Luke Durant, nhà nghiên cứu nghiệp dư kiêm cựu nhân viên Nvidia phát hiện số nguyên tố lớn nhất từ trước tới nay. Số nguyên tố mới là 2^136.279.841 – 1, đánh bại kỷ lục trước đó là 2^82.589.933 – 1 khi nhiều hơn 16 chữ số, theo Live Science. Số nguyên tố là những số tự nhiên chỉ chia hết cho 1 và chính nó. Những số nguyên tố nhỏ nhất là 2, 3, 5, 7 và 11. Về lý thuyết, tập hợp các số nguyên tố là vô tận, nhưng tìm ra chúng ngày càng khó hơn khi giá trị càng lớn.

Để tìm ra số nguyên tố mới, Luke Durant sử dụng một chương trình miễn phí mang tên Great Internet Mersenne Prime Search (GIMPS) để rà soát mọi khả năng bằng thuật toán. Nỗ lực của ông đòi hỏi sử dụng hàng nghìn bộ xử lý đồ họa (GPU) ở khắp 24 trung tâm dữ liệu tại 17 nước, một thành tựu “kết thúc 28 năm thống trị của máy tính cá nhân thông thường trong tìm kiếm số nguyên tố khổng lồ”, theo thông báo trên website của GIMPS.

Số nguyên tố mới được xác nhận chứa 41.024.320 chữ số. Đây cũng là số nguyên tố Mersenne thứ 52 được biết đến, dãy số nguyên tố đặt theo tên Marin Mersenne, một linh mục và nhà bác học người Pháp soạn công thức tìm số nguyên tố bằng cách biểu thị dưới dạng 2^p – 1 với p là số nguyên dương. Dù không phải là cách duy nhất để phát hiện số nguyên tố, phương pháp này dễ hơn so với các phương pháp khác.

Theo đội ngũ phía sau GIMPS, có nhiều thuật toán mật mã học được phát triển dựa trên số nguyên tố. Phát hiện giúp Durant nhận được khoản tiền thưởng 3.000 USD từ GIMPS. Giải thưởng trị giá 150.000 – 250.000 USD sẽ được lần lượt trao cho người phát hiện số nguyên tố có hàng trăm triệu và hàng tỷ chữ số đầu tiên.

An Khang (Theo Live Science)

Nhiều năm qua, giới nghiên cứu đã tìm kiếm loại nhựa phân hủy sinh học nhanh nhất trong môi trường biển khi hàng triệu tấn nhựa đang trôi xuống đại dương mỗi năm. Giờ đây, nhóm nhà khoa học từ Viện Hải dương học Woods Hole (WHOI) phát hiện CDA là loại nhựa phân hủy nhanh nhất trong nước biển, được phân loại là nhựa sinh học về mặt kỹ thuật. Tuy nhiên, họ còn đẩy nhanh tốc độ phân hủy của vật liệu này nhờ kỹ thuật biến đổi đơn giản gọi là “tạo bọt”, khiến nó xốp hơn, New Atlas hôm 18/10 đưa tin.

CDA, hay cellulose diacetate, làm từ cellulose – loại polymer tự nhiên có trong thành tế bào thực vật, đặc biệt là trong bông hoặc bột gỗ. CDA xuất hiện từ cuối những năm 1800 và được dùng trong rất nhiều vật dụng, từ đầu lọc thuốc lá (cách sử dụng phổ biến nhất) đến gọng kính râm, phim chụp ảnh và hàng triệu thứ khác trong cuộc sống hàng ngày.

Trong nghiên cứu mới, nhóm chuyên gia khiến CDA dạng xốp phân hủy nhanh hơn dạng rắn 15 lần, thậm chí nhanh hơn giấy. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí ACS Publications.

“Chúng tôi đã đưa kiến thức cơ bản vào việc thiết kế một vật liệu mới vừa đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, vừa phân hủy dưới biển nhanh hơn bất cứ vật liệu nhựa nào khác mà chúng tôi biết, thậm chí nhanh hơn giấy”, Collin Ward, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Trong thử nghiệm kéo dài 36 tuần, khi đặt trong các bể chứa nước biển chảy liên tục, mút xốp CDA đã mất 65 – 70% khối lượng gốc. Một loại nhựa thông thường khác hiện diện ở mọi đại dương trên thế giới, Styrofoam, không hề phân hủy với cùng khoảng thời gian.

