đổi hoặc nhảy múa một cách ngoạn mục. Đưa nam châm đến gần bề mặt, chất lỏng mềm mại bỗng nở bung thành mô hình những gai nhọn như một con nhím nhỏ hay những gợn sóng li ti. Các mô hình này còn chuyển động và thay hình đổi dạng rất uyển chuyển khi nam châm di chuyển xung quanh chất lỏng.
Cấu trúc gợn sóng và chóp nhọn hình thành trên bề mặt chất lỏng thay đổi theo cường độ từ trường do nam châm tạo ra.
Nước từ (ferrofluid) còn được gọi là nước sắt từ (ferromagnetic fluid) hay chất lỏng từ (magnetic fluid) là loại chất lỏng hoàn toàn nhân tạo với cấu trúc không hề tồn tại trong tự nhiên. Đây là sáng chế năm 1960 của NASA với mục tiêu kiểm soát dòng chảy của nhiên liệu lỏng tại môi trường không trọng lực. Ngoài việc tạo ra những màn “trình diễn” sống động và đẹp mắt, các nhà khoa học còn khám phá ở nước từ vô vàn ứng dụng hữu ích, đặc biệt trong điều trị ung thư.
Có gì trong nước từ?
Nước từ là một huyền phù dạng keo bền vững của các hạt sắt từ có kích thước nano (đường kính từ 0,3 đến 10 nm) phân bố đều trong một chất lỏng dạng dầu như dầu nhờn, dầu silic…
Có thể tạo ra nước từ bằng các loại hạt nano sắt từ và chất dẫn khác nhau. Thành phần một hỗn hợp nước từ điển hình gồm 5% thể tích là hạt sắt từ, 10% thể tích chất hoạt động bề mặt và 85% thể tích là dung môi. Trong đó, các hạt nano sắt từ là thành phần quyết định tính chất từ của vật liệu; còn chất hoạt động bề mặt giữ cho các hạt phân tán, không kết tụ trong dung môi ngay cả khi có từ trường tác động.
[TBODY]
[/TBODY]
Màn trình diễn của nước từ
Ở trạng thái thông thường, nước từ trông tương tự những dung dịch khác, nhưng khi đặt trong từ trường, các hạt nano lập tức di chuyển, “xếp hàng” nối nhau và hình thành những mô hình tuyệt đẹp, thường là hình “đỉnh núi” và “thung lũng”. Những mô hình này được sinh ra bởi vị trí của các hạt nano trong dung dịch dưới ảnh hưởng của đường sức từ và nhiều lực khác như lực Van der Waals ( lực Vandecvan ), trọng lực, sức căng bề mặt...
Hình dạng bề mặt thay đổi do sự cân bằng giữa từ trường và các lực khác
Kích thước nano và thể huyền phù mang đến cho nước từ những tính chất rất đặc biệt:
• Không bị tích tụ hay lắng xuống trong môi trường trọng lực: hạt sắt từ có kích thước nano sẽ tuân theo chuyển động Brown (chuyển động của các hạt trong môi trường lỏng), luôn lơ lửng và phân tán đều trong dung dịch. Tuy nhiên, tính ổn định của nước từ bị phá vỡ theo thời gian (thường là vài năm), khi đó các hạt sắt từ trong hỗn hợp sẽ tích tụ hoặc phân rã và chất lỏng không còn phản ứng từ tính nữa. • Thay đổi hình dạng cấu trúc liên tục theo từ trường tác dụng: nhờ kích thước đủ nhỏ nên các hạt sắt từ nhanh chóng mất hết từ tính ngay khi ra khỏi từ trường. Dù vậy, kích thước hạt quá nhỏ sẽ khiến từ tính biến mất nên đường kính tối thiểu phải từ 0,3 nanomet trở lên.
• Từ tính và độ nhớt thay đổi tùy theo nhiệt độ và cường độ từ trường: nhiệt độ càng tăng, từ tính của nước từ càng giảm, từ trường càng mạnh thì nước từ càng “rắn” và ngược lại.
