Tổng thuật về công nghệ nano

T NG THU T V CÔNG NGH NANOỔ Ậ Ề Ệ Nano có nghĩa là nanomét (ký hi u: nm) b ng m t ph nệ ằ ộ ầ t mét (1/1.000.000.000 m), m tỷ ộ đ n v đo l ng đ đo kích th c nh ng v t c c nh . C c u nh nh t c a v t ch t làơ ị ườ ể ướ ữ ậ ự ỏ ơ ấ ỏ ấ ủ ậ ấ nguyên t có kích th c: 0,1 nm, phân t là t p h p c a nhi u nguyên t : 1 nm, viử ướ ử ậ ợ ủ ề ử khu n: 50 nm, h ng huy t c u: 10.000 nm, tinh trùng: 25.000 nm, s i tóc: 100.000 nm,ẩ ồ ế ầ ợ đ u cây kim: 1 tri u nm và chi u cao con ng i: 2 t nm.ầ ệ ề ườ ỷ Khoa h c và công ngh nano (nanoscience and nanotechnology) là m t b môn kh o sát,ọ ệ ộ ộ ả tìm hi u đ c tínhể ặ nh ng v t ch t c c nh , đ thao tác (manipulate), ch ng ch pữ ậ ấ ự ỏ ể ồ ậ nh ngữ v t ch t này, xây d ng v t th to h n. Ng i ta g i ph ng pháp xây d ngậ ấ ự ậ ể ơ ườ ọ ươ ự t v t nhừ ậ ỏ đ n v t to và to h n n a là ph ng pháp "t d i lên" (bottom-up method).ế ậ ơ ữ ươ ừ ướ S xu tự ấ hi n c a khoa h c và công ngh nano đang cách m ng l l i suy nghĩ và ph ng phápệ ủ ọ ệ ạ ề ố ươ thi t k toàn th các lo i v t li u t d c ph m tr li u đ n các linh ki n đi n t v iế ế ể ạ ậ ệ ừ ượ ẩ ị ệ ế ệ ệ ử ớ nh ng đ c tính đã đ nh s n ngay t thang phân t . ữ ặ ị ẵ ừ ử M t s n ph m c a "công ngh nano" là c th con ng i. Con ng i, đ ng v t và th cộ ả ẩ ủ ệ ơ ể ườ ườ ộ ậ ự v t là do nh ng nguyên t hóa h c t o nên. Gi dậ ữ ố ọ ạ ả ụ có m t ph ng pháp có th làmộ ươ ể phân rã c th con ng i đ n t n thành ph n c u t o c b n, ta s thu l m đ c vàiơ ể ườ ế ậ ầ ấ ạ ơ ả ẽ ượ ượ ch c lít khí oxygen, hydrogen và nitrogen; m t đ ng than (carbon), calcium, mu i; vàiụ ộ ố ố nhúm nguyên t vô c nh sulfur, phosphorous, kim lo i nh s t, magnesium, sodiumố ơ ư ạ ư ắ và h n m t ch c nguyên t linh tinh khác. N u đánh giá theo tiêu chu n th ng mãi thìơ ộ ụ ố ế ẩ ươ toàn b các nguyên t hóa h c nàyộ ố ọ g n nh không có giá tr . Tuy nhiên, t o hóa đã bi tầ ư ị ạ ế dùng ph ng pháp mà bây gi ta g i là "công ngh nano" đ bi n nh ng nguyên t b tươ ờ ọ ệ ể ế ữ ố ấ đ ng, vô tri tr thành m t sinh v t có ý th c, có kh năng sinh s n,ộ ở ộ ậ ứ ả ả bi t suy nghĩ, bi tế ế đi, bi t bò, bi tế ế b i, bi t vui, bi t s ng, bi t h n d i,ơ ế ế ướ ế ờ ỗ bi tế h n ái ... Giá tr th ngỉ ộ ố ị ươ mãi c a sinh v t thông minh này là vô giá!ủ ậ "Có r t nhi u ch  tr ng   mi t d i"ấ ề ỗ ố ở ệ ướ Ti n sĩ Richard Feynman (1918-1988, gi i Nobel V t lý 1965) là m t thiên tài v t lý.ế ả ậ ộ ậ Năm 1959, ông đã có m t d đoán tài tình v công ngh nano trong m t bài nóiộ ự ề ệ ộ chuy nệ v i nhan đ ớ ề "There's plenty of room at the bottom" (Có r t nhi u ch tr ng ấ ề ỗ ố ở mi t d i) t i California Institute of Technology (Caltech, M ) [1]. Ông là ng i có tínhệ ướ ạ ỹ ườ hài h c, bình d , thích bông đùa, t u táo. Sinh th i ông là m t tay tr ng nh cướ ị ế ờ ộ ố ạ Samba, thích hòa đồng v i sinh viên.