Trong nghiên cứu mới, Ward cùng các nhà khoa học khác của WHOI đã hợp tác với công ty sản xuất nhựa sinh học Eastman, đơn vị cung cấp vật liệu, tài trợ và là đồng tác giả. Nghiên cứu được thực hiện với môi trường có kiểm soát trong phòng thí nghiệm. Nhóm tác giả đã kiểm soát ánh sáng, nhiệt độ và nhiều yếu tố khác để mô phỏng các điều kiện của đại dương.

Nghiên cứu mới sẽ giúp các ngành công nghiệp giảm sử dụng nhựa truyền thống và hướng tới những lựa chọn thay thế thân thiện với môi trường hơn. Thành công của CDA dạng xốp cho thấy vật liệu này có thể dùng trong nhiều sản phẩm, giúp giảm lượng rác thải nhựa khó phân hủy dưới biển. Hiện Eastman đã sản xuất loại khay có thể phân hủy sinh học và ủ thành phân hữu cơ từ CDA dạng xốp thay cho khay xốp thông thường dùng để đóng gói thịt – loại khay không phân hủy sinh học trong bất kỳ môi trường tự nhiên nào, dù trên đất liền hay dưới biển.

Thu Thảo (Theo New Atlas)

Nghiên cứu do Võ Dư Định, Lê Anh Vân, Lâm Đạo Nhơn, Nguyễn Hưng Tâm và Mai Đức Hưng, bộ môn Cơ khí ôtô, khoa Cơ khí, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng thực hiện từ tháng 10/2023. Sản phẩm hướng đến kỹ thuật lưu trữ năng lượng hydrogen dạng rắn, ứng dụng trong các hệ thống quản lý năng lượng và phương tiện giao thông xanh.

Sản phẩm được thiết kế có hai phần chính: bình chứa hydrogen cùng các bộ phận phụ trợ và hệ thống điều khiển thông minh. Nguyên lý hoạt động của bình chứa dựa trên phản ứng giữa kim loại magie có trong bình chứa và hydrogen để tạo ra hợp chất Magie Hydrua (MgH₂). Khi gia nhiệt ở 250-350°C, sẽ xảy ra quá trình nạp hydrogen trong điều kiện áp suất trên 1 bar. Ngược lại, quá trình giải phóng hydrogen xảy ra khi áp suất dưới 1 bar.

Với hệ thống thông minh bao gồm vi điều khiển và các cảm biến đóng vai trò giám sát, điều khiển nhiệt độ, áp suất. Điều này đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn trong quá trình chuyển pha của hợp chất lưu trữ hydrogen.

Theo trưởng nhóm Võ Dư Định, hiện có ba công nghệ lưu trữ hydrogen dưới dạng khí nén, khí hóa lỏng và rắn. Ở dạng khí nén, hydro được lưu trữ trong các bình áp suất cao, từ 350 đến 700 bar (5.000-10.000 psi). Ở dạng lỏng hydrogen được làm lạnh xuống -253°C để chuyển sang trạng thái lỏng, sau đó lưu trữ trong các bồn chứa cách nhiệt. Với dạng rắn, hydrogen được lưu trữ trong các hợp chất hydrua kim loại hoặc các vật liệu hấp thụ khác như khung hữu cơ kim loại (MOFs), carbon nanotubes…

Theo Định, mỗi phương pháp lưu trữ có ưu, nhược điểm khác nhau. Do vậy, lựa chọn công nghệ phụ thuộc vào mục đích sử dụng như dùng để vận chuyển, lưu trữ tĩnh hay ứng dụng di động… trong đó có tính tới yếu tố chi phí, hiệu suất, an toàn.

Nhóm đánh giá, thách thức trong lưu trữ hydrogen đòi hỏi những công nghệ phức tạp, chi phí cao để đảm bảo an toàn và hiệu suất. Do thiếu hạ tầng hỗ trợ và hiệu quả kinh tế chưa cao nên đây là rào cản lớn trong ứng dụng rộng rãi hydro như một nguồn năng lượng sạch.

Trong nghiên cứu của nhóm, các thành viên muốn chế tạo thiết bị lưu trữ hydrogen dưới dạng rắn do công nghệ này an toàn, ít xảy ra cháy nổ. Công nghệ này cho phép lưu trữ dễ dàng hơn do không yêu cầu áp suất quá cao hoặc nhiệt độ cực thấp như với lưu trữ khí hoặc khí hóa lỏng.

