[Technology] Đại học Harvard phát triển thành công phương pháp dùng laser để kích thích quá trình phục hồi răng

Dentist-pt-google-img. ​


Trong một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Science Translational Medicine, các nhà khoa học tại Đại học Harvard đã giới thiệu phương pháp dùng tia laser năng lượng thấp để kích hoạt các tế bào gốc bên trong răng từ đó hình thành nên ngà răng – một thành phần hết sức quan trọng của răng. Sự thành công của phương pháp này có thể giúp phục hồi răng cho những người đã bị tổn thương răng vĩnh viễn mà không cần nhổ bỏ và sử dụng răng giả để thay thế.

“Răng không mọc lại!”, đó là những gì mà nha sĩ nói khi bạn quyết định phải nhổ đi chiếc răng vĩnh viễn vì một lý do nào đó. Nhưng giờ đây, các nhà khoa học đã tìm được cách tự nhiên để tạo nên ngà răng. Đây là cấu trúc quan trọng nhất của răng đã được vôi hóa, có chứa các tế bào sống giống như xương cững. Phương pháp phục hồi răng do các nhà nghiên cứu đề xuất dựa trên một thủ thuật khá đơn giản và dễ thực hiện: khoan 2 lỗ vào răng đã hỏng và bắn tia laser vào bên trong để kích thích sự phát triển của tế bào gốc.

Trong những nghiên cứu khác được thực hiện gần đây, các bác sĩ da liễu đã báo cáo về khả năng của tia laser trong việc kích thích da và tóc phát triển. Từ đó, các nhà nghiên cứu phát hiện thêm rằng tia laser cũng có thể kích thích các hoạt động sinh học khác bên trong tế bào, và một trong số đó chính là sự hình thành nên ngà răng. Theo đó, vụ nổ do laser năng lượng thấp sẽ tạo nên một dạng phản ứng ôxy hóa và tạo ra các sản phẩm có thể kích thích sự tăng trưởng của ngà răng.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng phương pháp này chỉ tạo nên được ngà răng theo cách tự nhiên bên dưới lớp men và các tế bào tạo men răng sẽ bị mất đi khi răng mọc lên trong miệng. Do đó, quá trình phục hồi vẫn cần phải bổ sung thêm men răng bao quanh ngà răng để hình thành nên một chiếc răng hoàn chỉnh. Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu cũng cho biết thêm rằng quá trình phục hồi không bao gồm các tủy máu bên trong răng. Tuy nhiên, khi ngà răng được phục hồi, chiếc răng sẽ có đủ độ cứng để thực hiện các chức năng nhai bình thường dù không hoàn hảo như răng thật.

Trước đây, các nhà nghiên cứu đã có thể tạo ra những thành phần của răng từ tế bào gốc trong phòng thí nghiệm, nhưng đây là lần đầu tiên có thể kích thích sự tăng trưởng của ngà răng ngay trong miệng của sinh vật sống. Hiện tại, các tác giả của nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm thành công trên một số loài gặm nhấm nhỏ. Bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục thử nghiệm lâm sàng ngay trên cơ thể người với hy vọng rằng một ngày nào đó, đây sẽ là một phương pháp tái tạo răng được áp dụng rộng rãi nhằm thay thế cho phương pháp cấy ghép răng nhân tạo vẫn được áp dụng từ trước đến nay.

[Technology] Chiếc xe nhanh nhất thế giới được thiết kế như thế nào?

Cách đây 100 năm, tay đua Lydston Hornsted cùng với chiếc xe Benz No.3 đã phá vỡ kỷ lục tốc độ của một chiếc xe di chuyển trên mặt đất với vận tốc 229 km/h. Đến năm 1997, chiếc xe đua với thiết kế vô cùng đặc biệt Thrust SSC của tay đua Andy Green đã vượt qua vận tốc siêu âm và đạt mức 1200 km/h.

Chiếc xe nhanh nhất thế giới được thiết kế như thế nào?

Không dừng lại ở đó, các nhà thiết kế vẫn nghiên cứu và chế tạo những chiếc xe chạy với vận tốc siêu nhanh, phá vỡ mọi rào cản về vận tốc của một chiếc xe chạy trên mặt đất. Để có thể đạt đến vận tốc siêu âm hoặc vượt âm, những chiếc xe phải có thiết kế vô cùng đặc biệt. Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu xem những nhà thiết kế đã làm thế nào để một chiếc xe có thể đạt vận tốc 1600 km/h.

Câu hỏi đầu tiên được đặt ra đối với một chiếc xe đạt vận tốc siêu âm là “làm thế nào để giữ chiếc xe ở trên mặt đất”. Điều này vô cùng quan trọng, bởi khi đạt vận tốc siêu âm lên tới hơn 1600 km/h, một chiếc xe có thể “bay” khỏi mặt đất. Năm 1967, tay đua Donald Campbell đã gặp phải một tai nạn kinh hoàng khi lái thử một chiếc tàu siêu tốc. Khi đạt đến vận tốc cực cao, chiếc tàu bị “bay” khỏi mặt nước và lộn nhào.

Tai nạn của tay đua Donald Campbell năm 1967.

Động cơ phản lực

Ban đầu, những chiếc “siêu” xe này được trang bị động cơ đốt trong sử dụng piston, chạy bằng xăng hoặc dầu diesel, tuy nhiên những chiếc xe sử dụng các loại động cơ truyền thống chỉ có thể đạt vận tốc tối đa 400 km/h.

Chiếc xe nhanh nhất thế giới được thiết kế như thế nào?

Để có thể đẩy vận tốc lên mức siêu âm, những chiếc xe cần nhiều năng lượng hơn nữa. Các nhà thiết kế bắt đầu thử nghiệm các loại động cơ phản lực và động cơ tên lửa. Khi đã có thể đạt đến vận tốc cao hơn, lực cản của không khí trở thành một vấn đề lớn cần giải quyết. Lúc này, thiết kế động lực học của chiếc xe trở thành một phần vô cùng quan trọng.

Bloodhound được trang bị động cơ phản lực EJ200 của máy bay chiến đấu Eurofighter-Typhoon kết hợp cùng một tên lửa đẩy Falcon cho công suất 133.000 mã lực. Với lực đẩy 90kN tạo ra bởi động cơ EJ200 cộng với lực đẩy 212kN (tương đương 180 chiếc xe F1) từ tên lửa Falcon thì nhóm thực hiện dự án tính toán xe có thể tăng tốc từ 0 đến 1000 dặm/h chỉ trong 42 giây.