ớ Đi u n y cũng ph n ánh qua cái nhan đ c a bàiề ầ ả ề ủ nói chuy n. Ông ch i ch ; "bottom" có nghĩa là cái mông đít, bàn t a l i còn có nghĩa làệ ơ ữ ọ ạ cái đáy, cái t n cùng. "Mi t d i" trong ti ng Vi t mang đ y đ hai ý nghĩa n y.ậ ệ ướ ế ệ ầ ủ ầ Đ c qua nhan đ bài nói chuy n, không ít ng i trong thính gi hoang mang h i: "ọ ề ệ ườ ả ỏ Th yầ Feynman i! Ch c th y l i đùa n a r i?ơ ắ ầ ạ ữ ồ ". Nh ng ư thầy Feynman không đùa, th y nóiầ chuy n nghiêm túc. Ông đ t v n đ làm sao có th ch a toàn b 24 quy n Bách khoaệ ặ ấ ề ể ứ ộ ể T đi n Britannica v i t ng c ng 25.000 trang gi yừ ể ớ ổ ộ ấ trên đ u cây kim có đ ng kính 1,5ầ ườ mm. Theo Feynman, kh năng này hi n h u.ả ệ ữ Thính gi ng ngác, vì năm 1959 d ngả ơ ở ụ c đi n t tiên ti n nh t là cái tivi đi u khi n b ng ng chân không mà m i l n b t lênụ ệ ử ế ấ ề ể ằ ố ỗ ầ ậ ph i đ i vài phút hình nh m i xu t hi n. Cũng th i đi m này, ông ch hãng Sonyả ợ ả ớ ấ ệ ở ờ ể ủ (Nh t B n), Morita Akio, v a tung ra th tr ng th gi i đài radio bán d n (transistorậ ả ừ ị ườ ế ớ ẫ radio) b túiỏ dùng pin. T cái radio to ừ k nh càngề v i ng chân không dùng đi n nhàớ ố ệ đ nế cái radio b túi là m t thành qu ngo n m c c a k thu t thu nh (miniaturization)ỏ ộ ả ạ ụ ủ ỹ ậ ỏ đ ng th i.ươ ờ Có ph i là v n đ c a Feynman đ a ra là m t chuy n không t ng?ả ấ ề ủ ư ộ ệ ưở Feynman tr n an ng i nghe là ông không "x o s ", t t c nh ng đi u ông nói đ u khấ ườ ạ ự ấ ả ữ ề ề ả thi, theo đúng và n m trong ph m vi cho phép c a nh ng qui lu t v t lý. Nh v y,ằ ạ ủ ữ ậ ậ ư ậ Feynman đã thuy t ph c thính gi c a ôngế ụ ả ủ b ng cách nào?ằ Ông gi i thích b ng con s r t đ n gi n. Mu n đ t 25.000 trang gi y trên m t c a đ uả ằ ố ấ ơ ả ố ặ ấ ặ ủ ầ kim ta ch c n thu nh 25.000 ngàn l n toàn th b bách khoa t đi n. Có nghĩa làỉ ầ ỏ ầ ể ộ ừ ể nh ng ch in cũng ph i thu nh 25.000 l n. Trong các m u t , d u ch m trên đ u chữ ữ ả ỏ ầ ẫ ự ấ ấ ầ ữ "i" là ký hi u nh nh t.ệ ỏ ấ Sau khi thu nh 25.000 l n, d u ch m v n còn có m t kích cỏ ầ ấ ấ ẫ ộ ỡ c a t p h p 1000 nguyên t .ủ ậ ợ ử Con s 1000 nguyên t còn r t to và cho r t nhi u l aố ử ấ ấ ề ự ch n đ con ng i thao tác (manipulate) b ng m t ph ng pháp v t lý nào đó. Feynmanọ ể ườ ằ ộ ươ ậ ti p t c lu n đi m c a mình. Ông ph ng ch ng có 24 tri u quy n sách trong các thế ụ ậ ể ủ ỏ ừ ệ ể ư vi n trên toàn th gi i. N u t t c đ c thu nh 25.000 l n thì toàn th sách vi t bi uệ ế ớ ế ấ ả ượ ỏ ầ ể ế ể hi n tri th c c a loài ng i trên qu đ t s đ cệ ứ ủ ườ ả ấ ẽ ượ "in" v n v n trên 35 trang gi yỏ ẹ ấ A4! Feynman còn nói đ n kh năng làm nh ng s i dây d n đi n phân t và cácế ả ữ ợ ẫ ệ ử linh ki n đi n t nh transistor thang phân t . Ông nói đ n công c l n làm nên nh ngệ ệ ử ư ở ử ế ụ ớ ữ công c nh h n và nh h n n a đ giúp con ng i di d i, thao tác và đi u khi nụ ỏ ơ ỏ ơ ữ ể ườ ờ ề ể nguyên t và phân t theo ý mình.