bài thuyết trình nhóm 18- CÔNG NGHỆ NANO

CÔNG NGHỆ NANO-NHÓM 18

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGÂN HÀNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA QUẢN TRỊ KINH DOANH

MÔN MÔI TRƯỜNG KINH DOANH

CÔNG NGHỆ NANOLỚP T02- NHÓM 18

GVHD: TS. TRỊNH QUỐC TRUNG

NHÓM THỰC HÀNH:1. LÊ THỊ THUỲ GIANG 0303250902492. NHÂM THỊ THANH HOÀ 0303250904153. LÝ BẢO MINH (NHÓM TRƯỞNG) 0303250903064. ĐỖ THỊ HUYỀN TRANG 0303250903725. PHẠM HỒNG THUỶ 030325090360

TP. HỒ CHÍ MINH THÁNG 11 NĂM 2011*****

0

MÔI TR NG KINH DOANHƯỜ Page 0


MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU·············································································2

I. Một số khái niệm về công nghệ nano··········································31. Công nghệ nano·······························································32. Vật liệu nano··································································43. Tại sao vật liệu nano có tính chất thú vị?··································54. Chế tạo vật liệu nano như thế nào?·········································55. Trên thị trường vật liệu nano phân bố như thế nào?·····················7

II. ứng dụng···········································································71. y dược ·········································································72. hoá chất và vật liệu cao cấp·················································103. công nghệ thông tin và truyền thông·······································114. hàng không vũ trụ····························································145. dệt may ········································································156. công nghiệp ···································································16

III. Tiềm năng··········································································181. Y dược·········································································182. Hoá chất và vật liệu cao cấp·················································193. Công nghệ thông tin và truyền thông······································194. Hàng không vũ trụ····························································195. Dệt may········································································206. Công nghiệp···································································207. Các tiềm năng khác···························································21

IV. Nguy cơ và cuộc chạy đua công nghệ nano···································22



LỜI MỞ ĐẦU

Thế kỷ 21, cuộc sống con người càng hiện đại hơn. Mọi thứ trở nên nhẹ nhàng và đơn giản hơn bằng việc máy móc hóa với các công nghệ, kỹ thuật hiện đại. Công nghệ nano và vật liệu nano ( nano materials ) là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động nhất trong thời gian gần đây. Điều đó được thể hiện bằng số các công trình khoa học, số các bằng phát minh sáng chế , số các công ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano gia tăng theo cấp số mũ. Con số ước tính về số tiền đầu tư vào lĩnh vực này lên đến 8,6 tỷ đô la vào năm 2004 . Vậy thì tại sao vật liệu nano lại thu hút được nhiều đầu tư về tài chính và nhân lực đến vậy?????

Khi ta nói đến nano là nói đến một phần tỷ của cái gì đó, ví dụ, một nano giây là một khoảng thời gian bằng một phần tỷ của một giây. Còn nano mà chúng ta dùng ở đây có nghĩa là nano mét, một phần tỷ của một mét. Nói một cách rõ hơn là vật liệu chất rắn có kích thước nm vì yếu tố quan trọng nhất mà chúng ta sẽ làm việc là vật liệu ở trạng thái rắn. Vật liệu nano là một thuật ngữ rất phổ biến, tuy vậy không phải ai cũng có một khái niệm rõ ràng về thuật ngữ đó.

Trong cuộc sống, hẳn bạn đã từng nghe đến máy nghe nhạc IPOD nano, hay khẩu trang phòng chống cúm H5N1 sử dụng sợi tẩm nano bạc, hay máy lọc nước sử dụng công nghệ nano…v..v..v Vậy bạn có thắc mắc công nghệ nano là gì không??? Bạn có thấy khó hiểu tại sao chỉ có 1 con chip nhỏ bé được chế tạo bằng công nghệ nano lại có thể chứa đựng một lượng thông tin khổng lồ như vậy không?? Không phải ai đã từng sử dụng các sản phẩm ứng dụng công nghệ nano cũng hiểu nano là gì? Là như thế nào? Chính vì vậy nhóm em quyết định chọn đề tài “ Công nghệ nano _ ứng dụng và tiềm năng “. Và tập trung nghiên cứu về các ứng dụng của công nghệ nano và ưu điểm vượt trội của các sản phẩm ứng dụng công nghệ nano.

►●◄●►●◄



I. Một vài khái niệm về công nghệ nano.

1. Công nghệ nano :

Chữ nano, gốc Hy Lạp, được gắn vào trước các đơn vị đo để tạo ra đơn vị ước giảm đi 1 tỷ lần(10-9). Ví dụ : nanogam = 1 phần tỷ của gam ; nanomet = 1 phần tỷ mét. Công nghệ nano là công nghệ xử lý vật chất ở mức nanomet. Công nghệ nano tìm cách lấy phân tử đơn nguyên tử nhỏ để lắp ráp ra những vật to kích cỡ bình thường để sử dụng, đây là cách làm từ nhỏ đến to khác với cách làm thông thường từ trên xuống dưới, từ to đến nhỏ.

Ý tưởng cơ bản về công nghệ nano được đưa ra bởi nhà vật lý học người Mỹ Richard Feynman vào năm 1959, ông cho rằng khoa học đã đi vào chiều sâu của cấu trúc vật chất đến từng phân tử, nguyên tử vào sâu hơn nữa. Nhưng thuật ngữ “công nghệ nano” mới bắt đầu được sử dụng vào năm 1974 do Nario Taniguchi một nhà nghiên cứu tại trường đại học Tokyo sử dụng để đề cập khả năng chế tạo cấu trúc vi hình của mạch vi điện tử.

Vật liệu ở thang đo nano bao gồm các lá nano, sợi và ống nano, hạt nano được điều chế bằng nhiều cách khác nhau. Ở cấp độ nano, vật liệu sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có được đó là do sự thu nhỏ kích thước và việc tăng diện tích mặt ngoài của loại vật liệu này.

Công nghệ nano bao gồm việc thiết kế, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị hay hệ thống ở kích thước nanomet (1nm = 10-9m).

Vật liệu nanocomposite là loại vật liệu nano có ứng dụng rộng rãi cả trong kỹ thuật và dân dụng. Nanocomposite bao gồm cả ba loại nền kim lọai, nền gốm và nền polymer. Ở đây, ta chỉ đề cập chủ yếu đến nanocomposite trên cơ sở chất nền là polymer.

Vật liệu nanocomposite polymer : là loại vật liệu composite-polymer với hàm lượng chất gia cường thấp ( 1-7%) và chất gia cường này phải ở kích thước nanomet.

Pha gia cường ở kích thước nanomet được sử dụng trong lĩnh vực nanocomposite thường là hạt nano và ống carbon (carbon nanotube). Các phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay để chế tạo vật liệu nanocomposite polymer là phương pháp insitu, nóng chảy, nhũ tương và phương pháp dung dịch.



2. Vật liệu nano :

a. Khái niệm

Vật liệu Nano có thể được định nghĩa một cách khái quát là loại vật liệu mà trong cấu trúc của các thành phần cấu tạo nên nó ít nhất phải có một chiều ở kích thước nanomet.