Thiết kế khí động lực học

Khí động lực học nghiên cứu sự di chuyển của các dòng chảy không khí qua các vật di chuyển và lực cản mà không khí tác động lên chúng. Việc tính toán khí động lực học vô cùng phức tạp và gặp rất nhiều khó khăn cho đến khi các siêu máy tính ra đời, có khả năng thay thế con người. Trong một vài thập kỷ trước đây, việc nghiên cứu khí động lực học được tiến hành trong các hầm thí nghiệm với những cỗ máy tạo gió khổng lồ.

Bloodhound CFD dòng chảy trực quan

Mô phỏng khí động lực học trên máy tính.

Tuy nhiên bây giờ các nhà khoa học đã có thể lập trình và tính toán với các mô hình mô phỏng trên máy tính. Lúc này, việc giữ được mũi xe không bị nhấc lên khỏi mặt đất không còn là vấn đề lớn, khi mà các nhà thiết kế có thể tính toán cân bằng dòng chảy phía trên và phía dưới của mũi xe. Lúc này, việc giữ cho phần đuôi xe không bị “bay” trở thành một vấn đề nan giải hơn. Để giải quyết vấn đề này, các bánh xe được làm lớn hơn và nằm bên ngoài thân xe giúp giải phóng luồng khí di chuyển qua các bánh xe.

Bên cạnh đó, thiết kế thống treo bánh xe đặc biệt theo kiểu “delta fairing” góp phần giải quyết các vấn đề khí động lực học, giúp chiếc xe không bị “bay” khỏi mặt đất. Bánh xe được làm đặc để luồng không khí không thể đi qua, bên cạnh đó hai bánh xe sau còn được lắp một phần cản gió với thiết kế đặc biệt để phân tàn luồng không khí.

Dòng chảy phức tạp hạ lưu của Bloodhound phanh

Thiết kế này giúp loại trừ các lực nâng từ đệm khí hình thành khi chiếc xe đạt vận tốc siêu âm. Nếu như không có thiết kế hệ thống treo này, một lực nâng rất lớn sẽ khiến chiếc xe bị nhấc khỏi mặt đất khi đạt vận tốc cận âm Mach 0,9.

Việc thiết kế vị trí lắp đặt của động cơ tên lửa EJ200 cũng gặp nhiều khó khăn, ban đầu các nhà thiết kế lắp đặt hai động cơ phản lực bên thân xe tuy nhiên vẫn không đảm bảo tính động lực học. Sau đó, các nhà thiết kế quyết định chỉ sử dụng một động cơ đặt trên thân xe, phía trên tán buồng lái.

Thiết kế phát triển của Bloodhound

Thiết kế thay đổi của chiếc xe từ năm 2007 đến nay.

Thiết kế của thân xe cũng thay đổi rất nhiều so với những chiếc xe thông thường, thu gọn bề ngang và chỉ sử dụng một chỗ ngồi cũng như hình dáng mũi tên góp phần giảm lực cản của không khí lên chiếc xe. Từ năm 2007 đến nay, thiết kế của chiếc xe đã trải qua hơn 12 mô hình điều chỉnh về thiết kế. Mỗi mô hình đều được thử nghiệm mô phỏng khí động lực học trên máy tính để tìm ra được thiết kế tối ưu nhất.

Sau những cải tiến về thiết kế, chiếc “siêu” xe Bloohound đã khá hoàn thiện, tuy nhiên hóm thiết kế vẫn chưa dừng lại ở đó. Dự kiến quá trình thử nghiệm Bloodhound SSC sẽ được tiến hành tại Anh quốc vào đầu năm tới, trước khi chiếc xe có thể thực hiện màn lập kỷ lục vào năm 2015 tại Nam Phi trên một sa mạc rộng hơn 3 km và dài khoảng 19 km.

[Technology] Lịch sử 400 năm hình thành và phát triển của pin

banner. ​


Pin là nguồn năng lượng thông dụng cho nhiều thiết bị cá nhân, gia dụng cho đến các ứng dụng công nghiệp. Có nhiều chủng loại, kích thước pin khác nhau tương ứng với rất nhiều thiết bị tiêu thụ điện từ đồng hồ đeo tay, đồ chơi trẻ em, điện thoại di động, máy tính bảng đến pin cỡ lớn dùng cho xe điện,… Pin đã, đang và sẽ là một công cụ lưu trữ năng lượng được sử dụng phổ biến không chỉ trong hiện tại mà còn nhiều năm nữa trong tương lai. Chuyên mục “Mỗi tuần 1 phát minh” lần này sẽ cùng các bạn tìm hiểu các câu hỏi đặt ra xung quanh loại thiết bị quen thuộc và quan trọng nói trên: Pin được chế tạo lần đầu tiên khi nào? Ai đã phát minh ra pin? Pin sạc có từ bao giờ?…

Tóm tắt các cột mốc quan trọng có liên quan mật thiết đến quá trình phát triển của pin

Screen Shot 2014-05-19 at 17.18.47.


Pin được phát minh khi nào? 400 năm hay hơn 2000 năm trước?

Một trong những phát minh vĩ đại và đáng chú ý nhất của con người trong 400 năm qua chính là điện. Những dòng điện đầu tiên có thể được tạo ra trước đó, nhưng mãi đến cuối những năm 1800 thì nhân loại mới chứng kiến được những ứng dụng cụ thể của điện. Đó là 250.000 bóng đèn dây tóc thắp sáng Triễn lãm tiêu dùng tại Chicago, Mỹ năm 1893 hay làm một cây cầu bắt qua sông Seine, Paris phát sáng tại Hội chợ thế giới năm 1900.

Tuy nhiên, những dòng điện đầu tiên đã được con người tạo ra từ nhiều năm trước đó. Vào năm 1963, trong quá trình xây dựng tuyến đường sắt gần Baghdad, những công nhân đã phát hiện ra những “viên pin của người Parthian” có niên đại lên tới 2000 năm nằm trong một hầm mộ cổ. Đây là những viên pin xuất hiện sớm nhất trong lịch sử loài người do bàn tay chế tạo của những người Parthian, một dân tộc miền Bắc Ba Tư.

