Công nghệ nano là j?

Công nghệ nano là j? Chúng là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế và chế tạo. Công nghệ nano có kích thước rất nhỏ, độ lớn chỉ nanomet ( nm, 1 nm = 10−9 m). Ranh giới giữa công nghệ nano và khoa học nano đôi khi không rõ ràng, tuy nhiên chúng đều có chung đối tượng là vật liệu nano.

Giới thiệu về công nghệ nano

Xem thêm: Tàu điện ngầm đầu tiên trên thế giới

Nano được phát hiện và phát triển từ những năm đầu thế kỉ 21. Với hàng loại các thiết bị phân tích được sáng tạo nên. Nổi bật là kính hiển vi đầu dò quét có khả năng quan sát đến kích thước hàng nguyên tử hay phân tử. Tuy nhiên, trên thực tế các hạt nano đã tồn tại từ hàng triệu năm trong thế giới tự nhiên. Từ thế kỉ 10, các hạt nano đã được con người sử dụng, chế tạo ra các vật liệu nano. Nhưng lại không hề biết về nó. Cụ thể như con người đã chế tạo ra thủy tinh, gốm sứ với đa dạng kích thước, màu sắc khác nhau,…

Phân loại vật liệu nano

Xem thêm: Đông cơ đốt trong dùng trong ô tô

• Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet. 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.

Chế tạo vật liệu nano

Chế tạo vật liệu nano có rất nhiều các phương pháp chế tạo vật liệu nano. Trong đó có 4 phương pháp phổ biến nhất:

Phương pháp hóa ướt: Bao gồm các phương pháp thủy nhiệt, sol-gel, và đồng kết tủa. Theo phương pháp này, các dung dịch chứa ion khác nhau được trộn với nhau theo một tỷ phần thích hợp, dưới tác động của nhiệt độ, áp suất, độ pH,… mà các vật liệu nano được kết tủa từ dung dịch. Sau quá trình lọc, sấy khô, ta thu được các vật liệu có kích thước nano.

Phương pháp cơ khí nano: Bao gồm các phương pháp tán, nghiền, hợp kim cơ học. Theo phương pháp này, vật liệu ở dạng bột được nghiền đến kích thước nhỏ hơn. Ngày nay, các máy nghiền thường dùng là máy nghiền bi hành tinh hay máy nghiền quay.

Phương pháp bay hơi nhiệt: Gồm các phương pháp quang khắc (lithography), lắng đọng trong chân không (vacuum deposition), vật lí, hóa học. Các phương pháp này áp dụng hiệu quả trong chế tạo màng mỏng hoặc lớp bao phủ bề mặt. người ta cũng có thể dùng nó để chế tạo hạt nano bằng cách cạo vật liệu nano từ tấm chắn.

Phương pháp pha khí: Gồm các phương pháp nhiệt phân, nổ điện (electro-explosion), đốt laser, bốc hơi ở nhiệt độ cao, plasma. Nguyên tắc của các phương pháp này là hình thành vật liệu nano từ pha khí.

Ứng dụng của vật liệu nano trong cuộc sống

Trong y – sinh học

Các hạt nano được xem như là các robot nano thâm nhập vào cơ thể. Giúp con người có thể can thiệp ở qui mô phân tử hay tế bào. Hiện nay, con người đã chế tạo ra hạt nano có đặc tính sinh học có thể dùng để hỗ trợ chẩn đoán bệnh, dẫn truyền thuốc, tiêu diệt các tế bào ung thư…

Điện tử – cơ khí

Công nghệ nano giúp chế tạo các linh kiện điện tử nano với tốc độ xử lý cực nhanh. Chế tạo các thế hệ máy tính nano. Sử dụng vật liệu nano để làm các thiết bị ghi thông tin cực nhỏ. Chế tạo màn hình máy tính, điện thoại. Tạo ra các vật liệu nano siêu nhẹ – siêu bền. Sản xuất các thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ…

Năng lượng

Nền công nghệ nano góp phần nâng cao chất lượng của pin năng lượng mặt trời. Tăng tính hiệu quả và dự trữ của pin và siêu tụ điện. Tạo ra chất siêu dẫn làm dây dẫn điện để vận chuyển điện đường dài…

May mặc và thực phẩm

Ngành may mặc đã bước sang một trang mới khi áp dụng các hạt nano bạc. Loại nano này có khả năng thu hút và tiêu diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó chịu trong quần áo. Ứng dụng hữu ích này đã được áp dụng trên một số mẫu quần áo thể thao. Và đặc biệt, còn được sử dụng trong một số loại quần lót khử mùi.

Không dừng ở đó, công nghệ nano có thể khiến các loại thực phẩm này thay đổi hương vị cũng như giàu dinh dưỡng hơn. Điều này đồng nghĩa với việc chúng ta sẽ được thưởng thức những món ăn với hương vị vô cùng lạ mà giá trị dinh dưỡng vẫn cao nhờ công nghệ nano thực phẩm. Ngoài ra, công nghệ nano cũng sẽ giúp lưu trữ thực phẩm được lâu hơn nhiều lần bằng cách tạo ra những vật liệu đựng thực phẩm có khả năng diệt khuẩn.