Khi ta nói đến nano là nói đến một phần tỷ của cái gì đó, ví dụ, một nano giây là một khoảng thời gian bằng một phần tỷ của một giây. Còn nano mà chúng ta dùng ở đây có nghĩa là nano mét, một phần tỷ của một mét. Nói một cách rõ hơn là vật liệu chất rắn có kích thước nm vì yếu tố quan trọng nhất mà chúng ta sẽ làm việc là vật liệu ở trạng thái rắn. Vật liệu nano là một thuật ngữ rất phổ biến, tuy vậy không phải ai cũng có một khái niệm rõ ràng về thuật ngữ đó. Để hiểu rõ khái niệm vật liệu nano, chúng ta cần biết hai khái niệm có liên quan là khoa học nano ( nanoscience ) và công nghệ nano ( nanotechnology ). Theo Viện hàn lâm hoàng gia Anh quốc thì :

“Khoa học nano là ngành khoa học nghiên cứu về các hiện tượng và sự can thiệp (manipulation) vào vật liệu tại các quy mô nguyên tử, phân tử và đại phân tử. Tại các quy mô đó, tính chất của vật liệu khác hẳn với tính chất của chúng tại các quy mô lớn hơn.”

“Công nghệ nano là việc thiết kế, phân tích đặc trưng, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị, và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng và kích thước trên quy mô nano mét.”

Vật liệu nano là đối tượng của hai lĩnh vực là khoa học nano và công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau. Kích thước của vật liệu nano trải một khoảng khá rộng, từ vài nm đến vài trăm nm. Để có một con số dễ hình dung, nếu ta có một quả cầu có bán kính bằng quả bóng bàn thì thể tích đó đủ để làm ra rất nhiều hạt nano có kích thước 10 nm, nếu ta xếp các hạt đó thành một hàng dài kế tiếp nhau thì độ dài của chúng bằng một ngàn lần chu vi của trái đất.

b. Phân loại

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét. Về

trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí. Vật

liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới

đến chất lỏng và khí. Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau:



Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn

chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ, đám nano, hạt nano... Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano,

điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ, dây nano, ống

nano,... Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano,

hai chiều tự do, ví dụ, màng mỏng,... Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ

có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano

không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.

3. Tại sao vật liệu nano lại có các tính chất thú vị ?

-Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn về kích thước. Nếu vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi. Người ta gọi đó là kích thước tới hạn. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của vật liệu.

-Khi vật liệu có kích thước nm, các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử. Chính vì vậy các hiệu ứng có liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính chất của vật liệu có kích thước nanomet khác biệt so với vật liệu ở dạng khối

4. Chế tạo vật liệu nano như thế nào?

Vật liệu nano được chế tạo bằng hai phương pháp: phương pháp từ trên xuống

(top-down) và phương pháp từ dưới lên (bottom-up). Phương pháp từ trên xuống là

phương pháp tạo hạt kích thước nano từ các hạt có kích thước lớn hơn; phương

pháp từ dưới lên là phương pháp hình thành hạt nano từ các nguyên tử.

a. Phương pháp từ trên xuống

Nguyên lý : dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu thể khối với tổ chức

hạt thô thành cỡ hạt kích thước nano. Đây là các phương pháp đơn giản, rẻ tiền



nhưng rất hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu với kích thước khá lớn

(ứng dụng làm vật liệu kết cấu):

-Trong phương pháp nghiền, vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn với những

viên bi được làm từ các vật liệu rất cứng và đặt trong một cái cối. Máy

nghiền có thể là nghiền lắc, nghiền rung hoặc nghiền quay (còn gọi là nghiền

kiểu hành tinh). Các viên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ bột đến kích

thước nano. Kết quả thu được là vật liệu nano không chiều (các hạt nano).

-Phương pháp biến dạng được sử dụng với các kỹ thuật đặc biệt nhằm tạo ra

sự biến dạng cự lớn(có thể >10) mà không làm phá huỷ vật liệu, đó là các

phương pháp SPD điển hình. Nhiệt độ có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào

từng trường hợp cụ thể. Nếu nhiệt độ gia công lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại thì

được gọi là biến dạng nóng, còn ngược lại thì được gọi là biến dạng nguội. Kết

quả thu được là các vật liệu nano một chiều (dây nano) hoặc hai chiều (lớp có

chiều dày nm). Ngoài ra, hiện nay người ta thường dùng các phương

pháp quang khắc để tạo ra các cấu trúc nano.

b. Phương pháp từ dưới lên

Nguyên lý: hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion. Phương pháp từ

dưới lên được phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh động và chất lượng của sản phẩm

cuối cùng. Phần lớn các vật liệu nano mà chúng ta dùng hiện nay được chế tạo từ

phương pháp này. Phương pháp từ dưới lên có thể là phương pháp vật lý, hóa

học hoặc kết hợp cả hai phương pháp hóa-lý.

Phương pháp vật lý: là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển

pha. Nguyên tử để hình thành vật liệu nano được tạo ra từ phương pháp vật

lý: bốc bay nhiệt (đốt,phún xạ, phóng điện hồ quang). Phương pháp chuyển pha:

vật liệu được nung nóng rồi cho nguội với tốc độ nhanh để thu được trạng

thái vô định hình, xử lý nhiệt để xảy ra chuyển pha vô định hình - tinh thể (kết

tinh) (phương pháp nguội nhanh). Phương pháp vật lý thường được dùng để tạo

các hạt nano, màng nano, ví dụ: ổ cứng máy tính. Phương pháp hóa học: là phương pháp tạo vật liệu nano từ các ion. Phương

pháp hóa học có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà

người ta phải thay đổi kỹ thuật chế tạo cho phù hợp. Tuy nhiên, chúng ta vẫn có

thể phân loại các phương pháp hóa học thành hai loại: hình thành vật liệu nano

từ pha lỏng (phương pháp kết tủa, sol-gel,...) và từ pha khí (nhiệt phân,...).



Phương pháp này có thể tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột

nano,... Phương pháp kết hợp: là phương pháp tạo vật liệu nano dựa trên các nguyên tắc

vật lý và hóa học như: điện phân, ngưng tụ từ pha khí,... Phương pháp này có

thể tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,...

5. Trên thị trường vật liệu nano phân bố thế nào ?

Y dược là thị trường lớn nhất tiêu thụ vật liệu nano, các ứng dụng hạt nano để dẫn truyền thuốc ( drug delivery ) đến một vị trí nào đó trên cơ thể là một trong những ví dụ về ứng dụng của hạt nano. Trong ứng dụng này, thuốc được liên kết với hạt nano có tính chất từ, bằng cách điều khiển từ trường để hạt nano cố định ở một vị trí trong một thời gian đủ dài để thuốc có thể khuyếch tán vào các cơ quan mong muốn.

- Y dược : Hạt nano .

- Hóa chất và vật liệu cao cấp : Ống nano .

- Công nghệ thông tin, viễn thông : Vật liệu xốp nano .

- Năng lượng : Lồng nano .

- Tự động hóa : Chấm lượng tử .

- Hàng không vũ trụ : Vật liệu cấu trúc nano .

- Dệt : Sợi nano .