PARTHIAN. ​


Trong số những di tích được tìm thấy trong lăng mộ, các nhà khảo cổ đã tìm thấy một cái vại hoặc bình bằng đất sét chứa đầy giấm với một thanh sắt cắm vào chính giữa sau đó niêm phong kính miệng bình. Xung quanh thanh sắt được bao bọc bởi ống quấn bằng các tấm đồng. Mỗi bình có chiều cao khoảng 15 cm, ống đồng có đường kính khoảng 4 cm và dài 12 cm. Sau khi dựng lại và thử nghiệm với một phiên bản tương tự, các nhà khoa học đã nhận thấy rằng “bình pin” có khả năng tạo ra dòng điện từ 1,5 đến 2 V giữa trụ sắt và tấm đồng.

Qua đó, các nhà khoa học đã dự đoán rằng những người Parthian cổ đại đã sử dụng các công cụ tạo ra dòng điện để mạ vàng và bạc vào những vật dụng từ những năm 250 trước công nguyên. Nhiều nhà khoa học cho rằng người Parthian chỉ sử dụng các công cụ trên cho mục đích mạ chứ chưa nhìn nhận nó như một nguồn năng lượng. Nhiều bằng chứng khảo cổ khác cho thấy những người Ai Cập cổ đại cũng đã biết mạ antimon lên các vật dụng bằng đồng từ hơn 4300 năm trước. Các di tích khảo cổ khác cũng cho thấy những người Babylon cũng đã khám phá và sử dụng kỹ thuật dùng nước ép nho như một chất điện phân để mạ vàng lên đồ trang sức.

1786 – Cặp chân nhái đã chết nhưng biết cử động!

luigi-galvani-experimenting.
giáo sư Cơ thể học Luigi Galvani (1737-1798) với phát hiện đâm que sắt vào chân nhái đặt trên bàn kim loại khiến chân nhái co giật​


Năm 1786, trong khi thực hiện một bài giảng, giáo sư Cơ thể học Luigi Galvani (1737-1798) tại trường Đại học Bologne, Italy, đã dùng một thanh kim loại đâm vào một con nhái đã lột da. Do tình cơ con nhái được đặt trên mặt bàn bằng kim loại, chân con nhái có hiện tượng co giật lại. Galvani đã rất ngạc nhiên với hiện tượng này và sau vài ngày tìm hiểu, ồn đã nhận ra rằng chân nhái co giật khi đầu thanh kim loại đâm vào và chạm tới mặt bàn kim loại bên dưới.

Một ngày khác, Galvani đã dùng một móc đồng phơi đôi chân nhái phía trên một thanh sắt ngoài ban công. Galvani đã nhận thấy rằng khi gió thổi khiến đôi chân nhái đung đưa chạm vào thanh sắt và ngay tức khắc, chân nhái sẽ bị co giật. Ông suy nghĩ để cố lý giải cho hiện tượng kỳ lạ này và một ý tưởng đã lóe lên trong đầu ông: điện. Galvani kết luận rằng điện có trong khắp mọi vật và có trong cả đôi chân nhái. Ông đặt tên cho loại điện này là “điện của sinh vật” và công bố phát hiện của mình trên một bài báo khiến cho giới khoa học gia châu Âu hết sức sửng sốt với loại điện mới này.

Ngày nay, chúng ta đều biết rằng Galvani đã nhầm lẫn khi cho rằng đó là điện của sinh vật và ông chỉ dừng lại ở hiện tượng mà không tìm hiểu nguyên nhân sinh ra điện. Tuy nhiên, phát hiện trên của Galvani đã tiến rất gần tới những nguyên lý mở đường cho việc chế tạo pin sau này.


“Pin Volta” – Pin đầu tiên của nhân loại ra đời vào năm 1800

volta.
Alessandro Volta (1745-1827) là giáo sư vật lý tại Đại học Pavie, Italy, cha đẻ của pin​


Alessandro Volta (1745-1827) là giáo sư vật lý tại Đại học Pavie, Italy. Trước đó, Volta đã có nhiều nghiên cứu nhằm tăng cường tính điện của chai Laiden. Trước đó, ông đã đề xuất mô hình “súng lục bắn điện” nhằm thực hiện liên lạc đường dài. “Khẩu súng luc điện” được nối với một sợi dây sắt được đặt trên các cọc gỗ kéo dài từ Milan đến Como, Italy. Đầu cuối của dây sắt được nối với một chai chứa đầy khí mê tan. Khi muốn gởi một thông điệp được mã hóa, “súng lục điện” sẽ “bắn” một tia lửa điện và người nhận sẽ “đọc” được các thông điệp trên chai chứa mê tan. Dù vậy, mô hình của ông không hề được chế tạo thực sự.

Từ khi Galvani phổ biến các phát hiện của mình về “điện của sinh vật” vào năm 1791, tại nhiều phòng thí nghiệm lớn tại châu Âu, hàng loạt các nhà khoa học đã thực hiện các thí nghiệm với đôi chân nhái của Galvani. Có người đã nối đôi chân nhái với chai Leiden (hình thái đầu tiên của tụ điện, một chai thủy tinh tích trữ tĩnh điện giữa 2 điện cực bên trong và bên ngoài chai) và nhận thấy rằng đôi chân nhái có sự co giật dữ dội. Với thí nghiệm trên, các nhà khoa học bắt đầu nghi ngờ về giả thuyết “điện sinh vật” của Galvani. Trong số những người phản đối giả thuyết có Alessandro Volta.

Đối với thí nghiệm chân nhái , Volta không quan tâm đến hiện tượng co giật đơn thuần, sâu xa hơn, ông cố gắng tìm hiểu nguồn điện đã sinh ra từ đâu để làm chân nhái có thể co giật. Volta nhận thấy rằng chân nhái chỉ co giật khi có sự tiếp xúc của 2 kim loại khác nhau. Sau khi tiếp tục nghiên cứu, Volta phát hiện thêm rằng điện sinh ra do phản ứng hóa học và hiện tượng co giật của chân ếch chỉ xảy ra khi 2 kim loại khác nhau tiếp xúc trong một dung dịch muối. Cụ thể, dung dịch muối tồn tại bên trong cơ thịt của chân nhái.

mo_hinh_pin_volta.
Mô hình pin của Volta​


Tiếp tục nghiên cứu, năm 1800, Volta đã thực hiện một loạt các thử nghiệm dùng kẽm, chì, thiếc và sắt làm tấm tích điện âm (cathode); và đồng, bạc, vàng, than chì như một tấm tích điện dương (anode). Sau đó, ông xếp các tấm trái cực xen kẽ với nhau, ngăn cách bởi miếng giấy xốp tẩm dung dịch muối ăn. Cuối cùng, ông nối điểm đầu với điểm cuối với một sợi dây dẫn và nhận thấy có 1 dòng điện chạy qua. Đây chính là viên pin đầu tiên của nhân loại được mang tên là “pin Volta”. Sở dĩ danh từ pin hay chính xác hơn là pile được đặt cho thiết bị này chính là do đây là 1 chồng các miếng tròn bằng đồng và kẽm có hình dáng như một chiếc cọc.

