nano.PDF

Vềhình 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

Tiểu luận:

Công nghệ Nano

2.1: Công nghệ nano, ý tưởng

2.1: Công nghệ nano, ý tưởng

Công nghệ nano là công nghệ xử lý vật chất ở mức

nanomet 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)

2.1.2: Ý tưởng về công

nghệ nano

Ý tưởng cơ bản về công nghệ

nano được đưa ra bởi nhà vật lý

học người Mỹ Richard Feynman

vào năm 1959

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

Nhà vật lý học người Mỹ Richard

Feynman (1918-1988)

 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.

Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủyếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí Vềhình 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 cónano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫnnhau

2.2 Công nghệ nano, những cơ sở khoa

học chủ yếu

2.2.1: Sự chuyển tiếp cổ điển _ lượng tử.

Đối với vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệuứng lượng tử được trung bình hóa với rất nhiều nguyên tử(1µm3 có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể bỏ quacác thăng giáng ngẫu nhiên Nhưng các cấu trúc nano có ítnguyên tử hơn thì các tính chất lượng tử thể hiện rõ rànghơn Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coi như một đạinguyên tử, nó có các mức năng lượng giống như mộtnguyên tử

Vật liệu có kích thước nhỏ thì tỷ số giữa số

nguyên tử trên bề mặt và tổng số nguyên tử của vật liệu gia tăng (f):

 Khi kích thước của vật liệu giảm đến nanomet thì f tăng lên đáng kể.

 Hiệu ứng bề mặt luôn có tác dụng với tất cả các gia tăng của kích thước, hạt càng bé thì kích

thước càng lớn.

Khác với bề mặt, hiệu ứng kích thước của vật liệu nano làm cho vật liệu trở nên kì lạ hơn nhiều so với vật liệu truyền thống.

=> Khi nói đến vật liệu nano, chúng ta phải nhắc đến tính chất đi kèm với vật liệu.

2.2.3: 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 tínhchất của vật liệu

Các tính chất khác như tính chất điện, tính chất từ, tínhchất quang và các tính chất hóa học khác đều có độ dài tớihạn trong khoảng nm Chính vì thế mà người ta gọi ngànhkhoa học và công nghệ liên quan là khoa học nano và côngnghệ nano.

Lĩnh vực Tính chất Độ dài tới hạn (nm)

Tính dẫn điện

Bước sóng điện từ 10-100 Quãng đường tự do trung

bình không đàn hồi 1-100 Hiệu ứng đường ngầm 1-10

Tính chất từ Độ dày vách đômen 10-100

Quãng đường tán xạ spin 1-100

Tính chất quang

Hố lượng tử 1-100

Độ dài suy giảm 10-100

Độ sâu bề mặt kin loại 10-100

Tính siêu dẫn Độ dài liên kết cặp Cooper 0,1-100

Độ thẩm thấu Meisner 1-100

Miễn dịch Nhận biết phân tử 1-10

Bảng: Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu.

2.3: Đột phá thế kỷ

 2.3.1: Y tế nano

Hạt nano vàng: hấp thụ và tán xạ plasmon bề mặt

Ứng dụng trong các xét nghiệm chẩn đoán bệnh

Tập đoàn Micronics của Mỹ đã ứng dụng công nghệ nano phát triển một bộ test có tên gọi DxBox, có tác dụng như một thiết bị kiểm tra, chỉ có kích cỡ lớn hơn kích cỡ của một tấm card Trên bề mặt của DxBox có chứa thuốc thử ở dạng khô và một hệ thống các ống dẫn nhỏ tạo từ các phân tử nano.

 Phát hiện ung thư vú: nhỏ 1-2 giọt máu hoặc huyết thanh lên que thử, các kháng nguyên có trong máu, huyết thanh sẽ tạo ra phản ứng với các kháng thể được gắn trên các hạt nano vàng đặt trên que thử Các phản ứng sẽ xảy ra và

người dùng chỉ cần nhìn lên que thử, nếu thấy

có một vạch đỏ hiện lên chứng tỏ không bị ung thư, nếu có 2 vạch đỏ thì chứng tỏ đã có mầm bệnh ung thư trong người và cần điều trị càng sớm càng tốt Các hạt vàng ở kích cỡ nano sẽ đóng vai trò là chất chỉ thị màu