- Nông nghiệp : Hạt chứa hạt nano (capsule)

II. Ứng dụng

1. Y dược

Vật liệu nano có khả năng ứng dụng trong sinh học vì kích thước của nano so sánh được với kích thước của tế bào ( 10-100 nm ), virus ( 20-450 nm ), protein ( 5-50 nm ), gen ( 2 nm rộng và 10-100 nm chiều dài ). Với kích thước nhỏ bé, cộng với việc “ngụy trang” giống như các thực thể sinh học khác và có thể thâm nhập vào các tế bào hoặc virus.

a. Điều trị ung thư

Một trong những nhược điểm quan trọng nhất của hóa trị liệu đó là tính không đặc hiệu. Khi vào trong cơ thể, thuốc chữa bệnh sẽ phân bố không tập trung nên các tế



bào mạnh khỏe bị ảnh hưởng do tác dụng phụ của thuốc. Chính vì thế việc dùng các hạt từ tính nano như là hạt mang thuốc đến vị trí cần thiết trên cơ thể (thông thường dùng điều trị các khối u ung thư) đã được nghiên cứu từ những năm 1970, những ứng dụng này được gọi là dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính.

Có hai lợi ích cơ bản là:

(i) thu hẹp phạm vi phân bố của các thuốc trong cơ thể nên làm giảm tác dụng phụ của thuốc; và

(ii) giảm lượng thuốc điều trị.

Máy thăm dò nano với hình dạng san hô, với một mặt làm bằng vàng và mặt kia bằng polyme sẽ tiến thẳng tới tế bào ung thư để truyền thuốc chữa trị.

Hạt nano bao gồm: phân tử có nhân ôxít sắt phủ một lớp polymer (đóng vai trò nam châm cực nhỏ) nối với đuôi DNA (phân tử vi sinh) bằng cầu nối hydro và thuốc chống ung thư cũng nối với đuôi DNA bằng cầu nối hydro như vậy và có thể nối một lúc nhiều thuốc phối hợp. Tế bào vách của mạch máu đi vào mô lành có sự liên kết rất chặt chẽ, khác với tế bào vách của mạch máu đi vào khối ung thư thường có những kẽ hở có kích thước lớn hơn 4 và nhỏ hơn 400nm. Nhờ thế, khi cho hạt nano có kích cỡ phù hợp này vào máu thì chúng “lách” vào khối ung thư, nhưng không thể “rẽ” vào mô lành được. Dùng năng lượng xung bức xạ điện từ kích thích, làm cho phân tử ôxít sắt nóng lên, phá vỡ cầu hydro, giải phóng ra phân tử ôxít sắt và phóng thích thuốc vào khối ung thư. Theo dõi phân tử sắt ôxít



bằng máy cộng hưởng từ (MRI) sẽ biết được tốc độ vận chuyển và điều chỉnh cường độ xung bức xạ điện từ sẽ hiệu chỉnh được liều lượng thuốc.

Lý thú của kỹ thuật trên là dùng hạt nano như một “chiếc xe tải 3 trong 1” đưa một thuốc hay phối hợp nhiều thuốc tới đích, theo liều lượng vừa đủ; không gây hại cho tế bào lành; khắc phục được trở ngại mà hóa trị liệu trước đó.

b. Phân tách tế bào

Trong sinh dược học , đôi khi người ta cần phải phân tách một loại tế bào đặc biệt nào đó ra khỏi các tế bào khác. Hạt từ nano có tính tương hợp sinh học được dùng để làm điều đó. Quá trình này gồm hai giai đoạn: dán nhãn cho tế bào (labelling) bằng các hạt nano từ; và phân tách các tế bào được dán nhãn bằng các dụng cụ phân tách. Các hạt nano từ được phủ bởi một loại hóa chất, thường được dùng là chất hoạt hóa bề mặt ( surfactant ) để làm tăng độ tương hợp sinh học và làm tăng khả năng ổn định trong dung dịch của hạt nano. Cơ chế dán nhãn tế bào giống như cơ chế mà các kháng thể nhận ra các kháng nguyên trong cơ thể. Ví dụ nếu ta phủ một lớp hóa chất miễn dịch đặc hiệu bên ngoài hạt nano thì chúng có thể bám vào các tế bào máu, các tế bào ung thư, vi khuẩn hoặc các thể golgi. Để phân tách các tế bào được đánh dấu , người ta dùng một dụng cụ tạo ra gradient từ trường bằng cách đặt một thanh nam châm chẳng hạn để hút các hạt nano từ đang liên kết với các tế bào và bằng cách đó, các tế bào được tách khỏi các tế bào khác không được đánh dấu.

c. Điều trị tổn thương tim

Khi cơ thể bị một tổn thương thì theo phản xạ sẽ có một lượng lớn yếu tố tăng trưởng quy tụ về, tạo ra thụ thể, đẩy mạnh việc phân bào (tổng hợp DNA) ở vùng tổn thương, giúp cho tổn thương hồi phục. Khi tiêm vào cơ thể các phân tử peptide amphiphiles. Các phân tử này tự kết lại với nhau thành các sợi thớ nano (kích thước nhỏ hơn 100nm), mỏng, dài trải ra trên vùng bị tổn thương. Thêm vào 8 acid-amin cho phép sợi thớ nano kết thành một protein. Protein này sau đó sẽ kết hợp với các chất khác tạo thành yếu tố tăng trưởng, kích thích mạch máu phát triển, hồi phục các tổn thương, giống như sự hồi phục tự nhiên nhưng nhanh hơn nhiều.

Điều kỳ diệu của kỹ thuật này là ở chỗ dùng sợi nano tạo ra “màng lưới” để các tế bào mới “đan” vào đó thành “tấm thảm mới” thay cho “tấm thảm cũ” bị hư hỏng. Dĩ nhiên, ứng dụng lâm sàng của nó không chỉ đóng khung trong tổn thương tim mà cho bất cứ mọi tổn thương nào khác.



2. Hóa chất và vật liệu cao cấp

a. Ống nano carbon- vật liệu mới cho pin mặt trời

Các pin quang điện cần phải có lớp dẫn điện cho phép ánh sáng đi vào pin và điện năng đi ra. Vì thế, chất dẫn cần phải dẫn điện và trong suốt. Theo các nhà khoa học Mỹ, chất dẫn trong suốt làm từ các ống nano carbon - vật liệu mới dùng để làm pin mặt trời có thể tạo ra một cuộc cách mạng trong việc hấp thụ năng lượng mặtrời.

Nó có thể là một sự thay thế hợp lý và linh hoạt cho công nghệ hiện tại, bởi vật liệu đang sử dụng hiện nay tương đối giòn và phải phụ thuộc vào một loại khoáng chất khá hiếm. Để khắc phục điều này, nhóm nghiên cứu tại Northwestern đã tạo ra một vật liệu thay thế. Đó là các ống nano carbon đơn vách, hình trụ rỗng, có đường kính chỉ bằng 1 nanomet.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Northwestern cho biết tính linh hoạt cơ học của vật liệu này có thể cho phép tích hợp pin mặt trời vào các loại vải và quần áo, tạo ra nguồn năng lượng di động cho tất cả mọi thứ, từ đồ điện tử cá nhân cho tới hoạt động quân sự.

