Như đã biết, graphene bao gồm các lớp carbon dày đơn nguyên tử, rất nhẹ, rất cứng nhưng lại cực kỳ dẻo và có tính dẫn nhiệt/điện cao. Các đặc tính của graphene mang lại tiềm năng cách mạng công nghệ toàn bộ trong nhiều lĩnh vực. Vì vậy, graphene luôn được xem như một loại vật liệu thần kỳ.

Tuy nhiên, chỉ 10 năm kể từ khi graphene lần đầu tiên được chế tạo thành công trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu và nhiều ngành công nghiệp đã chi không ít tiền để khai thác loại vật liệu này trong một loạt các ứng dụng thương mại. Trong khi đó, ít ai đầu tư điều tra về các tác động tiêu cực tiềm năng của nó.

Nghiên cứu sinh tiến sĩ Jacob D Lanphere cầm trên tay một mẫu graphene oxit

2 nghiên cứu gần đây đã cho chúng ta một cái nhìn khác về graphene. Trong nghiên cứu đầu tiên, một nhóm các nhà sinh học, kỹ sư và khoa học vật liệu tại đại học Brown đã thử nghiệm độc tính tiềm năng của graphene trên các tế bào của người. Những gì họ phát hiện là các cạnh lởm chởm của hạt nano graphene siêu sắc và siêu cứng có thể dễ dàng đâm xuyên qua màng tế bào trong phổi người, da và tế bào miễn dịch. Qua đó, graphene có tiềm năng gây ra các tổn hại nặng nề trên người và động vật.

Robert Hurt – giáo sư kỹ thuật sinh học và là một trong những tác giả nghiên cứu cho biết: “Các vật liệu này có thể bị hít vào cơ thể vô ý hoặc chúng có thể được tiêm hay cấy ghép vào cơ thể dưới dạng các thành phần của công nghệ y sinh. Do đó, chúng tôi muốn hiểu rõ hơn về cách chúng tương tác với tế bào một khi đã vào bên trong cơ thể”.

Nghiên cứu thứ 2 do trường kỹ thuật Bourns thuộc đại học California, Riverside (UC Riverside) thực hiện xem xét khả năng tương tác của các hạt nano graphene oxit với môi trường nếu chúng xâm nhập vào các nguồn nước mặt hoặc nước ngầm. Họ đưa ra kết luận, trong các nguồn nước mặt như hồ hoặc sông ngòi nơi có nhiều vật liệu hữu cơ và ít khắc nghiệt hơn, các hạt nano graphene oxit giữ độ ổn định cao và cho thấy khuynh hướng có thể di chuyển xa hơn, cụ thể là xuống dưới bề mặt.

Do đó, chỉ một lượng nhỏ các hạt nano graphene oxit có thể cho thấy tiềm năng gây hại đến các vật chất hữu cơ, thực vật, thủy sinh vật, động vật và con người. Khu vực bị ảnh hưởng có thể nhanh chóng lan rộng và sẽ mất nhiều thời gian để an toàn trở lại.

Hình ảnh hiển vi (2 micron) cho thấy góc dưới của một mảnh graphene đâm thủng màng tế bào – các tính chất cơ học như cạnh sắc và góc nhọn có thể khiến graphene gây nguy hiểm cho các tế bào người

Đồng tác giả nghiên cứu Jacob D. Lanphere cho biết: “Trường hợp hôm nay cũng tương tự như trường hợp mà chúng tôi gặp phải về hóa học và dược học 30 năm về trước. Chúng tôi chỉ không biết nhiều về điều gì xảy ra khi những vật liệu nano được kỹ thuật hóa này xâm nhập vào đất hoặc nước. Vì vậy chúng tôi cần phải chủ động với những dự liệu sẵn có để thúc đẩy các ứng dụng bền vững của công nghệ này trong tương lai”.

Ở giai đoạn hiện tại, bản báo cáo an toàn vật liệu để chỉ đạo việc sử dụng graphene trong công nghiệp vẫn chưa được hoàn tất. Bản báo cáo này liệt kê một loạt các kích thích tiềm năng về da và mắt cũng như những nguy hiểm tiềm tàng khi hít hoặc nuốt phải graphene. Thông tin về các tác dụng gây ung thư hay độc tính của graphene vẫn chưa có.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu từ đại học Brown chỉ ra rằng, đây là một vật liệu còn trong giai đoạn phát triển và là một vật liệu do con người tạo ra. Vì vậy ở giai đoạn sớm này, vẫn có nhiều cơ hội để kiểm tra và tìm hiểu về các đặc tính nguy hiểm của graphene đồng thời đưa ra các phương pháp kỹ thuật. Chúng ta chỉ còn vài năm nữa trước khi graphene sẵn sàng xuất hiện nhiều hơn trong cuộc sống, do đó thử thách đối với các nhà chuyên môn là làm sao khiến nó càng an toàn càng tốt đối với chúng ta cũng như hành tinh của chúng ta.

Nghiên cứu của đại học Brown đã vừa được xuất bản trực tuyến trên trang Proceedings of the National Academy of Sciences và nghiên cứu của đại học UC Riverside cũng đã được đăng tải trên tạp chí Environmental Engineering Science.