 Ứng dụng trong điều trị ung thư

Trong ngành y tế và công nghiệp dược, vật liệu nano giữ

một vai trò quan trọng trong quá trình chẩn đoán, điều trị vàphòng ngừa ung thư cũng như những căn bệnh nan y khác Sửdụng cảm biến nano để xác định các dấu hiệu sinh học như biến đổi ở gene, cảnh báo sớm bệnh ung thư

Vỏ nano vàng để theo dõi hình ảnh đồng thời tiêu diệt tế

bào ung thư bằng hồng ngoại

Sử dụng vật liệu nano để vận chuyển phân tử và tác nhân sinh trưởng đến các vết thương, vết bỏng, giúp vết thương mau lành mà không để lại sẹo

 Làm đẹp da với nano vàng: giúp trẻ hóa da, làm đẹp da và chống lão hóa… phù hợp mọi lứa tuổi Các nguyên tố

Vàng khi đắp vào da có thể thẩm thấu tới tận

những lớp biểu bì đáy của da, nên dùng

collagen Vàng để điều trị đẹp da là cách tốt

nhất để làn da được cải thiện và làm đẹp tận

gốc.

Kiểm tra ung thư miệngbằng chip nano sinh học

Trị cho bệnh nhân ung thư bằng

cách dùng nhân nano

Nhờ có kích thước cực nhỏ chỉ bằng 1/2000 lỗ nang lông, hạtNano có thể đi vào các lớp da từ nông đến sâu dễ dàng vàmang theo các thành phần điều trị thấm trọn vẹn Tác dụng củahạt Nano là nhờ vào hiệu ứng bề mặt hạt Nano có các thànhphần họat tính điều trị mụn đi đến các tế bào cần điều trị

 Sử dụng hạt nano tìm tế bào ung thư từ những viên cực nhỏ bằng vàng dính kháng thể có thể giúp tìm kiếm tế bào ung thư một cách dễ dàng Phương pháp này nhạy cảm đến nỗi có thể nhìn thấy một hạt cực nhỏ bằng vàng đơn độc, óng ánh qua kính hiển

vi Đeo kính bằng vàng (gold colloid) không gây độc cho tế bào trong cơ thể bệnh nhân.

 Chế tạo khẩu trang nano bạc:

2.3.2 Những ứng dụng kỳ diệu của vật liệu nano

 Công nghệ nano và triển vọng mang lại nguồn năng

lượng sạch

Các nhà khoa học Mỹ đã đưa ra ý tưởng về việc ứng dụngcông nghệ nano làm thay đổi vật liệu bằng cách tác động vàonồng độ nguyên tử của chúng Cách làm này giúp các nhàkhoa học tạo ra các pin mặt trời với hiệu quả khai thác nănglượng lớn gấp 5 lần so với loại pin mặt trời truyền thống làm

từ silicon hiện nay Trong khi pin mặt trời truyền thống chỉ thuđược khoảng 6% năng lượng mặt trời, thì công nghệ mới chophép pin mặt trời có thể thu được 30% năng lượng mặt trời

Sử dụng hạt nano giúp tăng hiệu quả tấm năng lượng mặt

trờiNhững tấm pin mặt trời sẽ

được làm từ các tinh thể nano

 Ứng dụng trong làm sạch môi trường

Một trong những ứng dụng của công nghệ nano đó là dùng

để chế tạo các thiết bị, chẳng hạn như các lưới lọc nước nanovới cấu tạo đủ rộng để cho các phân tử nước đi qua, song cũng đủ hẹp để ngăn chặn các phân tử chất bẩn gây ô nhiễm

 Robot nano đi vào cơ thể chữa bệnh: những rôbốt siêu nhỏ có thể

đi sâu vào trong cơ thể, đến từng tế bào để hàn gắn, chữa bệnh cho các mô xương bị gãy và thậm chí là tiêu diệt những virut gây bệnh đang ở trong cơ thể Các rôbốt này có tên gọi nanobot có kích thước nhỏ như một phân tử có thể thâm nhập dễ dàng vào các mô cơ, tiếp cận từng tế bào bị bệnh trong cơ thể người bệnh Nhờ đó, nanobot có thể giúp hàn gắn những thương tổn siêu nhỏ bên trong cơ thể bệnh nhân.