Phát hiện này có thể mở đầu cho các ứng dụng mới trong lĩnh vực pin mặt trời như lều quân sự kết hợp pin mặt trời linh hoạt để cung cấp năng lượng trực tiếp cho các quan đội ngay tại mặt trận, hoặc pin mặt trời tích hợp vào quần áo, ba lô hoặc ví.



b. Một số ngành khác

Trong phẫu thuật thẩm mỹ, đang hình thành ngành Cosmetic Nano Surgery (tạm dịch Nano phẫu thuật thẩm mỹ). Các ứng dụng công nghệ nano đang phát triển trong vi phẫu thuật thẩm mỹ để bóc mỡ thừa, căng da, xóa nếp nhăn, đổi màu tóc... Các loại kem bôi da chứa hạt nano giúp thay đổi màu da hay ngăn chặn tia tử ngoại dễ gây ung thư da.

Ngành công nghệ mới có tên Nano-bio (tạm dịch là Sinh học nano) đang hình thành, sẽ tạo ra những vật liệu mới tạo mô xương, các bộ phận thay thế y sinh học dùng cho con người như da, băng thông minh...

Ngành phỏng sinh học nano hướng đến việc chế tạo những vật liệu mô phỏng các khả năng đặc biệt của các loài động thực vật trong tự nhiên. Ví dụ hiện tượng lá sen luôn sạch sẽ và không bao giờ ướt là do cấu trúc bề mặt có các cột nhỏ cỡ nanomet, cách nhau khoảng vài micromet tạo nên bề mặt không thấm nước. Từ đó các nhà khoa học đã sản xuất ra vật liệu polyme mô phỏng cấu trúc của lá sen, có khả năng không thấm nước, mang lại nhiều ứng dụng trong y tế và đời sống.

3. Công nghệ thông tin và truyền thông:

a. Công nghệ thông tin

Công nghệ Nano đang tạo ra nhiều điều kỳ diệu đến nỗi người ta xem nó như một cuộc cách mạng trong Thế kỷ 21

Bằng công nghệ nano, người ta có thể "nhét" tất cả thông tin của 27 cuốn Từ điển Bách khoa toàn thư của Anh nằm gọn trong một thiết bị chỉ bằng sợi tóc. Người ta cũng có thể chế tạo ra những con robot mà mắt thường không nhìn thấy được. Và, còn vô số điều kỳ lạ khác mà con người có thể khai thác nhờ vào công nghệ nano.

Nhiều phòng thí nghiệm đang bắt tay vào nghiên cứu thế hệ máy tính nano, máy tính có các chi tiết được thiết kế bằng việc sắp xếp những nguyên tử mới có khả năng lưu giữ ( chứa được nhiều terabyte thông tin ), xử lý thông tin với tốc độ lớn hơn hiện nay rất nhiều lần và đặc biệt là giá thành rẻ.



Các ống nano cũng có thể làm sợi tóc thắp sáng bóng đèn, do vậy mà chúng đang được phát triển để thay thế các bóng điện, các bảng hiển thị thông tin, màn hình máy tính, điện thoại di động

-Chuột apple không dây có thiết kế thời trang và độc đáo không giống ai, chỉ có apple mới sở hữu. Sử dụng công nghệ Nano không dây cho phép sử dụng trong phạm vi lên tới 10m.

-Các nhà khoa học Israel vừa cho biết họ đã tìm ra cách ghi lại các nội dung văn bản cổ vào một con chip nhỏ hơn cả đầu đinh ghim (nhỏ hơn 1/1.000 inch). Khám phá này được thực hiện dựa trên những tiến bộ của công nghệ nano. Dòng chữ được ghi lại bằng máy phát chum tia ion tạo thành những chấm nhỏ hạt ion Gali trên bề mặt bằng vàng phủ lên trên một lớp silicon, quá trình ghi một văn bản sẽ mất khoảng 90 phút. Công nghệ mới này sẽ giúp lưu trữ thông tin lâu dài và không tốn nhiều thời gian.

b. Truyền thông:

Các hãng sản xuất điện thoại liên tục nghiên cứu và đưa ra những mẫu concept mới, công nghệ mới với những tính năng vượt trội để cạnh tranh giành giật thị phần trên thị trường nhiều màu mỡ này. Vậy công nghệ nào sẽ được sử dụng trong các mẫu điện thoại di động trong tương lai?



Các chuyên gia đã dự đoán công nghệ siêu nhỏ (Nano) sẽ trở thành công nghệ trong tương lai của điện thoại di động và sẽ gây ra cú sốc lớn cho bất cứ ai nhìn thấy chúng. Nhưng khi nào người dùng mới có thể nhìn thấy những chiếc điện thoại sử dụng công nghệ này.

-Năm 2005, Nokia đã tung ra mẫu thiết kế concept của chiếc phone Communicator 888 có pin dạng lỏng được dán tràn theo thân máy. Sản phẩm hoàn toàn mềm dẻo và có thể uốn cong tùy ý. Khi được trình diễn lần đầu tiên, Communicator 888 đã cho thấy lợi thế vượt trội của công nghệ nano.

Concept điện thoại sử dụng công nghệ Nano có thể uốn cong, thay đổi hình dạng, phát triển, có thể tự làm sạch,...

Concept điện thoại sử dụng công nghệ Nano có màn hình cảm ứng đàn hồi rất rộng và bề mặt vỏ ngoài uốn dẻo theo ý muốn. Pin của thiết bị này là dạng pin lỏng nên có thể dàn

mỏng ra khắp thiết bị và chịu sự thay đổi hình dạng bất cứ lúc nào. Với công nghệ nano này, những chiếc điện thoại không chỉ có kích thước siêu nhỏ, mềm dẻo, thay đổi hình dạng tùy ý, có chế độ tự làm sạch mà đôi khi có thể uốn tạo thành món đồ trang sức thời thượng như vòng tay, dây đeo,...

Nhưng theo tiến trình phát triển của công nghệ, liệu nano có thể trở thành công nghệ kế tiếp làm nên cuộc cách mạng lớn trong ngành công nghiệp điện thoại di động?

-Công nghệ mới phát triển rất nhanh. Cách đây không lâu, điện thoại màn hình cảm ứng mới chỉ đơn thuần là một giấc mơ, nhưng bây giờ số lượng điện thoại sử dụng màn hình cảm ứng đã chiếm 20% trong thị trường ĐTDĐ với sự tham gia của các hãng lớn như Apple, Nokia,... Điều đó là minh chứng cho thấy, công nghệ có khả năng làm thay đổi bộ mặt ngành công nghiệp chỉ trong một thời gian rất ngắn.

Theo Nokia, màn hình cảm ứng cùng với khả năng hỗ trợ mạng tốc độ cao 3G, có thể xem video, hình ảnh cũng như định vị GPS là những thứ tầm thường so với những gì mà Nokia sẽ tạo ra trên sản phẩm của mình.

Ở Việt Nam, việc tiếp cận, nghiên cứu, ứng dụng công nghệ nano tuy còn mới mẻ nhưng có ý nghĩa rất quan trọng, đặc biệt trong công nghệ chế tạo bán dẫn và vi mạch điện tử. Đây là điều tất yếu để phát triển, tăng tính tự chủ công nghẹ trong các ngành công nghệ cao như Điện tử - Viễn thông và Công nghệ thông tin.



