Công nghê Nanô

Công nghê Nanô ? Kích thước Định nghĩa “Công nghệ nano là một ngành khoa học - kỹ thuật ở quy mô nguyên tử và phân tử - kích thước nanômét National Nanotechnology Initiative, 2007 Nanô mét 1 m = 109 nm 1 nm = 10-9 m The Microworld 0.1 nm 1 nanometer (nm) 0.01 mm 10 nm 0.1 mm 100 nm 1 micrometer (mm) 0.01 mm 10 mm 0.1 mm 100 mm 1 millimeter (mm) 1 cm 10 mm 10-2 m 10-3 m 10-4 m 10-5 m 10-6 m 10-7 m 10-8 m 10-9 m 10-10 m Visible The Nanoworld 1,000 nanometers = Infrared Ultraviolet Microwave Soft x-ray 1,000,000 nanometers = Office of Basic Energy Sciences Office of Science, U.S. DOE Version 03-05-02 Kích thước Lịch sử nghiên cứu Ý tưởng về công nghệ nano được đề xuất vào 29/12/1959 do nhà vật lý Richard Feynman: tất cả mọi thứ đều được cấu tạo nên từ các phần tử có kích thước rất nhỏ là các nguyên tử và phân tử. Richard Feynman. Tắc kè: Nanô? Sợi nanô ở các ngón giúp tắc kè bám chặt “Hiệu ứng lá sen” – không dính ướt? Bề mặt cấu trúc nanô ! Lịch sử nghiên cứu 1981 các nhà khoa học của IBM ở Zurich (Thụy Sĩ) lần đầu tiên đã phát minh ra kính hiển vi điện tử quét xuyên ngầm (scanning tunnelling microscope - STM): cho phép quan sát được từng đơn nguyên tử  Năm 1990 các nhà khoa học của IBM đã tìm ra cách sử dụng STM để di chuyển từng nguyên tử Xe (xenon) trên bề mặt niken di chuyển 35 nguyên tử Xe tạo ra IBM trên bề mặt Ni Fe trên đế Cu Ảnh chụp STM Lịch sử nghiên cứu Giải Nobel Hóa học được trao năm 1996 cho 3 nhà khoa học Harold Kroto, Robert Curl và Richard Smalley cho phát minh Carbon 60 được tìm ra 1985. Đến năm 1991, ống nanô Carbon 60 đã được tạo ra và biết đến nhờ tính siêu nhỏ - siêu cứng – siêu nhẹ: nhẹ hơn 6 lần nhưng độ cứng gấp 100 lần so với thép!!! A “Buckyball.” A “Carbon Nanotube” Hạt nanô “Ôtô Nano” (Rice University) Các sản phẩm từ công nghệ nanô Source: Chấm lượng tử Nanô carbon Hạt nanô huỳnh quang Các sản phẩm ứng dụng công nghệ Nanô Vải sợi Mỹ phẩm, chăm sóc sức khỏe Thực phẩm Năng lượng Linh kiện Thiết bị Thuốc – dược phẩm Hàng tiêu dùng Quốc phòng An ninh Quân đội Công nghệ Nanô Chăm sóc sức khỏe Lương thực, mỹ phẩm Môi trường Vũ trụ Quốc phòng/an ninh Hàng tiêu dùng Công nghệ Nanô và đời sống Kinh tế Giáo dục Ứng dụng: hàng không, an ninh, quốc phòng Vật liệu siêu nhẹ - siêu cứng có chứa nanô Carbon được sử dụng chế tạo vỏ máy bay Quần áo tư trang nhẹ, chống đạn, chống cháy, có thể thay đổi mầu sắc theo môi trường, tàng hình… Cảm biến sinh học được tích hợp bên trong có khả năng phát hiện nhanh và chính xác các loại vũ khí không nhìn thấy như hóa học, sinh học… Cảm biến sinh học Ứng dụng: công nghệ vũ trụ, vệ tinh Đề xuất gần đây về thang máy dùng trong vũ trụ (nhẹ, cứng, bền) sử dụng các ống nanô carbon phục vụ các nghiên cứu không gian Thiết kế các chuỗi sinh học theo các trình tự quá trình sinh học tự nhiên Sửa chữa sai hỏng và lắp ráp các chuỗi phần tử sinh học, gien,… Chuẩn đoán và điều trị bệnh Ứng dụng: y sinh Ngành điện tử nanô kết hợp với ngành sinh học, hóa học, vật lý, kỹ thuật, và khoa học máy tính để tạo ra các con chip máy tính (nanochips), nanomotors, … gắn với cơ thể người có sự liên hệ với hệ thần kinh Công nghệ nano chế tạo ra các máy tính siêu nhỏ tiết kiệm năng lượng Ứng dụng: ngành điện tử Ứng dụng: ngành năng lượng Chế tạo vật liệu nanô có khả năng hấp thụ và lưu trữ nguồn năng lượng mặt trời và chuyển đổi thành năng lượng điện (pin mặt trời). Công nghệ mới, vật liệu mới tạo ra nguồn năng lượng sạch như sử dụng Hyđrô để cung cấp cho các pin nhiên liệu Nội dung môn học Công nghệ nanô Vật liệu nanô Phương pháp nghiên cứu và quan sát các cấu trúc nanô Phương pháp chế tạo vật liệu nano Ứng dụng vật liệu nano Vật liệu Nanô ? Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhấtmột chiều có kích thước nano mét ( Tnc giảm khi xuống kích thước nanô Ví dụ: hiệu ứng bề mặt Hình dạng giọt nước phụ thuộc vào 3 thành phần lực liên kết: bề mặt tiếp xúc, không khí và phân tử nước bên trong. Chống ướt tốt Chống ướt kém Chống ướt hoàn toàn Tự làm sạch bằng “hiệu ứng lá sen” Ví dụ: hiệu ứng bề mặt và ứng dụng Tự nhiên Ứng dụng: Kính tự làm sạch Liên kết với bề mặt mạnh Liên kết với bề mặt yếu Kính thông minh Kính thường Kính tự làm sạch TiO2 Kính sinh thái tự làm sạch Phủ lớp mỏng nanô TiO2 (~15 nm) lên kính có tác dụng: Hấp thụ bức xạ tử ngoại của mặt trời tạo ra hiệu ứng xúc tác quang hóa, phân hủy chất bẩn trên kính Lớp xốp nanô chống ướt và khi nước rơi xuống bề mặt kinh, các giọt nước hút nhau, hình thành nên một màn nước sẽ rửa trôi chất bẩn Sơn tự làm sạch (sơn nanô), vải tự làm sạch…