• Dễ thâm nhập vào cơ thể người: hạt nano sắt từ có kích thước tương ứng với kích thước các phân tử và virus, nên có thể thâm nhập vào hầu hết các cơ quan trọng cơ thể, dễ dàng thao tác ở quy mô phân tử. => Những tính năng này, khiến nước từ trở thành loại vật liệu có tiềm năng ứng dụng to lớn, đặc biệt trong chẩn đoán và trị bệnh.
"Nước từ" rất thú vị phải không nào ? Xin chào và hẹn gặp lại các bạn ở những bài viết sau
Theo mình tìm hiểu thì khả năng phân tách và chọn lọc tế bào, truyền dẫn thuốc và tăng thân nhiệt cục bộ là bốn xu hướng được nghiên cứu nhiều nhất của nước từ trong y học hiện nay, đặc biệt tăng cường hiệu quả điều trị ung thư:
• Dẫn truyền thuốc: nhược điểm của hóa trị là tác dụng lên cả các tế bào khỏe mạnh. Việc dùng hạt nano sắt từ như hạt mang thuốc giúp tập trung thuốc vào vùng mang bệnh, tăng hiệu quả điều trị, giảm lượng thuốc cần sử dụng và tác dụng phụ với người bệnh. Khả năng dẫn truyền thuốc của nước từ là một lĩnh vực đầy tiềm năng nhưng thành quả đạt được hiện tại còn khá khiêm tốn.
• Tăng thân nhiệt cục bộ: nước từ được phân tán vào các mô mong muốn. Tác động từ trường với cường độ và tần số thích hợp để các hạt nano chuyển động sẽ tạo ra nhiệt nung nóng vùng xung quanh. Sử dụng trong thời gian thích hợp giúp tiêu diệt các tế bào ung thư chính xác. Có rất nhiều nghiên cứu về kỹ thuật này, tuy nhiên chưa có công bố nào về thành công khi ứng dụng trên người trong thực tế.
• Tăng cường chất lượng hình ảnh cộng hưởng từ (MRI): tương tự như phương pháp tăng thân nhiệt cục bộ, nước từ sẽ được hấp thụ bởi các mô chọn lọc để tăng độ tương phản trên hình ảnh MRI.
• Phân tách và chọn lọc tế bào: các hạt nano sắt từ trong nước từ được bọc một lớp hóa chất có tính tương hợp sinh học để tạo liên kết với loại tế bào đặc trưng khi vào trong cơ thể (tế bào hồng cầu, tế bào ung thư, vi khuẩn,…). Từ trường tạo ra sẽ hút các hạt từ tính có mang tế bào cần phân tách. Một ví dụ của phương pháp này là tách tủy xương từ mẫu tế bào ung thư và tái cấy ghép trở lại cơ thể người.
Xin chào mọi người, hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về một loại chất lỏng đặc biệt, gọi là "nước từ "
Bạn nghĩ đây là gì? Một bông hoa? Một con nhím? Không, đó là “nước từ” - một trong những vật liệu nano nhân tạo hấp dẫn, loại chất lỏng có thể biến đổi vô cùng đa dạng và linh hoạt dưới tác dụng từ trường.
Với chai thủy tinh đựng “nước từ” và hai thỏi nam châm để tạo từ trường, ta có thể làm cho chất lỏng đặc sắc này co giãn, biến đổi hoặc nhảy múa một cách ngoạn mục. Đưa nam châm đến gần bề mặt, chất lỏng mềm mại bỗng nở bung thành mô hình những gai nhọn như một con nhím nhỏ hay những gợn sóng li ti. Các mô hình này còn chuyển động và thay hình đổi dạng rất uyển chuyển khi nam châm di chuyển xung quanh chất lỏng.
Cấu trúc gợn sóng và chóp nhọn hình thành trên bề mặt chất lỏng thay đổi theo cường độ từ trường do nam châm tạo ra.