Muốn vậy, chúng ta phải lựa chọn công nghệ nano thích hợp, xây dựng đội ngũ nghiên cứu cùng với phòng thí nghiệm được trang bị thiết bị tiên tiến, hiện đại.

4. Hàng không vũ trụ và ô tô

a. Hàng không vũ trụ

Công nghệ Nano cũng đã được áp dụng trong ngành Ô tô – Hàng không vũ trụ. Người ta đã nghiên cứu để chế tạo các ống nano cực kỳ vững chắc, có sức mạnh gấp mười lần thép và đặc biệt là kháng nhiệt, điều này có thể giúp con người sản xuất ra hàng loạt thiết bị cho ngành sản xuất xe hơi, máy bay và tàu vũ trụ. Các tập đoàn đang tham gia lĩnh vực này là Hewlet Parkard, IBM, Intel, Nano-Proprietary, Natero, NVE, Samsung, Zettacore, General Motors và Ford.

Nhẹ hơn 10 lần song lại bền gấp 250 lần thép, đó là màng nano cacbon do các nhà nghiên cứu thuộc ĐH Florida vừa chế tạo. Tiềm năng ứng dụng của loại vật liệu này rất lớn, trong hàng không, vũ trụ, quân sự cũng như cuộc sống thường ngày.

Theo GS.Ben Wang, trưởng nhóm nghiên cứu, màng nano nói trên được làm từ các ống nano cacbon - các sợi cực bền có

đường kính bằng 1/50.000 sợi tóc người và được phát triển lần đầu tiên vào đầu thập niên 90 của thế kỷ 20. Vật liệu tạo nên loại màng này là cacbon 60, một loại phân tử cacbon hình cầu, cứng gấp hai lần kim cương.

Nếu nhiễm điện, màng Nano cacbon có thể được sử dụng để rọi sang màn hình máy tính và vô tuyến, tạo ra độ sang đồng đều hơn so với công nghệ tia cathode hiện nay và công nghệ màn hình tinh thể lỏng. Là vật liệu dẫn điện tốt nhất, màng Nano rất thích hợp để chế tạo những bộ tản nhiệt, giúp máy tính và các thiết bị điện tử khác tản nhiệt hiệu quả hơn so với hiện nay. Và theo thời gian, màng Nano sẽ giúp con người thu nhỏ kích cỡ của các thiết bị điện tử.

Do có khả năng mang dòng điện cực lớn nên một tấm màng Nano cacbon có thể được gắn bên ngoài máy bay. Khi đó, sét đánh sẽ di chuyển quanh máy bay và tiêu tan và không gây thiệt hại gì. Màng còn có thể bảo vệ các vi mạch và thiết bị điện tử trong máy bay khỏi hiện tượng nhiễu loạn điện từ. Nhiễu loạn điện từ có thể làm hỏng thiết bị. Ngoài ra, màng cho phép máy bay quân sự chắn các tín hiệu điện từ của chúng, làm cho radar không thể dò thấy máy bay.

Màng Nano cacbon nằm trong FAC2T, dự án phát triển các loại vật liệu composite mới cũng như công nghệ sản xuất chúng. Quân đội Mỹ hiện rất quan tâm tới những ứng dụng quân sự của màng Nano. Thực tế, phòng thí nghiệm quân đội gần đây đã đầu tư 2,5 triệu USD và Văn phòng nghiên cứu khoa học của



Không quân Mỹ đã chi 1,2 triệu USD để nghiên cứu những ứng dụng của loại vật liệu mới này.

b. Ô tô:

Không to tát như những chiếc máy bay quân sự hay tàu chiến, công nghệ Nano cũng được ứng dụng cho những chiếc ô tô, xe bus,… hoặc bất kì vật liệu có sử dụng sơn trong đời sống thường nhật.

"Nano Paint-PPS"được ứng dụng trên tàu vũ trụ, máy bay, tàu chiến, xe quân sự, xe bus, xe máy, tủ lạnh, laptop, tivi, các vật liệu có sử dụng sơn...

Với những tính năng đặc biệt"Nano Paint-PPS"có khả năng bảo vệ lâu dài cho chiếc xe của bạn chống lại sự khắc nghiệt của thời tiết như sức nóng mặt trời, sự phân hủy của tia cực tím cũng như những hóa chất, tạp chất trong môi trường tác động lên bề mặt sơn xe.

"Nano Paint - PPS"chuyên dùng bảo vệ bề mặt sơn với những đặc tính ưu việt:+ Bảo vệ bề mặt sơn chống lại các tác nhân của thời tiết, hóa chất, bụi bẩn...

+ Chống bám nước, dễ dàng chùi rửa những vết bẩn cứng đầu.+ Chống lại tia cực tím, hơi ẩm, hơi nóng, chống ăn mòn axit.+ Giảm 53% nguy cơ bị xước xe so với các loại sơn truyền thống.+ Độ bóng tăng 15-30% so với xe lúc mới xuất xưởng.+ Giữ cho màu sơn xe luôn bóng sáng như mới trong thời gian dài.+ Khi xe bị trầy xước...chúng ta dễ dàng sơn sửa mà không gặp bất cứ khó khăn nào.+ Không làm thay đổi tính chất của bề mặt sơn...+ Đặc biệt, có khả năng phục hồi trả lại vẻ bóng đẹp như mới cho những xe đã cũ.

5. Dệt may

Sợi có tẩm nano bạc : sản phẩm dùng tẩm Nano bạc cho các lọai vải sợi nhân tạo, sợi Micro và các lọai vải sợi tổng hơp. Lọai sản phẩm này bảo đám tính chất kháng khuẩn lâu dài. Trong những môi trường cần có các lọai vải sạch, kháng khuẩn tốt, thì đây là một lựa chọn thích hợp, thân thiện với môi trường so với các lọai sản phẩm kháng khuẩn khác như Triclosan hoặc hợp chất chlor.

Các sản phẩm này có chất kháng khuẩn, bề mặt của sơi được tẩm bạc có khả năng chống lại vi sinh, nấm và các lọai đa tế bào khác

Chất bạc tẩm trong sợi là lọai bạc thuần chất.



Quá trình diệt vi khuẩn xảy ra trong 3 gia đọan.

- Giảm thiểu khả năng bám khuẩn trên bề mặt, môi trường phát triển không thuận lơi cho vi khuẩn

- Phá hủy sự trao đổi chất của tế bào, thay thế Kalium với ion bạc

- Phản ứng của ion bạc với các lọai amino acid có chứa lưu hùynh

Độ ẩm thường của không khí đủ để phân tử bạc phản ứng với các lọai vi sinh

So sánh với các chất kháng khuẩn khác, phân tử bạc không bốc hơi, phân tử bạc không bị nhiễm vào không khí và không gây nhiễm không khí (theo các chứng chỉ xác định)

Với các sản phẩm này, chúng ta sẽ có một hệ thống kháng khuẩn tòan diện và lâu dài, so với các hệ thống khảng khuẩn từ chất liệu bạc khác, sản phẩm không thể hiện sự thóai hóa dưới tia UV,

Đặc tính của sản phẩm bền lâu như sự tồn tại của sợi ..