450px-VoltaBattery.
Mô hình pin đầu tiên của Volta còn được bảo tồn đến ngày nay​


Cũng trong năm 1800, Volta đã công bố phát hiện của ông về một nguồn cấp điện ổn định trước Hội đồng khoa học Hoàng Gia tại London trước sự chứng kiến và thán phục của nhiều nhà khoa học từ khắp châu Âu. Với phát minh này đã giúp tên tuổi của Volta lừng lẫy khắp nơi và được ghi nhận là người có đóng góp to lớn cho sự phát triển của nhân loại.

volta2.
Hình ảnh Volta đang thực hiện thí nghiệm với sự theo dõi trực tiếp của hoàng đế nước Pháp Napoleon Bonaparte.​


Tuy nhiên, Pháp mới là quốc gia đầu tiên công nhận phát minh của Volta do trong giai đoạn bấy giờ, nước Pháp đang cố gắng tiếp cận với nhiều tiến bộ của khoa học kỹ thuật nên sẵn sàng đón nhận bất cứ ý tưởng mới nào được đề xuất. Không lâu sau đó, Volta được mời tới Pháp và giảng dạy tại Viện hàn lâm khoa học Pháp về các nghiên cứu điện học của ông. Thậm chí trong nhiều bài giảng của ông có sự theo dõi của Napoleon Bonaparte.

26.4-Humphry-Davy.
Nhà vật lý và hóa học người Cornwall, vương quốc Anh, Humphry Davy (1778-1829) cùng mô hình pin.​


Trong cùng năm 1800, nhà vật lý và hóa học người Cornwall, vương quốc Anh, Humphry Davy (1778-1829) đã bắt đầu thử nghiệm các tác dụng hóa học của dòng điện và phát hiện ra rằng dòng điện có khả năng tách các chất trong dung dịch mà ngày nay chúng ta biết đó là sự điện phân. Dựa trên mô hình của Volta, Davy đã chế tạo ra pin điện lớn nhất và mạnh nhất tính đến thời điểm bấy giờ tại tầng hầm của Viện khoa học Hoàng gia Anh. Những nhân chứng đã kể lại rằng mô hình pin của ông đã làm một chiếc đèn hồ quang điện chat sáng rực rỡ chưa từng thấy. Ngoài ra, Davy cũng là người nổi tiếng với việc phát hiện ra khí gây cười N2O hay đèn mỏ an toàn.

cruick.
Nhà hóa học người Anh, William Cruickshank với thiết kế mô hình pin đầu tiên có thể sản xuất dưới quy mô công nghiệp​


2 năm sau đó, vào năm 1802, nhà hóa học người Anh, William Cruickshank thiết kế mô hình pin đầu tiên có thể sản xuất dưới quy mô công nghiệp. Cruickshank đã đề xuất phương pháp dùng các tấm kẽm và đồng có cùng kích thước, xếp xen kẽ với nhau, đặt vào một hộp gỗ dài hình chữ nhật và dán chặt lại. Bên trong hộp có các rãnh để giữ cố định các tấm kim loại và chứa nước đầy nước muối hoặc acid pha loãng để làm chất điện phân. Thiết kế này có ưu điểm so với mô hình ban đầu của Volta là không bị khô và có thể cung cấp được dòng điện mạnh hơn. Mô hình pin của Cruickshank giống như pin ướt mà chúng ta vẫn còn sử dụng cho đến ngày nay.

Từ pin có thể sạc được, pin ướt cho đến pin khô

pin_sac_dau_tien.
Pin ướt có thể sạc được của nhà vật lý người Pháp Gaston Planté


Vào năm 1836, nhà hóa học người Anh, John F. Daniell đã phát triển một phiên bản pin hoàn thiện hơn với hiệu suất được cải thiện và tạo ra dòng điện ổn định hơn so với nguyên bản ban đầu của Volta hay Cruickshank. Tuy nhiên, cho tới thời điểm bấy giờ thì toàn bộ đều là pin sơ cấp, nghĩa là chỉ dùng được 1 lần và không thể sạc để tái sử dụng được. Đến năm 1859, nhà vật lý người Pháp Gaston Planté phát minh ra pin sạc đầu tiên. Đó là một pin với các tấm chì ngăn cách nhau bởi tấm vải flannel và được đặt trong acid sunfuric loãng. Pin sẽ được sạc lại bằng cách châm thêm acid vào để tái sử dụng. Mô hình này vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay dưới tên gọi pin ướt hoặc ắc quy ướt (bình ướt) hoặc pin carbon zinc

leclanche. leclanche1.
Kỹ sư người Pháp Georges Leclanché (1839-1882) và mô hình pin của ông.​


Năm 1866 tại Pháp, kỹ sư Georges Leclanché (1839-1882) đã chế tạo pin ướt với các điện cực ngâm mình trong dung dịch điện phân. Tuy nhiên không lâu sau đó, ông đưa ra sáng kiến cải thiện pin bằng cách dùng dung dịch hồ amoni chloride sau đó niêm phong pin lại. Sáng kiến này đánh dấu sự ra đời của thế hệ pin khô. Thế hệ pin mới cho phép pin được sử dụng ở nhiều vị trí khác nhau, chịu được di chuyển dao động mạnh mà không sợ dung dịch điện phân bị tràn ra ngoài như pin ướt. Thêm vào đó, pin cũng được chế tạo thành dạng ống hoặc hình hộp bên trong chứa các bộ phận khác của pin như các cực dương làm bằng kẽm (anode) và cực âm gồm mangan dioxide và carbon theo tỷ lệ 8:1 (cathode). Hồ điện cực còn có thể chứa thêm kẽm chloride.

