Vật liệu từ pectin và cellulose thực vật phản chiếu 95% ánh sáng

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Materials ngày 4/11/2026. Nhóm nghiên cứu phát triển vật liệu phản quang nhiều lớp, chỉ sử dụng các polysaccharide có nguồn gốc tự nhiên.

Vật liệu làm từ pectin và cellulose thực vật có khả năng phản chiếu 95% ánh sáng.

Một số mẫu đạt độ phản xạ trên 95% ở nhiều bước sóng, bao gồm cả vùng ánh sáng không nhìn thấy bằng mắt thường.

Pectin là chất có trong thành tế bào thực vật, đồng thời được sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm để tạo độ gel cho mứt. Cellulose là thành phần cấu trúc chính của thành tế bào thực vật.

Nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp lắng đọng điện hóa để tạo các lớp pectin xen kẽ với nanofiber cellulose. Một số lớp được tạo thành từ xerogel pectin đặc, trong khi các lớp cellulose nanofiber có cấu trúc xốp hơn.

Mặt cắt cấu trúc vật liệu cho thấy các lớp đặc và xốp xen kẻ.

Sự khác biệt về mật độ và đặc tính quang học giữa các lớp tạo ra hiện tượng phản xạ mạnh. Ở một số mẫu, nhóm chế tạo khoảng 100 lớp xen kẽ, với độ dày trung bình từng lớp ở mức vài chục đến hơn 100 nanomet.

Khi ánh sáng đi qua cấu trúc nhiều lớp, các sóng phản xạ từ những bề mặt phân cách có thể tăng cường lẫn nhau ở những bước sóng nhất định. Đây là nguyên lý tương tự cách một số cấu trúc tự nhiên như cánh bọ cánh cứng tạo ra màu sắc óng ánh mà không cần sắc tố thông thường.

Nhóm cũng điều chỉnh độ dày từng lớp để thay đổi bước sóng phản xạ. Bằng cách tạo cấu trúc có chu kỳ biến đổi, vật liệu có thể phản xạ trên dải bước sóng rộng hơn thay vì chỉ một vùng màu hẹp.

Một ứng dụng được nhóm nghiên cứu đề xuất là cửa sổ có khả năng phản xạ tia hồng ngoại gần nhưng vẫn cho ánh sáng nhìn thấy truyền qua. Về nguyên lý, loại vật liệu này có thể giúp giảm lượng nhiệt mặt trời đi vào nhà mà không làm tối không gian bên trong.

Phổ phản chiếu của loại vật liệu trong nghiên cứu.

Vật liệu cũng có thể được sử dụng trong cảm biến quang học, nhãn chống hàng giả và các bề mặt trang trí có màu sắc thay đổi theo cấu trúc. Việc điều chỉnh mô hình lớp cho phép tạo ra những đặc tính phản xạ khác nhau trên cùng một nền vật liệu.

Một số công thức được điều chỉnh về thành phần hóa học có thể phân hủy đến khoảng 80% trong vòng hai tháng theo phép thử của nhóm.

Dù đạt độ phản xạ cao, vật liệu vẫn cần được đánh giá thêm về độ bền cơ học, khả năng chịu ẩm, nhiệt độ, tia cực tím và tuổi thọ khi sử dụng ngoài trời. Những yếu tố này đặc biệt quan trọng nếu muốn ứng dụng trong cửa sổ, cảm biến hoặc thiết bị công nghiệp.

Nghiên cứu mở ra hướng kết hợp vật liệu sinh học với kỹ thuật quang học cấu trúc. Thay vì chỉ tìm kiếm vật liệu mới từ khoáng chất hoặc polymer tổng hợp, các nhà khoa học có thể khai thác những thành phần tái tạo từ thực vật để chế tạo các lớp phủ và thiết bị quang học có hiệu năng cao hơn.

Video: Ánh sáng có thể biến thành vật chất như thế nào?