ứng dụng thực tế của loại sợi tẩm nano bạc ta có thể gặp trong đời sống hàng ngày như:

- Khăn trải giường

- Bao trùm đệm

- Khăn lau chén

- Khăn mặt, khăn lau

- Quần áo lao động ..

- Khẩu trang phòng cúm H5N1

6. Nông nghiệp - 0 ICotz-Green báo hiệu sự bắt đầu 1 kỷ nguyên mới về ứng dụng công

nghệ Nano trong nông nghiệp. Thông qua sử dụng hoá chất dạng keo, ICotz-Green đã tạo ra bước phát triển đáng kể trong Plant Tonic với những phân tử



mixen có kích thước chuẩn hoá là từ 1-4 namomet. Kết quả là tạo ra hàng tỷ phân tử mixen kích hoạt với nhau để tạo ra cái mà có thể mô tả tốt nhất như là ?o1 chất siêu sạch? .

- Các phân tử siêu sạch này cho phép xâm nhập vào các tế bào thực vật trên lá cây, nơi tổng hợp đường nhằm tăng khả năng quang hợp. Sự quang hợp là quá trình cây sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để sản sinh ra đường tồn tại dưới dạng tinh bột, cenlulo, wax, carbohydrat, dầu và protein. Đây là những thành phần cơ bản tạo nên sự phát triển của cây trồng.

Kết quả là, cây trồng tăng trưởng một cách nhanh chóng, khoẻ mạnh hơn và có khả năng chống bệnh tốt hơn. So sánh các thực nghiệm đã chứng minh rằng hạt giống sẽ nảy mầm nhanh hơn, cây ra hoa sớm hơn và cho sản lượng cao hơn.

- Nhân tố thứ hai đóng góp vào kết quả thành công này là sự xuất hiện của các ion dương trong iCotz-Green. Được ứng dụng để xử lý rễ trước khi đem đi gieo trồng hoặc ngâm rễ, iCotz-Green hoạt động nhằm kích thích sự tăng trưởng và phát triển mới của cây trồng. Nó giúp xử lý phân NPK từ rễ chuyển hoá thành các chất dinh dưỡng dễ hấp thụ. Sự hấp thu này được tiến hành từ các ion dương thể vùi trong cấu trúc của iCotz-Green.

Các cation kích thích sự di chuyển của phân bón và các chất dinh dưỡng khác từ đất tới cây thông qua bộ rễ. 1 cation phải là 1 phân tử hay 1 nhóm các phân tử mang điện tích dương. Cation mang điện tích dương vì có nhiều proton hơn electron trong cation này. Anion mang điện tích âm bị hút về phía cation mang điện tích dương, hút chính nó và được hập thụ vào cây trồng. Nói cách khác, các cation mang điện tích dương này chính là nguồn nuôi dưỡng trực tiếp tới cây trồng.

Ngoài những chất lượng độc nhất này, điều làm cho iCotz-Green tạo nên cuộc cách mạng lớn như vậy là nó có thể đạt được hiệu quả như vậy cùng với mục tiêu bảo vệ môi trường, là sản phẩm thực sự không gây ô nhiễm môi trường. Sản xuất và bảo quản theo tiêu chuẩn của FDA EAFUS, iCotz-Green không chứa các thành tố độc hại, nguy hiểm và hoàn toàn đảm bảo về chất lượng .

Để đánh giá chính xác hơn về những tác động của iCotz-Green đến sự tăng trưởng của cây trồng thì điều cần thiết đầu tiên là phải giải thích được các thành tố cơ bản có khả năng tác động trực tiếp đến sự sinh trưởng của cây trồng.

- Các nhà khoa học đến từ Arkansas, một tiểu bang của Hoa Kỳ đang nghiên cứu về tác dụng có lợi của các ống nano cacbon (CNTs) trong nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu dự định sẽ được công bố rộng rãi trên Tạp chí ACS Nano vào tuần tới. Qua thí nghiệm, các nhà khoa học nhận thấy rằng, các hạt cà chua tiếp xúc với CNTs thì tỷ lệ nảy mầm nhanh hơn và quả phát triển với kích thước cũng như trọng lượng nặng hơn so với các hạt giống, cây con khác.

Đó có thể là một nhân tố thúc đẩy quá trình sinh trưởng, phát triển của thực vật. Các nhà khoa học gợi ý rằng, việc sản xuất sinh khối (tổng trọng lượng của



sinh vật sống trong sinh quyển hoặc số lượng sinh vật sống trên một đơn vị diện tích) cho các loài thực vật cũng như các sản phẩm nông nghiệp khác dựa trên cơ sở nguồn nhiên liệu sinh học có thể đem lại lợi ích đáng kể cho ngành nông nghiệp.

Mariya Khodakovskaya, Alexandru Biris cùng các đồng nghiệp là các chuyên gia nghiên cứu khoa học đang tiến hành sử dụng các hạt nano trong nông nghiệp (nano - agriculture), có kích thước rất nhỏ, chỉ bằng 1/50.000 chiều rộng của một sợi tóc con người. Mục đích chính của các hạt nano ứng dụng trong nông nghiệp là nhằm cải thiện năng suất cho các loại cây lương thực, cây nhiên liệu cũng như nhiều loại cây và ứng dụng khác.

Các nhà khoa học đã đưa ra những bằng chứng đầu tiên chứng minh rằng, CNTs xâm nhập xuyên qua lớp phủ cứng bên ngoài các hạt giống và có những tác động ảnh hưởng có lợi cho quá trình sinh trưởng và phát triển. Các hạt có sự tác động, tiếp xúc thêm của ống nano nảy mầm nhanh gấp hai lần so với các hạt giống nảy mầm theo cách thông thường. Mặt khác trọng lượng của quả có sự tác động của công nghệ nano cũng nặng gấp hơn hai lần so với quả phát triển tự nhiên.

Các chuyên gia nghiên cứu giải thích, những ảnh hưởng tích cực này là do ống nano đâm thủng các màng ngoài hạt giống và làm tăng khả năng hấp thụ nước, từ đó thúc đẩy nhanh quá trình nảy mầm và phát triển. Các nhà khoa học cũng nhấn mạnh thêm, hiệu quả tích cực của CNTs trong việc nảy mầm của các hạt giống mà họ quan sát thấy có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, mang lại nhiều lợi ích kinh tế trong ngành sản xuất nông nghiệp, nghề làm vườn cũng như lĩnh vực năng lượng, chẳng hạn như quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học.

III. Tiềm năng:

1. Tiềm năng trong lĩnh vực Y dược

- Kiểm tra và chẩn đoán bệnh: - Phòng thí nghiệm trên chip. - Các dãy cảm ứng nano dựa trên ống nano cácbon. - Các chấm lượng tử dùng để chẩn đoán bệnh. - Các hạt nano từ tính dùng làm cảm biến nano. - Các liên hợp dendrimer (polime tầng) kháng thể điều trị HIV-1 và ung thư. - Các cảm biến nano dây nano và đai nano để chẩn đoán bệnh. - Các hạt nano dùng làm chất nâng cao chất lượng chụp hình trong y học.