Năm 1881, Camille Faure chế tạo pin dùng các dải cọc chì oxit làm điện cực để thay thế cho các tấm chì trong pin ướt trước đây. Điều này cho phép tạo ra dòng điện mạnh và ổn định hơn rất nhiều. Đây chính là cơ sở cho sự phát triển của pin ướt sau này với nhiều loại điện cực khác nhau.


Đến năm 1899, nhà khoa học Waldemar Jungner đến từ Thụy Điển đã phát minh ra pin nickel-cadimi (NiCd). Đây là thế hệ pin dùng nickel làm cực âm (cathode) và cadimi làm cực dương (anode). Tuy nhiên, do chi phí chế tạo khá cao nên pin NiCd không được áp dụng rộng rãi cho nhiều người sử dụng. 2 năm sau đó, nhà phát minh nổi tiếng Thomas Edison đã phát triển mô hình pin khác bằng cách dùng sắt để thay thế Cadimi làm anode giúp giảm giá thành nguyên vật liệu sản xuất pin. Dù vậy, mô hình pin Nikel-Sắt của Edison đã gặp phải các nhược điểm nghiêm trọng: năng lượng yếu, hiệu suất kém ở nhiệt độ thấp và khả năng tự xả cao. Tất cả các nhược điểm trên khiến pin của Edison cũng không được đưa vào sản xuất và sử dụng rộng rãi.

Mãi cho tới năm 1932, Shlecht và Ackermann đã đạt được thành công trong việc cải tiến pin NiCd với dòng điện mạnh và tuổi thọ cao. Giải pháp cải tiến của 2 nhà phát minh là trang bị thêm những tấm vách ngăn các điện cực thành nhiều khoang. Năm 1947, George Neumann tiếp tục hoàn thiện mô hình trên thông qua việc chế tạo thế hệ pin NiCd với nhiều vách ngăn bên trong được hàn kín lại.

seven-batteries.
Pin NiMH quen thuộc với tất cả chúng ta ngày nay​


Nhiều năm sau đó, pin NiCd tiếp tục là loại pin duy nhất có thể sạc và di chuyển được. Vào những năm 1990, vấn đề môi trường được quan tâm hàng đầu tại châu Âu và các nhà khoa học bắt đầu chú ý đến pin NiCd do khả năng xử lý các hóa chất độc hại sau quá trình sử dụng. Các đạo luật được ban hành nhằm hạn chế việc sử dụng các nguyên tố này và chuyển sang sử dụng pin Nickel-Sắt Hydrid (NiMH) thân thiện với môi trường hơn. Dù vậy, tương tự như pin NiCd, pin NiMH vẫn chưa thật sự đạt được hiệu quả như mong đợi và các nhà nghiên cứu vẫn tiếp tục phát triển nên một thế hệ pin ưu việt hơn. Đây chính là bàn đạp tạo tiền đề cho sự ra đời của pin lithium-ion (Li-ion).

Pin Li-ion ra đời và phát triển cho đến ngày nay

stanley.
Nhà hóa học người Mỹ Michael Stanley Whittingham, người đầu tiên đề xuất ý tưởng pin Li-ion​


Pin Li-ion đầu tiên được đề xuất vào những năm 1970 bởi nhà hóa học người Mỹ Michael Stanley Whittingham (1941) đến từ Đại học Binghamton sử dụng titanium sunfide và kim loại liti thuần làm các điện cực. Dù vậy, do Liti là một kim loại hoạt động mạnh nên khi tiếp xúc với không khí dễ dàng xảy ra các phản ứng hóa học gây nguy hiểm. Chính vì vậy, mô hình pin dùng liti thuần làm cực dương đã không được chấp nhận. Cùng thời gian này, J. O. Besenhard tại Đại học Munich đã phát hiện ra tính chất trao đổi ion thuận nghịch giữa than chì và cathode bằng oxit kim loại.

Tiếp theo vào năm 1979 tại Đại học Oxford, John Goodenough và Koichi Mizushima đã chế tạo một loại pin sạc tạo ra dòng khoảng 4 V sử dụng Liti Cobalt Oxit (LiCoO2) làm cực dương và liti thuần làm cực âm. LiCoO2 là một chất dẫn điện tích điện dương với tính ổn định cao nên có thể cung cấp các ion liti nhằm tạo ra dòng điện. Khả năng này đã mở ra triển vọng sử dụng LiCoO2 làm cực dương cho các thế hệ pin hoàn toàn mới có thể sạc lại một cách dễ dàng.

Năm 1977, Samar Basu đến từ đại học Pennsylvania đã chứng minh tính khả thi của việc chế tạo và sử dụng pin điện hóa với các điện cực bằng liti và than chì. Không lâu sau đó, mô hình này đã chính thức được chế tạo bởi các kỹ sư tại phòng thí nghiệm Bell (hiện nay là phòng thí nghiệm AT&T).

565px-Rachid_Yazami_2011.
Rachid Yazami, người chứng minh tính điện hóa thuận nghịch của liti trong than chì​


Vào năm 1980, Rachid Yazami tiếp tục chứng minh tính điện hóa thuận nghịch của liti trong than chì. Dù vậy, các chất hữu cơ dùng làm chất điện phân trong thế hệ pin mới này bị phân hủy trong quá trình sạc. Do đó, Yazami đã đề xuất hỗn hợp chất hữu cơ rắn bền vững trong quá trình sạc làm chất điện phân. Mô hình chất điện phân của Yazami vẫn còn sử dụng trong các thế hệ pin Li-ion cho đến hiện nay.