ử ử M c đích bài nói chuy n c a Feynman không ph i ch d ng k thu t thu nhụ ệ ủ ả ỉ ừ ở ỹ ậ ỏ (miniaturization) mà còn phác h a kh năng hình thành m t n n công ngh m i trong đóọ ả ộ ề ệ ớ con ng i có thườ ể di chuy n, ch ng ch p các lo i nguyên t , phân tể ồ ậ ạ ử ử đ thi t k m tể ế ế ộ d ng cụ ụ c c kỳ nh thang vi mô (microscopic) hay thi t k m t d ng c to ngay tự ỏ ở ế ế ộ ụ ụ ừ c u trúc phân t c a nó. Ph ng pháp đó th k 21 đ c g i là "công ngh nano" v iấ ử ủ ươ ở ế ỷ ượ ọ ệ ớ cách thi t k t ng nguyên t m t "t d i lên" (bottom-up method). Th t ra, k thu tế ế ừ ử ộ ừ ướ ậ ỹ ậ thu nh hay là ph ng pháp "t trên xu ng" (top-down method) đã là x ng s ngỏ ươ ừ ố ươ ố c aủ vi cệ xây d ng và phát tri nự ể công nghi p đi n t t h n 50 năm qua. Transistor làệ ệ ử ừ ơ m t linh ki n chính trong các vi m ch c a các lo iộ ệ ạ ủ ạ d ng c đi n t . Nó là "linh h n"ụ ụ ệ ử ồ từ cái máy tính tay (calculator) khiêm t n đ n cái máy vi tính ph c t p. Ph ng pháp "tố ế ứ ạ ươ ừ trên xu ng" đã đ c áp d ng đ thu nh transistor có đ to ban đ u kho ng vài cm ố ượ ụ ể ỏ ộ ầ ả ở th i đi m phát minh (năm 1947) cho đ n ngày hôm nay thì đ n b c nanomét; vài ch cờ ể ế ế ậ ụ tri u l n nhệ ầ ỏ h n.ơ " nh lu t" MooreĐị ậ   Liên quan đ n k thu t thu nh , ế ỹ ậ ỏ Gordon Moore, m t trongộ nh ng nhà sáng l p c a công ty Intel (M ), trong m t bàiữ ậ ủ ỹ ộ vi t vào năm 1965 v s thu nh ,ế ề ự ỏ đã tiên đoán b ng tr cằ ự giác c a m tủ ộ nhà khoa h c làọ c m i hai năm m t đ c aứ ỗ ậ ộ ủ các transistor đ c nh i vào m t ượ ồ ộ chip cho máy vi tính sẽ tăng g p đôi nh vào k thu t ch bi n thu nh và đ c tínhấ ờ ỹ ậ ế ế ỏ ặ c a nguyên t silicon. Ng i ta đ t cái tên "Đ nh lu t"ủ ố ườ ặ ị ậ Moore (Moore's law) cho s tiên li u này, dù nó không ph iự ệ ả là m t đ nh lu t d a theo lý thuy t trong ý nghĩa thôngộ ị ậ ự ế th ng.ườ Cũng vào th i đi m 1965, Intel ch t o m t cáiờ ể ế ạ ộ chip có di n tích vài cmệ 2 ch a 30 transistor. ứ Chip   này đủ "thông minh" làm công vi c đ n gi nệ ơ ả c ng tr nhânộ ừ chia thay cho cái bàn toán Tàu. Đây là b c đ uướ ầ thành công cho th y s ti n bấ ự ế ộ c a vi c thu nh t cm đ n mm. ủ ệ ỏ ừ ế Chip  c a máy vi tính hi n nayủ ệ cũng có m t di n tích vài cmộ ệ 2 nh ng ch a vài ch c tri uư ứ ụ ệ đ nế trăm tri uệ transistor. Càng nhi u transistor thì hi u năng c a máy vi tính càng nhanh,ề ệ ủ càng cao và càng ít hao năng l ng.