Những thành tựu khoa học công nghệ nổi bật năm 2020

Vaccine mRNA chống Covid-19

Hai loại vaccine Covid-19 do hãng Pfizer (Mỹ) hợp tác với BioNTech (Đức) cùng với Moderna (Mỹ) trở thành vaccine đầu tiên trên thế giới được phát triển dựa trên công nghệ mới - mRNA (RNA thông tin). Quá trình nghiên cứu và công nhận vaccine cũng được ghi nhận là nhanh nhất trong lịch sử khoa học, chỉ vỏn vẹn mười tháng.

Để kích hoạt phản ứng miễn dịch, các loại vaccine truyền thống đưa mầm bệnh yếu hoặc bất hoạt vào cơ thể bệnh nhân. Trong khi đó, vaccine mRNA hoạt động dựa trên cơ chế để cơ thể tạo ra phản ứng tự bảo vệ nhưng không thực sự phải tiếp xúc với toàn bộ virus bằng cách tiêm các đoạn mã di truyền của virus.

Về cơ chế hoạt động, vaccine mRNA đóng vai trò cung cấp bản hướng dẫn thông tin di truyền để cơ thể tự tổng hợp protein S (spike) và huấn luyện hệ thống miễn dịch chống lại tác nhân gây bệnh khi nó xâm nhập cơ thể.

Theo Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA), Vaccine Pfizer-BioNTech đã được kiểm chứng khả năng ngăn chặn 95% triệu chứng gây ra bởi virus SARS-CoV-2. Trong khi đó, vaccine Moderna ghi nhận con số ngăn chặn là 94,1%.

“Siêu enzyme” phá huỷ rác thải nhựa

Đứng trước nguy cơ của những cuộc khủng hoảng sinh thái, các nhà khoa học đã chế tạo ra “siêu enzyme” ăn nhựa với khả năng tiêu huỷ chai lọ dùng một lần chỉ trong vài ngày.

Giải pháp mới của các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Đổi mới Enzyme Anh quốc và Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia, bang Colorado (Mỹ) sáng chế các enzyme phân hủy polyethylene terephthalate (PET) thành các phân tử hóa học. PET là loại nhựa phổ biến, được dùng để sản xuất chai lọ sử dụng một lần cũng như quần áo và thảm.

Nếu được áp dụng ở quy mô lớn, các “siêu enzym” có thể cắt giảm đến 300 triệu tấn nhựa mà con người tạo ra mỗi năm, cho phép các nhà sản xuất tái sử dụng nhiều lần cùng một loại nhựa. Bên cạnh đó, phát minh này còn làm giảm sự phụ thuộc của con người vào nhiên liệu hóa thạch cho hoạt động sản xuất nhựa.

Tàu vũ trụ tư nhân của SpaceX

Sáng ngày 16/11/2020, SpaceX - công ty tên lửa của tỷ phú Elon Musk đưa phi hành đoàn gồm bốn phi hành gia lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), bắt đầu sứ mệnh chính thức đầu tiên của NASA đưa phi hành đoàn lên quỹ đạo trên chuyến bay của tàu vũ trụ tư nhân.

Chuyến bay được đặt tên là Resilience, trên tàu vũ trụ Crew Dragon của SpaceX, cất cánh trên tên lửa đẩy SpaceX Falcon từ Trung tâm Không gian Kennedy của NASA ở Cape Canaveral, Florida, Mỹ.

Đây được coi là thành quả quan trọng, phản ánh nỗ lực kéo dài hàng thập kỷ của NASA và các đối tác thương mại nhằm khôi phục khả năng đưa phi hành gia vào không gian vũ trụ.

Công nghệ chuyển hóa CO2 thành sản phẩm hữu ích

Các nhà khoa học Australia đã phát triển thành công phương pháp biến khí chất thải carbon dioxide (CO2) độc hại thành các sản phẩm công nghiệp hữu ích, có tiềm năng hỗ trợ các nước trong quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế xanh.

Theo nghiên cứu được công bố ngày 11/6/2020, nhóm nhà khoa học tại Trường Công trình Hóa chất thuộc Đại học New South Wales đã sử dụng phương pháp nhiệt phân phun lửa ở nhiệt độ 2.000 độ C, với chất xúc tác là kẽm oxide, để tạo ra các hạt nano.