Đến năm 1983, Michael M. Thackeray, Goodnewa và các cộng sự đã xác định có thể dùng khoáng chất Mangan Spinen để chế tạo cực dương cho pin Li-ion. Đây là loại khoáng chất có tính dẫn điện tốt, giá thành rẻ và hoạt động ổn định. Tuy vẫn còn nhược điểm là bị tiêu hao dần trong quá trình sạc nhưng vẫn có thể khắc phục bằng các biện pháp chỉnh sửa hóa học. Cho đến năm 2013, Mangan Spinen vẫn tiếp tục được sử dụng cho các thế hệ pin Li-ion thương mại.

nguyen_ly_pin_li-ion.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của pin Li-ion​


Vào năm 1985, Akira Yoshino lắp ráp mô hình pin đầu tiên dựa trên tất cả các yếu tố thành công từ trước, sử dụng vậy liệu cacbonate giúp giữ các ion liti trong 1 điện cực giúp LiCoO2 bền vững trong không khí hơn. Chính vì lý do này, thế hệ pin Li-ion đã được hoàn thiện và an toàn hơn rất nhiều so với trước đây.

battery.
Viên pin Li-ion này có quen thuộc với các bạn không?​


Năm 1991, tập đoàn điện tử Sony chính thức thương mại hóa pin Li-ion dưới quy mô sản xuất công nghiệp. Cho đến nay, hầu hết các hoạt động nghiên cứu đều xoay quanh việc cải thiện hiệu suất của pin Li-on. Bên cạnh việc cung cấp năng lượng cho điện thoại di động, máy tính xách tay, máy ảnh kỹ thuật số, dụng cụ điện và các thiết bị y tế, pin Li-ion hiện nay còn được sử dụng cho xe điện. Đây là thế hệ pin đáng chú ý nhất tính đến thời điểm hiện tại do có mức lưu trữ năng lượng cụ thể, thiết kế đơn giản, hiệu suất cao, cho dòng ổn định, chi phí bảo trì thấp và khá thân thiện với môi trường.

Tiếp theo đó là sự kiện công ty Bellcore chính thức thương mại hóa pin Li-ion Polymer vào năm 1994 sau quá trình nghiên cứu. Bước tiếp theo là pin sự xuất hiện của pin li-ion với cathode bằng mangan, pin li-phosphate được các nhà khoa học liên tục cải tiến và hoàn thiện để chính thức thương mại hóa. Các nhà khoa học dự đoán tiếp theo sẽ là sự ra đời của những thế hệ pin phát triển dựa trên tiến bộ của công nghệ nano giúp tăng cường hiệu suất cũng như kích thước và tuổi thọ của pin.

[Technology] Đại học Harvard chế tạo thành công thiết bị ngắt mạch lượng tử, bật/tắt chỉ bằng 1 photon duy nhất

041714_Lukin_309_605_MAIN.
Tiến sĩ Lukin (bên trái) cùng các cộng sự tại Đại học Harvard


Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard do tiến sĩ Mikhail Lukin đứng đầu đã chế tạo thành công một thiết bị ngắt mạch lượng tử có khả năng bật và tắt bằng cách sử dụng 1 photon duy nhất. Các nhà khoa học xem đây là 1 thành tựu công nghệ đột phá có thể mở đường cho việc tạo nên các mạng máy tính lượng tử với độ bảo mật vô cùng cao trong tương lai. Các thông tin chi tiết về nghiên cứu của tiến sĩ Lukin và các cộng sự đã được công bố trên tạp chí Nature số tháng 4 vừa qua.

Theo các nhà khoa học, điện toán lượng tử sẽ tạo ra cuộc cách mạng trong nền công nghiệp máy tính với chỉ 1 nguyên tử duy nhất nhưng có khả năng tăng cường tốc độ xử lý, sức mạnh và tính bảo mật theo cấp số nhân so với các thế hệ máy tính hiện tại. Mặc dù tính đến thời điểm này, máy tính lượng tử vẫn chưa thật sự cần thiết đối với đại đa số người dùng nhưng đối với các nhà khoa học hoặc các chuyên gia, thì đây là công cụ cần thiết phục vụ cho công tác nghiên cứu đòi hỏi phải xử lý, phân tích những khối dữ liệu vô cùng lớn.

Tiến sĩ Lukin cho biết: “Về mặt khái niệm, ý tưởng của nghiên cứu là hết sức đơn giản: Đẩy các quy ước về việc đóng/mở công tắc bình thường lên tới giới hạn cuối cùng của nó. Có thể hiểu nôm na về những gì chúng tôi làm được ở đây chính là dùng 1 nguyên tử như 1 công tắc. Tùy thuộc vào trạng thái của nó mà bạn có thể đóng hoặc mở dòng dịch chuyển của các photon theo ý muốn. Khi nhiều công tắc được kết hợp lại với nhau sẽ vận hành như một máy tính lượng tử thật sự.”

Theo tiến sĩ Lukin, tiếp theo nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu để áp dụng công nghệ trên vào các sợi cáp quang nhằm như một công cụ mã hóa với độ bảo mật vô cùng cao. Việc sử dụng các bộ ngắt mạch lượng tử sẽ cho phép truyền thông tin đi trong phạm vi từ hàng chục đến hàng nghìn kilomet một cách an toàn.

Để thực hiện điều đó, nhóm nghiên cứu đã phát triển một thiết bị kết hợp các bộ ngắt mạch photon với ống chân không truyền thống. Tiến sĩ Lukin cho biết: “Từ lúc máy tính hình thành và phát triển hiện đại như ngày nay đều sử dụng các ống chân không tích hợp trong các bảng mạch. Nếu hệ thống máy tính lượng tử phát triển thì sẽ vẫn sử dụng công nghệ ống chân không tương tự để cô lập và giữ 1 nguyên tử duy nhất bằng trường điện từ.”

Mặc dù được xây dựng theo phương pháp truyền thống, nhưng các con chip của nhóm nghiên cứu chế tạo lại sử dụng ánh sáng để vận hành thay vì điện. Những con chip này được trang bị công nghệ nano, về cơ bản nó có khả năng kiểm soát đường đi của ánh sáng, từ đó tạo nên các bảng mạch và kết nối với sợi cáp quang.

Sau khi các sợi cáp quang được đặt vào trong buồng chân không, các nhà nghiên cứu sử dụng một chiếc “kẹp quang học” bằng laser để “bắt” 1 nguyên tử và làm lạnh nó về nhiệt độ gần như bằng 0. Cuối cùng, nguyên tử này sẽ được di chuyển trong phạm vi vài trăm nano mét trong con chip và thực hiện nhiệm vụ đóng mở của mình. 

Tiến sĩ Lukin cho biết thêm: “Để thực hiện được điều trên vẫn không hề đơn giản, nguyên tử được dùng làm công tắc phải tồn tại trong một trạng thái chồng chất đặc biệt. Trạng thái này khiến nguyên tử cực kỳ mỏng manh và dễ vỡ. Khi các photon va vào sẽ khiến trạng thái của nguyên tử thay đổi. Chính sự thay đổi trạng thái theo chu kỳ cho phép nó thực hiện nhiệm vụ như một cái van, đóng hoặc mở tùy theo trạng thái.”