ượ Đ nh lu t Moore đã đúngị ậ h n 40 năm qua k t năm 1965 và s ti p t c đúng trongơ ể ừ ẽ ế ụ vòng 15 năm t i.ớ Tuy nhiên, đ c tính thu nh c a silicon s đ n m t m c gi i h n vàặ ỏ ủ ẽ ế ộ ứ ớ ạ d ng l i m t kích th c nh t đ nh nào đó.ừ ạ ở ộ ướ ấ ị Đ gi i quy t khó khăn này, tháng 11 nămể ả ế 2007 Intel tung ra th tr ngị ườ th gi i m t transistor m iế ớ ộ ớ v i kích c 45 nanomét dùngớ ỡ m t nguyên t g i là hafnium đ thay th silicon. Transistor này nh đ n m c ng i taộ ố ọ ể ế ỏ ế ứ ườ có th x p 2000 transistor trong m t kho ng không gian dày b ng s i tóc. H ng tể ế ộ ả ằ ợ ằ ỷ transistor đ cượ t p tích trong m t ậ ộ chip vi tính cũng chỉ to vài cm2. Mu n nhìn cácố transistor này ta c n kính hi n vi đi n t v i đ phóng đ i vài trăm nghìn l n.ầ ể ệ ử ớ ộ ạ ầ V i nh ng thành qu ngo n m c c a ph ng pháp thu nh "t trên xu ng" trong côngớ ữ ả ạ ụ ủ ươ ỏ ừ ố nghi p đi n t , ng i ta không kh i th c m c t i sao l i ph i c n đ n công ngh nanoệ ệ ử ườ ỏ ắ ắ ạ ạ ả ầ ế ệ "t d i lên", vì dù sao các công c cũng đã đ t đ n th nguyên nanomét? V n đ chínhừ ướ ụ ạ ế ứ ấ ề c a các transistor thu nh là s phát nhi t. Càng đ c thu nh , transistor càng nóng. Sủ ỏ ự ệ ượ ỏ ự phát nhi t làm t n h i và gi m công năng c a cácệ ổ ạ ả ủ d ng c đi n t .ụ ụ ệ ử N u tò mò m t chút,ế ộ ta th y trong các máy vi tính lúc nào cũng có chi c qu t gió đ làm ngu i ấ ế ạ ể ộ chip. Nhu c uầ thu nh h n n a và tránh s phát nhi tỏ ơ ữ ự ệ c n ph i nh đ n gi i pháp "t d iầ ả ờ ế ả ừ ướ lên" c a công ngh nano vàủ ệ khái ni m "phân t đi n t h c"ệ ử ệ ử ọ (molecular electronics) ra đ i. M t thí d c a phân t đi n t h c là transistor phân t (molecular transistor).ờ ộ ụ ủ ử ệ ử ọ ử Trong nh ng năm g n đây,ữ ầ nhi u nhóm nghiên c u dùng phân t ng than nano làm v tề ứ ử ố ậ li u đ ch t o transistor phân t có kích th c vài nanomét. Đây là m t transistor đãệ ể ế ạ ử ướ ộ đ ng đ n "t n đáy" c a v t ch t.ụ ế ậ ủ ậ ấ Ngoài ra, ng than nanoố có đ c tính d n đi n đ n đ oặ ẫ ệ ạ ạ (ballistic conductivity) mà không gây s phát nhi t.ự ệ Vi cệ nghiên c u transistor ng thanứ ố nano đang ti n tri n kh quanế ể ả cho nhi u h a h n.ề ứ ẹ Ng i ta d đoán n u transistor ngườ ự ế ố than nano đ c dùng cho máy vi tính thì máy s thu nh b ng c c đ ng u ng cà phê (2ượ ẽ ỏ ằ ụ ườ ố x 2 x 2 cm)! Công ngh  nano và sinh h cệ ọ Nh ng d đoán thiên tài c a giáo s ữ ự ủ ư Richard Feynman g n 50 năm tr cầ ướ không còn là m tộ "kh năng" mà đã tr thànhả ở s th t th k thự ậ ở ế ỷ ứ 21. Khoa h c và công ngh nano m r ng m tọ ệ ở ộ ộ th gi i m i cho con ng i, nh ng th t