Sau đó, dưới tác dụng của dòng điện, các hạt này có thể chuyển hóa CO2 thành một hợp chất có tên “syngas” - gồm hydro và carbon oxide (CO). Hợp chất này có đặc tính vô cùng linh hoạt, có thể sử dụng để tạo ra nhiều hóa chất công nghiệp quan trọng như dầu diesel tổng hợp, methanol, cồn hay nhựa.

Công nghệ mới này còn có tiềm năng tạo ra các hệ thống khép kín, trong đó khí CO2 và CO sinh ra từ các nhà máy sẽ được chuyển hóa sang các hợp chất có lợi, và tiếp tục phục vụ cho mục đích sản xuất của chính các nhà máy đó. Trước mắt, công nghệ này sẽ được ứng dụng trong các nhà máy nhiệt điện hoặc các mỏ khí đốt - nơi phát thải lượng lớn khí CO2.

Phát hiện nước trên Mặt trăng

Năm 2009 và năm 2018, các nhà khoa học đã tìm thấy dấu hiệu của nước trên Mặt trăng.

Ngày 26/10/2020, NASA công bố trong hai nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã phát hiện nước tại một trong những miệng núi lửa lớn nhất trên bề mặt ngập nắng của mặt trăng. Họ cũng phát hiện bề mặt Mặt trăng có thể chứa nhiều mảng băng bí mật ở những vùng bị che khuất vĩnh viễn.

Trong tuyên bố, ông Paul Hayne, tác giả của nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Vật lý khí quyển và không gian, Đại học Colorado (Mỹ) nhận định, nếu nghiên cứu này đúng, NASA có thể dùng nước có sẵn trên mặt trăng để làm nước uống, nhiên liệu tên lửa và những hoạt động phục vụ cho sứ mệnh chinh phục vũ trụ.

Thành tựu vật lý

Năm 2020 là năm đầu tiên của vật lý chất ngưng tụ. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh tạo ra được một chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng - một vật liệu dẫn điện không sản sinh nhiệt lượng và có thể hoạt động tốt ở 0°C. Bước đột phá này được chờ đợi từ lâu, nhưng một điều đáng lưu ý là nó chỉ có thể tồn tại ở mức áp suất gần bằng áp suất trong lõi Trái đất, làm giới hạn khả năng ứng dụng của vật liệu này.

Trong khi đó, giới toán học thuần túy trên toàn thế giới kinh ngạc khi nhà toán học Nhật Bản Shinichi Mochizuki tuyên bố chứng minh thành công giả thuyết abc, một vấn đề lớn trong lý thuyết số. Mochizuki từng công bố giả thuyết trên cách đây tám năm nhưng những nội dung này đến nay vẫn còn gây tranh cãi.

Vi kim (Microneedles)

Những mũi kim siêu nhỏ với độ dày không quá một tờ giấy (từ 0,005 đến 2 mm) và chiều rộng chỉ tương đương sợi tóc người (0,1mm) đã được đưa vào sử dụng trong quá trình tiêm và thử máu. Những đầu kim tí hon này có khả năng thâm nhập da, xuyên qua lớp da chết đến lớp biểu bì.

Trong năm 2020, nhiều sản phẩm vi kim đang tiến tới thương mại hóa bởi khả năng lấy máu nhanh chóng, không đau và có thể sử dụng trong xét nghiệm chẩn đoán hoặc theo dõi sức khỏe. Các lỗ nhỏ do kim tạo ra dẫn đến sự thay đổi cục bộ về áp suất trong lớp biểu bì hoặc lớp hạ bì, hút chất lỏng hoặc máu ở kẽ vào ống tiêm.

Đặc biệt, nếu được kết hợp với cảm biến sinh học, trong vòng vài phút, các thiết bị có thể đo trực tiếp những chỉ số sinh học cho biết tình trạng sức khỏe, chẳng hạn như glucose, cholesterol, sản phẩm phụ của thuốc hoặc tế bào miễn dịch…

Những nỗ lực không ngừng nghỉ của các nhà khoa học trong nhiều lĩnh vực trên toàn thế giới trong năm 2020 đầy thử thách đã được đền đáp xứng đáng bằng những thành tựu khoa học công nghệ đầy ấn tượng, mở ra cơ hội cho sự phát triển trong tương lai còn nhiều thách thức.