Hiện tại, hệ thống trên của nhóm nghiên cứu vẫn còn hết sức sơ khai. Tiến sĩ Lukin còn dự đoán rằng mô hình mạng máy tính lượng tử vẫn cần phải được tiếp tục nghiên cứu ít nhất là 1 thập kỷ tới mới có thể trở được áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, những thành công ban đầu đã mở ra một viễn cảnh xán lạn về một công nghệ mạng máy tính ưu việt trong tương lai.

[Technology] Công nghệ mới giúp khai thác năng lượng từ sóng dưới đáy biển

Rất nhiều tổ chức trên thế giới đang tìm kiếm những phương pháp khai thác năng lượng của sóng biển làm năng lượng tái tạo . Tuy nhiên, chưa tổ chức nào lại áp dụng phương pháp khai thác từ đáy biển như đại học California tại Berkeley ( UC Berkeley ). Mới đây, họ đã phát triển một hệ thống có tên gọi ” thảm đáy biển ” lấy ý tưởng từ lớp bùn đáy biển nhằm khai thác tiềm năng năng lượng từ những con sóng.

Công nghệ mới giúp khai thác năng lượng từ sóng dưới đáy biển

Bùn đáy biển được biết đến với khả năng hấp thu chấn động của những con sóng dưới đại dương. Khi một cơn bão mạnh tấn công vịnh Mexico, các ngư dân tại đây biết rằng đáy đại dương phủ đầy bùn sẽ đóng vai trò như một bề mặt phụ, mềm hơn giúp giảm tác động của sóng và cầm chân cơn bão.

Lấy ý tưởng từ hiện tượng này, nhóm nghiên cứu đến từ UC Berkeley đã nghĩ ra một hệ thống trong đó năng lượng của sóng không chỉ được hấp thu mà còn được chuyển đổi thành năng lượng hữu ích.

Hệ thống bao gồm một tấm thảm cao su lớn được đặt bên trên các bộ truyền động thủy lực, xy-lanh và máy bơm để tiếp nhận chuyển động của các cơn sóng tới. Khi di chuyển lên xuống, tấm thảm tạo ra áp lực nước trong các xy-lanh và áp lực này được dẫn ngược vào bờ để chuyển đổi thành năng lượng hữu ích.

Các thử nghiệm được thực hiện tại UC Berkeley cho thấy tấm thảm có khả năng hấp thu hơn 90% năng lượng sóng . Theo các nhà nghiên cứu, một tấm thảm có diện tích 1 m2 có thể tạo ra đủ năng lượng điện cho 2 ngôi nhà tiêu chuẩn tại Mỹ. Trong khi đó, một tấm thảm 100 m2 sẽ có thể cung cấp năng lượng tương đương một sân bóng đá được bao phủ bởi các tấm pin mặt trời với diện tích 6400 m2.

Công nghệ mới giúp khai thác năng lượng từ sóng dưới đáy biển

Reza Alam – phó giáo sư đến từ khoa kỹ thuật cơ học tại UC Berkeley cho biết: “Chúng tôi đã lên kế hoạch thử nghiệm hệ thống này tại biển trong vòng 2 năm tới và hy vọng rằng 10 năm sau hệ thống sẽ sẵn sàng để thương mại hóa.”

Nhóm nghiên cứu cũng nhấn mạnh về độ bền và độ linh hoạt của hệ thống. Được phát triển dựa trên ý tưởng đáy biển, được chế tạo từ các vật liệu dẻo không ăn mòn và nhằm mục đích lắp đặt tại các vùng nước nông ven biển ở độ sâu 18 m, hệ thống có thể chịu được động lượng lớn của các vùng biển động. Nhóm cho biết hệ thống có thể được vận chuyển dễ dàng và thiết kế tháo lắp dạng mô-đun cho phép điều chỉnh tỉ lệ chiều rộng tùy theo môi trường và nhu cầu năng lượng.

Công nghệ mới giúp khai thác năng lượng từ sóng dưới đáy biển

Bên cạnh việc mang lại một nguồn năng lượng thay thế , quá trình chuyển đổi còn tạo ra nước biển ở áp suất cao có thể được dùng để khử muối và cung cấp nguồn nước sạch cho người dân tại khu vực duyên hải.

Sau khi thử nghiệm thành công tại phòng thí nghiệm tại Berkeley, nhóm nghiên cứu đã đưa dự án lên trang Experiment để gây quỹ từ cộng đồng nhằm đưa dự án tiến đến giao đoạn tiếp theo. Nếu đạt được mục tiêu, nhóm nghiên cứu sẽ phát triển một nguyên mẫu lớn hơn để kiểm tra hiệu năng và thử nghiệm vật liệu phù hợp dành cho các ứng dụng thực tế ngoài đại dương.

[Technology] Phương pháp in sinh học mới giúp tạo ra mô chứa mạng lưới mạch máu

in-mô-3d. ​

Mới đây, một nhóm nghiên cứu đến từ Viện sinh học Wyss thuộc đại học Havard đã giới thiệu một phương pháp in sinh học mới cho phép tạo ra các  có cấu trúc mạch máu và nhiều loại tế bàokhác nhau. Thành tựu này đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng đến việc tạo ra các mô sống với đầy đủ chức năng trong phòng thí nghiệm.

Mặc dù công nghệ in 3D từng được sử dụng để tạo ra mô người, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn gặp nhiều khó khăn trong việc tái tạo các lớp mô mỏng. Những nổ lực trước đây nhằm tạo ra các lớp mô dày hơn với kích thước bằng 1/3 một đồng xu vẫn gặp phải nhiều khó khăn do các tế bào bên trong thiếu oxy và dưỡng chất đồng thời tế bào không có cách nào để thải chất bã. Kết quả là các lớp mô bị thiếu khí và chết.

in-mô-3d-1.
3 loại mực tương ứng với các màu xanh, lục và đỏ được sử dụng để “in 3D” các mô.