raế ớ ớ ườ ư ậ chúng đã là m t "ngành" r t xaộ ấ x a c a thiênư ủ nhiên. T nh ng t bào mang sừ ữ ế ự s ng đ u tiênố ầ thành hình trên qu đ t h n 3 t năm tr c choả ấ ơ ỷ ướ đ n s xu t hi nế ự ấ ệ c a loài linh tr ng ủ ưở homo sapiens có ý th c và linh h n, tr i qua hàng trămứ ồ ả tri u năm t o hóa đã dùng công ngh nano thaoệ ạ ệ tác các nguyên t và phân t vô tri gieo m mử ử ầ cho s s ng, t o ra muôn loài sinh linh bi tự ố ạ ế thích ng v i môi tr ng s ng xung quanh trongứ ớ ườ ố đó có con ng i - đ nh cao c a quá trìnhườ ỉ ủ ti nế hóa - v i trí thông minh kỳ di u.ớ ệ Đây là quá trình thi t k "t d i lên" dùngế ế ừ ướ nh ngữ thành ph nầ đ n gi n nh t, đ cu i cùng hoàn thành m tơ ả ấ ể ố ộ c u trúc ph c t p nh t, trong nh ng đi u ki nấ ứ ạ ấ ữ ề ệ bình th ng nh t (nhi t đ 0 - 40 ườ ấ ệ ộ °C, áp su t 1 atm c a khí quy n). ấ ủ ể M t thí d khác trong ph m vi nh h nộ ụ ạ ỏ ơ có quá trình phát tri n và ti n hóaể ế ng n h nắ ơ cũng theo ph ng pháp "t d i lên" là quá trình th tinh, t o phôi r iươ ừ ướ ụ ạ ồ phát tri nể thành sinh v t và con ng i.ậ ườ Các t bào phôi ch a phân t DNA mang nh ng thông tin diế ứ ử ữ truy n và là "nhà máy" s n xu tề ả ấ các t p h p phân t sinh h c đi n hình là các lo iậ ợ ử ọ ể ạ protein v i các ch c năng khác nhau c n thi t cho m t sinh v t có c m giác và linh h n.ớ ứ ầ ế ộ ậ ả ồ Quá trình ti n tri n t phôi đ n gi n vô triế ể ừ ơ ả đ n c u t o hài hòa c a m t con ng i có ýế ấ ạ ủ ộ ườ th c, c m giácứ ả ch c n 40 tu n. Đây là m t kh năng kỳ di u c a t o hóa!ỉ ầ ầ ộ ả ệ ủ ạ Các lo iạ protein là nh ng thí d c th c a các lo i đ ng c ,ữ ụ ụ ể ủ ạ ộ ơ công c đi n (electricalụ ệ device) sinh h c ọ ở th nguyên nanomét.ứ Hay nói m t cách khác đây là nh ng phân t hayộ ữ ử t p h p phân t bi t chuy n hoán năng l ng thành c năng đ đi, bò,ậ ợ ử ế ể ượ ơ ể nhún nh y, quayả tròn, truy n đ t tín hi u đi n, đã hi n h u ngayề ạ ệ ệ ệ ữ trong các loài vi khu n hoang sẩ ơ có m tộ c u trúc sinh h c đ n gi nấ ọ ơ ả t 3 t năm tr c. Conừ ỷ ướ bào ngư cũng bi t l i d ng côngế ợ ụ ngh nano làm vệ ỏ đ bao b c thân th . Gi a v bàoể ọ ể ữ ỏ ng và viên ph n vi t b ng có sư ấ ế ả ự gi ng nhau và khác nhau. C hai đ u là calcium carbonate (CaCOố ả ề 3) nh ngư v bào ng làỏ ư m t v t li u r t c ng, ch ng n c m c dù đ dày ch kho ng vài mm, trong khi viênộ ậ ệ ấ ứ ố ướ ặ ộ ỉ ả ph n có th b b gãy d dàng và tan rã trong n c. V bào ngấ ể ị ẻ ễ ướ ỏ ư có đ c ng 3.000ộ ứ l nầ l n h n viên ph n.