image Thứ Ba, 10/11/2026

"Lá nhân tạo" sản xuất ra nhiên liệu sạch từ nước và ánh sáng

Bảo Ngọc

23/08/2022

Chia sẻ

Các nhà khoa học đã phát triển “lá nhân tạo” nổi trên mặt nước, có khả năng sản xuất nhiên liệu sạch từ ánh sáng mặt trời và nước. Nghiên cứu này có thể hoạt động quy mô lớn trên biển…

Một “chiếc lá” nhân tạo nổi tạo ra nhiên liệu sạch từ ánh sáng mặt trời và nước trên sông Cam gần Nhà thờ Kings College ở Cambridge, Vương quốc Anh. Ảnh: Virgil Andrei
Một “chiếc lá” nhân tạo nổi tạo ra nhiên liệu sạch từ ánh sáng mặt trời và nước trên sông Cam gần Nhà thờ King's College ở Cambridge, Vương quốc Anh. Ảnh: Virgil Andrei

Chiếc lá có hình dạng siêu mỏng, linh hoạt, được các nhà nghiên cứu Đại học Cambridge lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp (quá trình thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành thức ăn). Thiết bị tự động, chi phí thấp và có trọng lượng nhẹ, dễ dàng nổi lên trên bề mặt nước. Đây được coi là một giải pháp thay thế bền vững cho xăng mà không tốn diện tích trên đất liền.

Đây là lần đầu tiên nhiên liệu sạch được tạo ra trên mặt nước. Nếu mở rộng quy mô, lá nhân tạo có thể được sử dụng trên các tuyến đường thủy bị ô nhiễm, trong các cảng hoặc thậm chí trên biển, và giúp ngành vận tải biển toàn cầu giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. 

Các công nghệ năng lượng tái tạo như gió và mặt trời đã trở nên rẻ hơn đáng kể và dễ tiếp cận hơn trong những năm gần đây. Tuy nhiên, đối với các ngành công nghiệp vận chuyển, hậu cần hay khử cacbon, nhu cầu về năng lượng vô cùng lớn. Khoảng 80% hàng hóa thương mại toàn cầu được vận chuyển bằng các tàu chở hàng chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. Lĩnh vực này luôn nhận được rất ít sự quan tâm trong các cuộc thảo luận liên quan đến khủng hoảng khí hậu.

Trong nhiều năm, nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Cambridge đã cố gắng giải quyết vấn đề nhức nhối này bằng cách phát triển các giải pháp bền vững thay thế xăng dầu dựa trên nguyên tắc quang hợp. Vào năm 2019, nhóm đã phát minh một chiếc “lá nhân tạo” sản xuất ra khí tổng hợp từ ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước mang tên Syngas. Syngas là một chất trung gian quan trọng trong sản xuất hóa phẩm và dược phẩm.

Nguyên mẫu trước đó của “lá” là kết hợp hai chất hấp thụ ánh sáng với các chất xúc tác phù hợp tạo ra nhiên liệu. Tuy nhiên, với chất nền thủy tinh dày và lớp phủ chống ẩm, thiết bị phiên bản đời đầu có trọng lượng khá cồng kềnh.

"Lá nhân tạo nguyên mẫu có thể làm giảm đáng kể chi phí sản xuất nhiên liệu bền vững, nhưng vì vừa nặng vừa dễ vỡ, chúng rất khó vận chuyển và sản xuất ở quy mô lớn". Tiến sĩ Virgil Andrei, thuộc Khoa Hóa học Yusuf Hamied của Đại học Cambridge, cho biết.

Thách thức đối với nhóm nghiên cứu Cambridge là làm thế nào để “ép” các chất hấp thụ ánh sáng vào “chiếc lá” có chất nền nhẹ nhưng vẫn chống nước. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tới oxit kim loại màng mỏng và một vật liệu gọi là perovskites (thường dùng để phủ lên lá nhựa dẻo và kim loại). Các hợp chất bên trong được bảo vệ bởi lớp carbon mỏng chỉ vài micromet, không thấm nước và ngăn chặn độ ẩm. 

Một chiếc lá nhân tạo nổi trên sông Cam gần Cầu Sighs ở Cambridge, Vương quốc Anh. Ảnh: Virgil Andrei
Một chiếc lá nhân tạo nổi trên sông Cam gần Cầu Sighs ở Cambridge, Vương quốc Anh. Ảnh: Virgil Andrei

Tiến sĩ Andrei chia sẻ: "Nghiên cứu này có thể trở thành bước đệm tiên phong hướng tới việc tự động hóa và mở rộng quy mô sản xuất nhiên liệu năng lượng mặt trời. Chiếc lá này là sự kết hợp của hầu hết các công nghệ nhiên liệu năng lượng mặt trời thế hệ mới, chúng đạt trọng lượng thấp nhưng hiệu suất vô cùng cao".