- Các hệ thống cung cấp thuốc: - Các viên nang nano, các liposome (hạt mỡ), các dendrimer, các quả bóng buckyball, các hạt nano sinh học từ tính và các loại đất sét để dùng cho các hệ thống cung cấp thuốc lâu dài và từ từ.

- Giám sát sức khoẻ: - Các ống nano và các hạt nano sử dụng cho các cảm biến đường, CO2 và Cholesterol và cho việc giám sát sức khoẻ tại nhà.



- Đặc tính tải thuốc (drug delivery) đến các tế bào và chẩn bệnh trong cơ thể con người của các loại vật liệu y học được khảo sát từ nhiều năm qua. Trong lĩnh vực này, động cơ nano có tiềm năng rất lớn. Động cơ cần được điều khiển đi theo hướng được chỉ định như biết cảm ứng và có khả năng nhận thuốc và nhả thuốc vào tế bào nhiễm bệnh ở một "địa chỉ" nhất định. Ống than nano được dùng làm giàn giáo cho tế bào xương phát triển để hàn các vết gãy nứt của xương. Ống than nano có khả năng xuyên thủng màn tế bào như cây kim nano, có thể là một công cụ để tải thuốc, vắc xin, dược liệu chống ung thư vào các tế bào nhiễm bệnh.

2. Tiềm năng trong lĩnh vực hoá chất và vật liệu cao cấp:

- Tàng trữ, sản xuất và chuyển hoá năng lượng: - Các hệ thống tích trữ hyđrô mới dựa trên các ống nano cácbon và các vật liệu nano có trọng lượng nhẹ. - Các pin quang điện và các thiết bị phát sáng vô cơ dựa trên các chấm lượng tử. Các ống nano cácbon ở các lớp vỏ màng composit dùng cho pin mặt trời. - Các chất xúc tác nano để sản xuất hyđrô.

- Carbon Nano tube ( ống than nano ) là vật liệu nano được chú trọng nhiều nhất vì đây là vật liệu mới cho nhiều khả năng chế tạo các dụng cụ với điện tính và cơ tính siêu việt, có tiềm năng ứng dụng rộng lớn vào cuộc sống. . Tinh thể nano (hay là chấm lượng tử, quantum dot) silicon đã được chế tạo thành công trong phòng thí nghiệm. Thể xốp nano titanium dioxide và chấm lượng tử silicon là những cấu trúc nano được thiết kế cho pin mặt trời tương lai.

3. Tiềm năng trong lĩnh vực công nghệ thông tin, truyền thông:

- Trong tương lai, máy tính và các thiết bị điện tử có thể sử dụng vật liệu nano để tăng khả năng lưu trữ dữ liệu cũng như kéo dài thời gian sử dụng của pin. Các phương pháp lưu trữ mới dựa trên nền tảng công nghệ nano sẽ cho phép lưu được nhiều thông tin gấp hơn 200 lần mật độ lưu trữ của đĩa DVD thông thường.

- Tiềm năng tạo ra lợi nhuận của các ống than Nano cũng rất lớn: Carbon Nano tube ( ống than nano ) là vật liệu nano được chú trọng nhiều nhất vì đây là vật liệu mới cho nhiều khả năng chế tạo các dụng cụ với điện tính và cơ tính siêu việt, có tiềm năng ứng dụng rộng lớn vào cuộc sống. Tinh thể nano (hay là chấm lượng tử, quantum dot) silicon đã được chế tạo thành công trong phòng thí nghiệm. Thể xốp nano titanium dioxide và chấm lượng tử silicon là những cấu trúc nano được thiết kế cho pin mặt trời tương lai

4. Tiềm năng trong lĩnh vực ô tô, hàng không vũ trụ:



- Trong tương lai, vật liệu nano có thể được sử dụng để giảm tỷ lệ hao mòn động cơ, tăng hiệu suất sử dụng pin và nhiên liệu. Sử dụng ôxít kim loại dạng nano tạo ra các phân tử nano tinh thể hóa làm pin lithium-ion có công suất lớn hơn 20% dùng cho xe chạy điện. Ôxít xeri, có thể dùng chế tạo chất phụ gia làm tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ diesel, làm quá trình đốt nhiên liệu sạch hơn,giảm được lượng khí thải độc hại cũng như lượng cácbon bám vào thành xylanh của động cơ so với sử dụng các loại chất phụ gia khác.

- Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, các vật liệu cấu trúc nano có thể giúp tạo ra những thế hệ máy bay bền hơn, nhẹ hơn, có khả năng chống sét và chống cháy tốt hơn. Hiện nay, người ta đã sản xuất được một loại vật liệu cán nano có độ bền cao, nhẹ và hấp thụ năng lượng tốt hơn thép, dùng để chế tạo máy bay. Các loại polymer chứa hạt nano bạc giúp làm sạch vi khuẩn trong máy bay. Một công ty đã chế tạo được loại vải và sợi chứa ống nano cácbon có tính dẫn điện cao dùng thay đồng để sản xuất dây dẫn và cáp nhẹ hơn cho máy bay hoặc vệ tinh.

5. Tiềm năng trong lĩnh vực dệt:

Được phát hiện vào năm 1991, các ống nano carbon chỉ có đường kính một vài phần tỷ của một mét song lại siêu bền. Trước đây, chúng đã được se thành sợi. Tuy nhiên, làm điều đó trực tiếp là rất khó khăn. Với phương pháp mới, các chuyên gia tại Viện Cambridge-MIT (CMI) đã tiến thêm một bước nữa tới việc sản xuất sợi nano carbon trên quy mô công nghiệp.

Nhóm nghiên cứu do GS Alan Windle tại CMI đã phát triển kỹ thuật mới trong sáu tháng qua. Ông nói: ""Các ống nano carbon là cấu trúc rất thú vị với tiềm năng đáng ngạc nhiên. Chúng là một khía cạnh của công nghệ nano. Giờ thì mọi người có thể làm cho ống nano trở thành một vật gì đó mà họ có thể nhìn thấy"".

Quy trình se sợi diễn ra trong một lò luyện do Khoa Khoa học Vật liệu và Luyện kim, ĐH Cambridge, thiết kế. Quy trình này liên tiếp tạo sợi từ một vùng phản ứng. Nói theo ngôn ngữ bình dân, quy trình trên khá giống với một chiếc máy sản xuất que kẹo, trong đó một đám bông đen được tạo ra rồi được cuốn lên một trục quay giống như sợi chỉ. Ống nano carbon nhanh chóng được tạo ra bằng cách phun carbon và chất xúc tác sắt nano vào lò luyện ở nhiệt độ 1.200 độ C. Sau đó, một loại ""khói đen đàn hồi"", với tên gọi aerogel, hình thành và bắt đầu dính vào thành mát hơn trong lò để tạo sợi. Tiếp đến, một chiếc trục quay sẽ cuốn sợi aerogel thành chỉ với vận tốc vài centimet mỗi giây.