 Thiết bị gia dụng: khử khuẩn trong đồ dùng gia

dụng

 Màng lọc anno nước thải:

nước thải Màng lọc nano

đóng vai trò như rào cản

vật lý, ngăn chặn các hạt và

vi sinh vật lớn hơn lỗ của

màng lọc và loại bỏ có

chọn lọc các chất ô nhiễm

Trong công nghiệp quốc phòng và hàng không

vũ trụ :

 Polymer nano hiện đã được sử dụng trong các thiết bịcảm biến có khả năng phát hiện những dấu vết rất nhỏcủa chất nổ chôn dưới lòng đất Trong lĩnh vực hàngkhông vũ trụ, các vật liệu cấu trúc nano có thể giúp tạo

ra những thế hệ máy bay bền hơn, nhẹ hơn, có khả năngchống sét và chống cháy tốt hơn Hiện nay, người ta đãsản xuất được một loại vật liệu cán nano có độ bền cao,nhẹ và hấp thụ năng lượng tốt hơn thép, dùng để chế tạomáy bay Các loại polymer chứa hạt nano bạc giúp làmsạch vi khuẩn trong máy bay Một công ty đã chế tạođược loại vải và sợi chứa ống nano cácbon có tính dẫnđiện cao dùng thay đồng để sản xuất dây dẫn và cáp nhẹhơn cho máy bay hoặc vệ tinh

 Ứng dụng trong điện tử:

 Giảm kích thước, tăng dung lượng thiết bị điện tử

 Điện tử dân dụng và máy tính là những lĩnh vực sớmbiết tận dụng ưu điểm của vật liệu nano vào sản phẩm,nổi bật có thể kể đến là nâng cao chất lượng màn hình vàkhả năng dẫn điện Màn hình ứng dụng các lớp polymersiêu mỏng không cần đèn nền và kính lọc như màn hìnhLCD truyền thống, cho hình ảnh tươi sáng và rõ nét hơn.Công nghệ này được ứng dụng để chế tạo loại màn hìnhchất dẻo có thể uốn cong hoàn toàn

 Công nghệ Nano và triển vọng ứng dụng

trong công nghiệp dầu khí

 Sử dụng công nghệ nano trong công nghiệp dầu khí đãgia tăng sản lượng lên 1,3 – 1,5 lần Triển vọng ứng

dụng công nghệ nano trong ngành công nghiệp dầu mỏ:

• Giảm xung động trong hệ thống vận chuyển dầu vàtrong tuyến đường ống;

• Phòng ngừa các sự cố khoan giếng;

• Chống lắng đọng parafin và muối trong giếng;

• Xử lý và tồn trữ dầu mỏ

2.4 Máy nano và công nghệ nano

phân tử

Nhờ sự phát triển của công nghệ nano người ta đã chế tạo ranhiều linh kiện, máy móc có thể hoạt động với chức năng nhưđộng cơ, chuyển mạch, tranzito, Nhưng với kích thước thuộcthang nanomet và gọi chúng là linh kiện nano và máy nano

Người ta chế tạo chúng chủ yếu dùng các phân tử đã đượctổng hợp bằng các quá trình tổng hợp hóa học, bởi vậy chúng

có tên gọi là máy nano phân tử

Lời kết

Nhu cầu phát triển của công nghệ nói chung và của côngnghệ NANO nói riêng luôn đặt cho các nhà khoa học nhiềuvấn đề mới, mang tính tổng hợp, liên ngành Một sản phẩmcông nghệ chỉ được coi là thành công hay có nhiều hứahẹn nếu nó phát triển được trên nền tảng phát triển củachính nó: được sử dụng rộng rãi, đem lại hiệu quả kinh tế

để có thể "lấy ngắn nuôi dài", đưa trình độ công nghệ củachính nó lên một tầm cao mới Việc mở rộng khái niệm vềcác cỗ máy đến mức có thể xoá đi ranh giới phân chia thếgiới của sự sống và thế giới không có sự sống, vấn đềthường gặp ở lĩnh vực công nghệ NANO, không phải làchuyện viễn tưởng

Tài liệu tham khảo:

 Vũ Đình Cự, Nguyễn Xuân Chánh Công nghệ nano

điều khiển đến từng phân tử, nguyên tử NXB – Khoa

học và kỹ thuật, 2004.

 1c19/cong-nghe-nano-va-nhung-ung-dung-trong- tuong-lai.htm

http://suckhoedoisong.vn/20111201030819169p- thay-doi-the-gioi-trong-the-ky-21/40117477/159/

http://vietbao.vn/The-gioi/Cong-nghe-nano-se-lam- nghiep-dien-tu-nang-luong-va-moi-

http://www.baomoi.com/Vat-lieu-Nano-trong-cong-truong/53/6063645.epi



http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/cong-nghe-nano-la-gi.792497.html

Cảm ơn thầy cô và các bạn đã

chú ý lắng nghe!