Để giải quyết vấn đề trên, các nhà nghiên cứu tại viện Wyss đã sử dụng 3 loại mực in sinh học được phát triển đặc biệt với các tính chất vay mượn từ các mô sống thật sự. Loại mực đầu tiên sử dụng ma trận ngoại bào, giúp liên kết các tế bào với nhau để hình thành mô. Loại mực thứ 2 sử dụng hỗn hợp ma trận ngoại bào và các tế bào sống. Loại mực thứ 3 được thiết kế để làm tan chảy lạnh. Điều này có nghĩa một khi nhóm nghiên cứu đã tạo thành công mạng lưới tế bào, nó sẽ được làm lạnh, tan chảy và sau cùng được hút ra khỏi mô, để lại một mạng lưới gồm các ống rỗng được hình thành theo cấu trúc và đây cũng là đường dẫn cho các mạch máu.

Cấu trúc trên mô phỏng một đặc tính cơ bản của mô sống, trong đó tế bào bên trong được duy trì bởi một mạng lưới gồm các mạch máu nhỏ, vách mỏng, cung cấp oxy và dưỡng chất đồng thời cũng đóng vai trò loại bỏ chất thải. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm mô phỏng và sử dụng một mô hình để tái tạo các mô được in theo nhiều cấu trúc và sau đó tạo ra một cấu trúc mạch máu phức tạp từ 3 loại mực. Theo các nhà nghiên cứu thì đây là một cấu trúc có độ phức tạp rất gần với mô người.

Giáo sư Don Ingber – giám đốc viện Wyss cho biết: “Các kỹ sư tái tạo mô vẫn đang chờ đợi một phương pháp như vậy. Khả năng định hình mạng lưới mạch máu chức năng trong các mô 3D trước khi chúng được cấy ghép không chỉ cho phép tái tạo các mô dày hơn mà còn tăng khả năng liên kết phẫu thuật giữa các mạng mạch máu nhân tạo và mạch máu tự nhiên để nhanh chóng bơm máu vào các mô được cấy ghép, tăng tỉ lệ sống sót cho mô.”

Kế hoạch trước mắt của nhóm nghiên cứu đối với công nghệ trên là tập trung vào việc tạo ra các mô 3D gần với mô sống nhất để có thể sử dụng trong việc kiểm tra độ an toàn và tính hiệu quả của dược phẩm. Nghiên cứu của viện Wyss đã được đăng tải trên tạp chí Advanced Materials số ra tháng này.

[Technology] Thiết bị đeo mắt cho phép bác sĩ phẫu thuật nhìn thấy tế bào ung thư

eyepiece. ​
Khi các bác sĩ đang thực hiện ca phẫu thuật trên bệnh nhân để loại bỏ một khối u ung thư, họ phải đối mặt với một thử thách lớn là làm sao phân tách các tế bào khỏe mạnh và tế bào ưng thư. Mới đây, một thiết bị không rõ tên đang được các nhà nghiên cứu tại trường y St. Louis thuộc đại học Washingtonhứa hẹn có thể mang lại một giải pháp an toàn và tiện lợi hơn nhằm giải quyết thách thức trên.

Thiết bị giống kính đeo mắt của đại học Washington cho phép bác sĩ phẩu thuật nhìn thấy các tế bào ung thư – phát sáng màu xanh. Các thử nghiệm đã cho thấy thiết bị có thể làm các khối u “hiện nguyên hình” dưới dạng các chấm xanh có đường kính từ 1 mm. Để khiến các tế bào phát màu xanh, indozyanine – một loại chất nhuộm được Cơ quan thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê chuẩn sử dụng đã được tiêm vào khối u.

Hệ thống gọn nhẹ này hoạt động bằng pin, kết nối không dây, có thể đeo được và quan trọng hơn cả là không làm vướn víu tay chân. Một thiết bị quan sát ban đêm đã được trang bị thêm vào hệ thống để mang lại khả năng quan sát các kích thích cận hồng ngoại và ánh sáng trắng cùng lúc. Dữ liệu quang học thu được từ các kích thích cận hồng ngoại phát huỳnh quang được hiển thị trực tiếp lên mắt kính với khả năng và hình ảnh có thể được khuếch đại tùy ý.

Trên kính đeo có tích hợp một bộ truyền dẫn hình ảnh tần số radio cho phép hệ thống truyền hình ảnh theo thời gian thực đến một khu vực bên ngoài nơi hình ảnh được người đeo nhìn thấy có thể được hiển thị sinh động trên màn hình. Điều này cho phép các chuyên gia bên ngoài quan sát những gì đang xảy ra trong quá trình phẩu thuật từ tầm nhìn của các bác sĩ đang trực tiếp thực hiện ca phẫu thuật và cung cấp các phản hồi chuyên môn và hình ảnh phân tích. Qua đó, hệ thống có thể được áp dụng vào các hoạt động xét nghiệm tại chỗ, can thiệp y tế, xác định bệnh lý theo thời gian thực và thậm chí tư vấn y tế từ xa.

Thiết bị của đại học Washington có thể được xem là một bước cải tiến của các phương pháp ảnh hóa trong quá trình phẫu thuật. Các phương pháp này thường tốn kém, phức tạp, mất nhiều thời gian triển khai và ẩn chứa nhiều nguy cơ. Chẳng hạn như trong phương pháp xạ hình, việc sử dụng chất đánh dấu đồng vị phóng xạ có thể phát ra các bức xạ ion nguy hiểm đối với bệnh nhân và cả bác sĩ phẫu thuật. Ngoài ra, việc sử dụng thuốc nhộm xanh để quan sát các hạch bạch huyết bảo vệ (SLN) bằng mắt thường cũng có thể gây ra các phản ứng bất lợi.

Công nghệ kính đeo quan sát tế bào ung thư được phát triển bởi một nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Samuel Achilefu – một giáo sư tiến sĩ kỹ thuật y sinh và X quang tại trường St. Louis thuộc đại học Washington. Vào đầu tháng 2, bác sĩ phẫu thuật ngực Julie Margenthaler đã thực hiện ca mổ đầu tiên áp dụng thiết bị trên.

Hiện tại, các bác sĩ phẫu thuật thường cắt bỏ khối u và các mô kế cận có thể không chứa tế bào ung thư. Một khi đã được phân tích và nếu các tế bào ung thư được tìm thấy trong mẫu xét nghiệm, bệnh nhân sẽ được yêu cầu thực hiện ca phẫu thuật thứ 2 để cắt bỏ các mô tiếp theo và quá trình này cứ lặp lại. Đối với các bệnh nhân ung thư vú, 20 đến 25% trong số họ phải tiếp tục cắt bỏ khối u trong lần phẫu thuật thứ 2.