Các thử nghiệm của lá nhân tạo phiên bản nâng cấp đã chứng minh rằng chúng có thể tách nước thành hydro và oxy, hoặc giảm CO2 thành khí tổng hợp. Các cải tiến bổ sung sẽ được tiếp tục nghiên cứu trước khi sản phẩm sẵn sàng cho các ứng dụng thương mại.

"Các trang trại năng lượng mặt trời đã trở nên phổ biến trong lĩnh vực sản xuất điện; chúng tôi đang hình dung về các trang trại tương tự trong lĩnh vực tổng hợp nhiên liệu", tiến sĩ Andrei nói thêm, "Những chiếc lá này có thể cung cấp cho các khu dân cư ven biển, các đảo xa xôi, che phủ các ao công nghiệp hoặc tránh bốc hơi nước từ các kênh tưới tiêu".


Mỹ phát triển tinh thể kim cương mới, mở hướng tản nhiệt cho chip thế hệ mới

Diamond Foundry công bố chế tạo thành công tinh thể kim cương đơn tinh thể đường kính 200 mm, đánh dấu bước tiến trong nỗ lực đưa một trong những vật liệu dẫn nhiệt tốt nhất tự nhiên vào ngành công nghiệp bán dẫn...

14:25 10/11/2026
Nhà sản xuất robot hình người đầu tiên của Mỹ lên sàn chứng khoán

Agility Robotics, doanh nghiệp phát triển robot hình người được Nvidia hậu thuẫn, đã chính thức niêm yết trên sàn Nasdaq, trở thành công ty robot hình người chuyên biệt đầu tiên tại Mỹ có mặt trên thị trường chứng khoán…

12:08 09/11/2026
Esports Việt Nam: Từ sân chơi trực tuyến đến không gian kết nối cộng đồng

Esports không chỉ là hoạt động thi đấu và giải trí trên nền tảng trực tuyến, mà đang mở rộng thành không gian gặp gỡ, giao lưu của một cộng đồng có chung sở thích…

12:07 09/11/2026
Thị trường E Ink Việt Nam không còn bó hẹp trong máy đọc sách

Thị trường E Ink năm 2026 không còn giới hạn ở máy đọc sách truyền thống mà đang hình thành một hệ sinh thái thiết bị với nhiều kích thước, thiết kế và mục đích sử dụng khác nhau, từ phục vụ nhu cầu học tập, làm việc đến tranh nghệ thuật kỹ thuật số và trang trí nội thất…

12:07 09/11/2026
Nhật Bản ưu tiên trung tâm dữ liệu, đất hiếm trong chiến lược tăng trưởng

Nhật Bản sẽ ưu tiên đầu tư vào các lĩnh vực như điện toán đám mây và trung tâm dữ liệu phục vụ AI trong quá trình triển khai chiến lược tăng trưởng quốc gia...

12:07 09/11/2026
Giải mã gene 1.000 giống lúa Việt Nam

Tại Việt Nam, nhiều giống lúa truyền thống và lúa hoang vẫn được lưu giữ ở các ngân hàng gen, viện nghiên cứu và trường đại học. Đây là nguồn vật liệu quý cho nghiên cứu và lai tạo giống...

20:41 06/11/2026
Analog Devices hoàn tất thương vụ mua lại Alif Semiconductor

Alif được cho là công ty đang định nghĩa lại trí tuệ biên (edge intelligence) với một nền tảng tiên tiến gồm các vi điều khiển và bộ xử lý tích hợp AI-native có hiệu suất cao.

13:36 06/11/2026
Kết nối tri thức quốc tế và cơ hội hợp tác cho khoa học Việt Nam

Thông qua các hoạt động giao lưu học thuật và hợp tác nghiên cứu xuyên biên giới, sự kết nối giữa các chuyên gia quốc tế và cộng đồng tri thức trong nước đang mở ra nhiều cơ hội phát triển cho khoa học Việt Nam...

14:38 05/11/2026
AI agent điều khiển robot, tiêm gene vào não chuột sống

Một startup công nghệ sinh học tại Mỹ đã thử nghiệm cho AI agent trực tiếp điều khiển thiết bị phẫu thuật để lựa chọn liệu pháp gene và tiêm vào não một con chuột đang sống...

09:16 04/11/2026
Cuộc đua robot đang chuyển từ phần cứng sang trí tuệ nhân tạo

Các doanh nghiệp Trung Quốc đang chuyển hướng sang phát triển AI để giúp robot hiểu môi trường, học nhiệm vụ mới và thích ứng với những công việc chưa được lập trình sẵn...

13:47 03/11/2026