6. Tiềm năng trong lĩnh vực nông nghiệp:

- Nâng cao sản lượng nông nghiệp: - Các zeolit xốp nano dùng để cung cấp chậm, hiệu quả nước và phân bón cho cây trồng, chất dinh dưỡng, thuốc cho vật nuôi, - Các viên nang nano để cung cấp thuốc diệt cỏ, - Các cảm biến nano để



giám sát chất lượng đất và cây trồng, - Nam châm nano để loại trừ chất gây ô nhiễm đất.

- Tích trữ và chế biến Thực phẩm: màng phủ dẻo được sử dụng để bao gói thực phẩm. - Các nhũ tương nano chống vi trùng sử dụng cho các ứng dụng khử độc ở các dụng cụ thực phẩm, đóng gói thực phẩm hoặc ở thực phẩm. - Các cảm biến sinh học phát hiện kháng nguyên dựa trên Công nghệ Nano để xác định được các chất nhiễm bệnh.

7. Các tiềm năng khác: - Xử lý và làm sạch nước: - Màng nano để làm sạch nước, khử muối và giải độc,-

Các cảm biến nano để phát hiện ra chất gây ô nhiễm và mầm bệnh,- Các zeolit xốp nano, các polime xốp nano và các loại đất sét dùng để làm sạch nước,- Các hạt nano từ tính dùng để xử lý và làm sạch nước, - Các hạt TiO2 dùng để làm thoái hoá các chất gây ô nhiễm nước.

- Ô nhiễm không khí và làm trong sạch không khí: - Quá trình thoái hoá xúc tác quang học dựa trên các hạt nano TiO2 các chất ô nhiễm không khí ở các hệ thống tự làm sạch. - Các chất xúc tác nano dùng cho các bộ biến đổi xúc tác hiệu quả hơn, rẻ hơn và được kiểm soát hơn. - Các cảm biến nano để phát hiện ra các chất độc và rò rỉ các chất độc. - Các thiết bị nano tách khí.

- Xây dựng: - Các cấu trúc nano phân tử để tạo ra nhựa đường và bê tông cứng hơn chống thấm nước. - Các vật liệu nano chịu nhiệt để ngăn ngừa tia cực tím và bức xạ hồng ngoại. - Các vật liệu nano làm vỏ bọc bền và rẻ hơn, các bề mặt, các lớp bọc, các loại keo, bê tông và chất ngăn ánh sáng, nhiệt. - Các bề mặt tự làm sạch ( ví dụ như cửa sổ, gương, toa-lét ) với các lớp phủ hoạt tính sinh học.

- Kiểm soát và phát hiện sinh vật gây hại: - Các cảm biến nano để phát hiện sinh vật gây hại. - Các hạt nano sử dụng cho các loại thuốc trừ sâu bọ, côn trùng gây hại.

- Hiện nay, trên thế giới các vật liệu và thiết bị nano bắt đầu được sản xuất với số lượng ngày càng nhiều và được đánh giá là sẽ có tiềm năng thương mại cao, mang lại những khoản lợi nhuận khổng lồ.

- Theo dự báo của Quỹ Khoa học Quốc gia, Mỹ, giá trị thương mại hàng năm giai đoạn 2011-2015 của tất cả các sản phẩm liên quan tới Công nghệ Nano ( bao gồm cả công nghệ thông tin và truyền thông ) là khoảng 1000 tỷ USD. Các ôxit kim loại, như titan điôxit, kẽm ôxit, silic ôxit, nhôm ôxit, ziriconi và sắt ôxit, là các loại hạt nano thương mại quan trọng nhất. Các vật liệu này có sẵn ở dạng bột khô hoặc huyền phù lỏng. Số lượng vật liệu được sử dụng trong lĩnh vực thị trường chăm sóc da ( titan điôxit, v.v… ) trên thế giới là khoảng 1000 - 2000 tấn/năm, với vật liệu cấu phần nano trị giá khoảng 10 USD đến 100000 USD/tấn



IV. Nguy cơ và cuộc chạy đua thực sự trong thời đại công nghệ nano

Vật liệu và sản phẩm nano là con dao hai lưỡi. Vì là những vật cực nhỏ, chúng có thể là phương tiện trị liệu nhưng cũng là mầm mống gây bệnh ở mức tế bào. Trên phương diện "sức khoẻ và an toàn chức nghiệp" (occupational health and safety), người ta vẫn chưa hiểu rõ những tác hại nào có thể xảy ra khi hạt nano đi vào cơ thể mà không bao giờ bị phân huỷ theo qua trình chuyển hoá tự nhiên (metabolism). Hiện nay vẫn chưa có một quy định chặt chẽ nào cho việc sử dụng 22và xử lý các sản phẩm vật liệu nano, điển hình là ống than nano và fullerene C60. Song song với những tiến bộ khoa học, khả năng tác hại của những mối nguy hiểm ẩn tàng cần phải đặc biệt cảnh giác.

Do các ứng dụng kỳ diệu của công nghệ nano, tiềm năng kinh tế cũng như tạo ra sức mạnh về quân sự. Vì lẽ đó hiện nay trên thế giới đang xảy ra cuộc chạy đua sôi động về phát triển và ứng dụng công nghệ nano. Có thể kể đến mốt số cường quốc đang chiếm lĩnh thị trường công nghệ này hiện nay là: Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc, Đức, Nga và một số nước Châu Âu…có thể nói ở những quốc gia trên chính phủ dành một khoản ngân sách đáng kể hổ trợ cho việc nghiên cứu và ứng dụng thực tiển của ngành công nghệ nano. Không chỉ các trường Đại học có các phòng thí nghiệm với các thiết bị nghiên cứu quy mô mà các tập đoàn sản xuất cũng tiến hành nghiên cứu và phát triển công nghệ nano với các phòng thí nghiệm với tổng chi phí nghiên cứu tương đương với ngân sách chính phủ dành cho công nghệ nano.

Ở Việt Nam, tuy chỉ mới tiếp cận với công nghệ nano trong những năm gần đây nhưng cũng có những bước chuyển tạo ra sức hút mới đối với lĩnh vực đầy cam go, thử thách này. Nhà nước cũng đã dành một khoản ngân sách khá lớn cho chương trình nghiên cứu công nghệ nano cấp quốc gia với sự tham gia của nhiều trường Đại học và Viện nghiên cứu..

Công nghệ nano là một bước tiến bộ vượt bậc của công nghệ, nó tạo ra những ứng dụng vô cùng kỳ diệu tạo ra nhiều cơ hội hơn, nhưng bên cạnh đó cũng có những thách thức đặt ra về thảm họa môi trường và khả năng phát triển vũ khí lọai mới với sức tàn phá không gì so sánh nổi. Tuy nhiên, con người ngày nay đã hướng nhiều hơn với cái thiện nên chúng ta có thể hy vọng là công nghệ nano sẽ mang lại hạnh phúc cho nhân loại nhiều hơn.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

http://mrsec.wisc.edu/Edetc/

http://w ikipedia.com

http://hoahocngaynay.com

http://thuvienkhoahoc.com

23


http://thuvienkhoahoc.com/

http://hoahocngaynay.com/

http://wikipedia.com/

http://mrsec.wisc.edu/Edetc/

Documents

bài thuyết trình nhóm 18- CÔNG NGHỆ NANO