Tính toán trên lý thuyết, sản phẩm của nhóm có thể lưu trữ vật liệu, sau phản ứng cho đầu ra tối đa 20,74g hydrogen dạng khí. Theo Định, đây là con số ước tính do cơ sở vật chất của nghiên cứu còn hạn chế, thiếu một số thiết bị dụng cụ chuyên dụng nên hiện chưa xác định cụ thể khối lượng thực tế.

Nhóm thiết kế bình chứa chuyên dụng theo quy chuẩn và tiêu chuẩn của Việt Nam về bình chịu áp lực. Khi gặp các sự cố ngoài mong muốn trong lúc thiết bị đang hoạt động, hệ thống gia nhiệt gián tiếp ngắt toàn bộ nguồn nhiệt đưa về trạng thái bình thường để đảm bảo an toàn.

TS Bùi Văn Hùng, Giảng viên khoa Cơ khí, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng đánh giá, nghiên cứu của nhóm mới ở giai đoạn tìm ra vật liệu lưu trữ phù hợp có khả năng hấp thụ và giải phóng hydrogen. Nhóm cũng xây dựng mô hình mô phỏng khả năng và điều kiện lưu trữ nhiên liệu này.

Ông đánh giá, khối lượng hydrogen trong sản phẩm của nhóm ước tính khoảng 20g, tương đương khoảng 0.66 kWh, là khá thấp. Mức năng lượng này phù hợp cho các thiết bị nhỏ hoặc thí nghiệm, nhưng không đủ để vận hành các phương tiện như ôtô hay thiết bị công nghiệp trong thời gian dài.

Để tăng khối lượng hydrogen lưu trữ, TS Hùng gợi ý nhóm nên tìm các hợp kim hoặc vật liệu có khả năng hấp thụ hydrogen nhiều hơn mà không tăng quá nhiều khối lượng vật liệu. Tuy nhiên, một số vật liệu có mật độ lưu trữ hydrogen cao đòi hỏi điều kiện và môi trường để quá trình chuyển pha giữa nạp và xả khó xảy ra hơn. Ông cho rằng, dựa trên nghiên cứu này, nhóm cần tiến hành thử nghiệm thêm những vật liệu khó chuyển pha trong thời gian tới.

Hà An

Nằm ở cuối bảng tuần hoàn và là nguyên tố có độ phóng xạ mạnh nhất trong bảng tuần hoàn, francium cực độc hại đối với bất cứ ai đến gần nó. Độ phóng xạ của nó lên tới 45.000 curi/mg.

Trên thực tế, giới nghiên cứu chưa bao giờ có thể quan sát francium. Không có ứng dụng nào đã biết và dường như không thực hiện bất kỳ chức năng sinh học nào. Nó hiếm hoi và tồn tại chóng vánh đến mức giới khoa học muốn nghiên cứu nguyên tố phải tự tạo francium bằng cách để neutron va chạm với radium hoặc để proton va chạm với thorium.

Trong nhiều năm, sự tồn tại của francium chỉ nằm ở lý thuyết. Chính Dmitri Mendeleev, cha đẻ của bảng tuần hoàn hóa học, là người đầu tiên nêu giả thuyết có một kim loại kiềm chưa phát hiện ẩn trong vũ trụ với số nguyên tử là 87. Điều này dấy lên một cuộc chạy đua nhằm phát hiện nguyên tố bí ẩn. Nhiều nhà khoa học xuất chúng khẳng định đã tìm thấy nó, nhưng kết quả của họ bị bác bỏ sau đó.

Đồng vị duy nhất tồn tại trong tự nhiên của francium là francium-223 hình thành trong quá trình phân rã phóng xạ của actinium. Năm 1939, nó được phát hiện lần đầu tiên bởi một nhà vật lý người Pháp Marguerite Perey làm việc với actinium ở Viện Radium tại Paris, người từng làm trợ lý cá nhân cho Marie Curie. Nguyên tố 87 sau đó được đổi tên thành “francium” theo quê hương của Perey.

Những quan sát sau khi phát hiện hé lộ francium-223 có chu kỳ bán rã chỉ 22 phút. Trong khi đó, uranium-235, một đồng vị phóng xạ dùng làm nhiên liệu cho nhà máy điện nguyên tử, có chu kỳ bán rã khoảng 700 triệu năm.

An Khang (Theo IFL Science)