Nước từ (ferrofluid) còn được gọi là nước sắt từ (ferromagnetic fluid) hay chất lỏng từ (magnetic fluid) là loại chất lỏng hoàn toàn nhân tạo với cấu trúc không hề tồn tại trong tự nhiên. Đây là sáng chế năm 1960 của NASA với mục tiêu kiểm soát dòng chảy của nhiên liệu lỏng tại môi trường không trọng lực. Ngoài việc tạo ra những màn “trình diễn” sống động và đẹp mắt, các nhà khoa học còn khám phá ở nước từ vô vàn ứng dụng hữu ích, đặc biệt trong điều trị ung thư.
Có gì trong nước từ? Nước từ là một huyền phù dạng keo bền vững của các hạt sắt từ có kích thước nano (đường kính từ 0,3 đến 10 nm) phân bố đều trong một chất lỏng dạng dầu như dầu nhờn, dầu silic…
Có thể tạo ra nước từ bằng các loại hạt nano sắt từ và chất dẫn khác nhau. Thành phần một hỗn hợp nước từ điển hình gồm 5% thể tích là hạt sắt từ, 10% thể tích chất hoạt động bề mặt và 85% thể tích là dung môi. Trong đó, các hạt nano sắt từ là thành phần quyết định tính chất từ của vật liệu; còn chất hoạt động bề mặt giữ cho các hạt phân tán, không kết tụ trong dung môi ngay cả khi có từ trường tác động.
[TBODY]
[/TBODY]
Màn trình diễn của nước từ
Ở trạng thái thông thường, nước từ trông tương tự những dung dịch khác, nhưng khi đặt trong từ trường, các hạt nano lập tức di chuyển, “xếp hàng” nối nhau và hình thành những mô hình tuyệt đẹp, thường là hình “đỉnh núi” và “thung lũng”. Những mô hình này được sinh ra bởi vị trí của các hạt nano trong dung dịch dưới ảnh hưởng của đường sức từ và nhiều lực khác như lực Van der Waals ( lực Vandecvan ), trọng lực, sức căng bề mặt...
Kích thước nano và thể huyền phù mang đến cho nước từ những tính chất rất đặc biệt:
• Không bị tích tụ hay lắng xuống trong môi trường trọng lực: hạt sắt từ có kích thước nano sẽ tuân theo chuyển động Brown (chuyển động của các hạt trong môi trường lỏng), luôn lơ lửng và phân tán đều trong dung dịch. Tuy nhiên, tính ổn định của nước từ bị phá vỡ theo thời gian (thường là vài năm), khi đó các hạt sắt từ trong hỗn hợp sẽ tích tụ hoặc phân rã và chất lỏng không còn phản ứng từ tính nữa. • Thay đổi hình dạng cấu trúc liên tục theo từ trường tác dụng: nhờ kích thước đủ nhỏ nên các hạt sắt từ nhanh chóng mất hết từ tính ngay khi ra khỏi từ trường. Dù vậy, kích thước hạt quá nhỏ sẽ khiến từ tính biến mất nên đường kính tối thiểu phải từ 0,3 nanomet trở lên.
• Từ tính và độ nhớt thay đổi tùy theo nhiệt độ và cường độ từ trường: nhiệt độ càng tăng, từ tính của nước từ càng giảm, từ trường càng mạnh thì nước từ càng “rắn” và ngược lại.
• Dễ thâm nhập vào cơ thể người: hạt nano sắt từ có kích thước tương ứng với kích thước các phân tử và virus, nên có thể thâm nhập vào hầu hết các cơ quan trọng cơ thể, dễ dàng thao tác ở quy mô phân tử. => Những tính năng này, khiến nước từ trở thành loại vật liệu có tiềm năng ứng dụng to lớn, đặc biệt trong chẩn đoán và trị bệnh.
"Nước từ" rất thú vị phải không nào ? Xin chào và hẹn gặp lại các bạn ở những bài viết sau
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
