05/10/2026 · VietTechies · Biên tập
Năm 1909, nhà hóa lý Irving Langmuir tới làm việc tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu của General Electric ở Schenectady, New York, khi cơ sở này vừa mới thành lập. Rời bỏ sự nghiệp giảng dạy ngắn ngủi tại đại học, ông chuyển hướng sang giải quyết những bài toán công nghiệp cấp thiết. Nhiệm vụ lớn đầu tiên của ông là khắc phục tình trạng dây tóc vonfram trong bóng đèn sợi đốt nhanh bị xơ mục. Bằng cách phân tích các phản ứng hóa học mà dây tóc vonfram nóng đỏ đóng vai trò chất xúc tác, Langmuir phát hiện ra rằng việc thay thế môi trường chân không trong bóng đèn bằng khí nitơ—và sau này là khí argon—kết hợp với việc xoắn chặt dây tóc vonfram thành hình lò xo sẽ ngăn chặn hiệu quả sự bay hơi của vonfram, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ hoạt động của bóng đèn.
Từ dây tóc bóng đèn đến liên kết cộng hóa trị
Những nghiên cứu tỉ mỉ của Langmuir về các hiện tượng nguyên tử đã nhanh chóng mở rộng từ những ứng dụng thực tiễn của bóng đèn sang lý thuyết hóa học cơ bản. Năm 1919, ông công bố một bài báo mang tính bước ngoặt, phát triển sâu hơn các ý tưởng do nhà hóa lý Gilbert Newton Lewis đề xuất về việc dùng chung các cặp electron. Trong công trình này, Langmuir chính thức giới thiệu khái niệm liên kết cộng hóa trị để mô tả sự liên kết hóa học. Song song với đó, ông bắt đầu các nghiên cứu nền tảng về hóa học bề mặt, phân tích cách các lớp nguyên tử hoặc phân tử có độ dày chỉ bằng một phân tử hấp phụ lên các bề mặt ranh giới giữa chất lỏng và chất rắn.
Sự hợp tác đột phá tại GE
Năm 1918, Katharine Burr Blodgett gia nhập cơ sở Schenectady với tư cách là trợ lý nghiên cứu của Langmuir, trở thành nữ nhà khoa học đầu tiên được phòng thí nghiệm General Electric tuyển dụng. Trước đó, Blodgett đã hoàn thành bằng thạc sĩ tại Đại học Chicago với đề tài nghiên cứu sự hấp phụ của than hoạt tính trong mặt nạ phòng độc. Nhận thấy tài năng vượt trội của bà trong lĩnh vực toán học và vật lý, Langmuir đã khuyến khích bà tiếp tục học nâng cao. Blodgett sang Anh để nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của nhà vật lý thực nghiệm Ernest Rutherford tại Phòng thí nghiệm Cavendish thuộc Đại học Cambridge, nơi bà trở thành người phụ nữ đầu tiên nhận bằng tiến sĩ vật lý của trường này.
Nghiên cứu plasma và các lớp phân tử
Sau khi hoàn thành bằng tiến sĩ, Blodgett trở lại General Electric để tiếp tục hợp tác với Langmuir. Hai nhà khoa học đã tiến hành các thí nghiệm về sự phóng điện trong chất khí, phân tích hành vi của các hạt khí bị ion hóa và đặt những nền móng quan trọng cho lĩnh vực vật lý plasma. Năm 1932, Langmuir được trao giải Nobel Hóa học nhờ những phát hiện liên quan đến hiện tượng bề mặt và các màng đơn phân tử. Cùng nhau, hai nhà khoa học đã hoàn thiện các kỹ thuật tạo ra những màng nhiều lớp có trật tự, giúp dịch chuyển từng lớp xà phòng đơn phân tử từ bề mặt nước sang các tấm chất rắn với độ chính xác tuyệt đối.
Phát minh ra kính chống phản quang
Vào năm 1939, Blodgett đã ứng dụng kỹ thuật lắng đọng lớp đơn phân tử này để phát minh ra kính chống phản quang. Bà lắng đọng một lớp màng xà phòng barium stearate dày chính xác 44 phân tử lên bề mặt kính. Cơ chế hoạt động dựa trên hiện tượng giao thoa sóng: các sóng ánh sáng phản xạ từ bề mặt màng barium stearate lệch pha với những sóng phản xạ từ bề mặt kính bên dưới. Vì đỉnh sóng của chùm phản xạ này trùng với chân sóng của chùm phản xạ kia, ánh sáng phản xạ bị triệt tiêu lẫn nhau, cho phép ánh sáng truyền qua mà không tạo ra hiện tượng lóa bề mặt.
Đổi mới thời chiến và di sản khoa học
Trong Thế chiến II, Langmuir và Blodgett lại tiếp tục hợp tác để giải quyết các thách thức trong lĩnh vực quốc phòng. Họ đã phát triển màn khói quân sự bảo vệ để ngụy trang cho binh lính, đồng thời nghiên cứu các kỹ thuật thực tiễn giúp phá băng trên cánh máy bay khi đang bay. Phương pháp lắng đọng màng mỏng chính xác của Blodgett đã đặt nền móng cho công nghệ phủ quang học hiện đại. Ngày nay, các quy trình phủ cứng cải tiến dựa trên nguyên lý giao thoa ánh sáng của bà đã trở thành chuẩn mực trên hầu hết mọi loại thấu kính quang học, hệ thống máy ảnh và kính đeo mắt.
Ảnh đầu bài: minh họa do AI tạo, không phải ảnh tư liệu.