ớ ơ ấ Nguyên nhân là s khác bi t c aự ệ ủ c u trúc vi mô. Con bào ngấ ư nh m t k s xây d ng thiên tài t o ra v có c u trúc nano b ng cách tr i t ng l pư ộ ỹ ư ự ạ ỏ ấ ằ ả ừ ớ calcium carbonate đ dày 500 - 800 nanomét (1/100 s i tóc) (Hình 1) nh anh th nở ộ ợ ư ợ ề lót t ng viên g ch t ng, trong khi viên ph n ch là nh ng h t calcium carbonate đ cừ ạ ườ ấ ỉ ữ ạ ượ ép vào nhau vô th t . Kinh nghi m th ng ngày cho th y, khiứ ự ệ ườ ấ dùng búa đ p vào m ngậ ả b c t ng theo chi u d c r t khó làm tan nát các viên g ch. T ng t , khi có m t vaứ ườ ề ọ ấ ạ ươ ự ộ đ p vào v bào ng , v t n t không xuyên th ng qua v nh ng nó s đi d c theo đ ngậ ỏ ư ế ứ ủ ỏ ư ẽ ọ ườ biên gi a các m ng calcium carbonate, nh v y v đ cữ ả ờ ậ ỏ ượ b o toàn. C uả ấ trúc này đ cượ các nhà khoa h c mô ph ng đ làm áo giáp và mũ c i quân đ i.ọ ỏ ể ố ộ Hình 1: V bào ng v i nh ng m ng CaCOỏ ư ớ ữ ả 3. Đ dày m ng là 500 - 800 nm (1/100 s iộ ả ợ tóc). (Ngu n: www.treehugger.com)ồ Bài h c v bào ng đã cho các nhà khoa h c m t nh n th c quan tr ng là m c dù cùngọ ỏ ư ọ ộ ậ ứ ọ ặ m t nguyên t c u thành nh ng tùy ph ng cách thi t k thang vi mô v t li u s cóộ ố ấ ư ươ ế ế ở ậ ệ ẽ nh ng đ c tính khác nhau. Sinh v t đã có l ch s ti n hóa hàng trăm tri u năm, là môữ ặ ậ ị ử ế ệ hình hoàn thi n nh t đ con ng iệ ấ ể ườ b t ch c. Th t ra, mô ph ng t M thiên nhiênắ ướ ậ ỏ ừ ẹ không ph i là đi u xa l đ i v i con ng i. Loài ng iả ề ạ ố ớ ườ ườ nhìn chim muông đ t o ra phiể ạ c bay trong b u tr i, phi thuy n bay vào vũ tr ; nhìn kình ng đ t o ra tàu th y l tơ ầ ờ ề ụ ư ể ạ ủ ướ sóng, tàu ng m v t lòng đ i d ng. Nh ngầ ượ ạ ươ ư th k 21, s mô ph ng không còn gi iở ế ỷ ự ỏ ớ h n cái phi n di n bên ngoài mà đã đi vào "t n đáy" c a các h th ng sinh h c. Th tạ ở ế ệ ậ ủ ệ ố ọ ậ v y, s v n hành c a các đ ng c và công c sinh h c thang phân t đã đ t m t câuậ ự ậ ủ ộ ơ ụ ọ ở ử ặ ộ h i l n cho các nhà khoa h c là con ng i có th nào t n d ng k thu t nhân t o đ môỏ ớ ọ ườ ể ậ ụ ỹ ậ ạ ể ph ng thiên nhiên t o ra nh ng đ ng c và công c th nguyên nanomét. Nh ng tháchỏ ạ ữ ộ ơ ụ ở ứ ữ th c này đã thúc đ y s thành hình c aứ ẩ ự ủ n n khoa h c và công ngh nano.ề ọ ệ M c dùặ vào th p niên 70 c a th k tr c đã lác đác xu t hi n vài quy n sách giáoậ ủ ế ỷ ướ ấ ệ ể khoa v sinh h c v t lý vi t b ng ti ngề ọ ậ ế ằ ế Anh và ti ng Nh t, nh ngế ậ ư mãi cho đ n cu i thế ố ế k 20 và đ u th k 21 các nhà v t lý m iỷ ầ ế ỷ ậ ớ chú ý đ n các lo iế ạ đ ng c , d ng c , ch tộ ơ ụ ụ ấ xúc tác sinh h cọ siêu nh m c vi mô. Theo thi n ki n c a ng i vi t, nguyênỏ ở ứ ể ế ủ ườ ế nhân chính là m t b c t ng vô hình ch n s giao l u c a hai ngành sinh h c và v t lý.ộ ứ ườ ắ ự ư ủ ọ ậ Các nhà v t lý th ngậ ườ ít chuyên tâm đ n các ngành khác. N u có thì cũng ch v n đ nế ế ỉ ươ ế ngành hóa trong đó b môn hóa lý (physical chemistry) và hóa h c l ng t (quantumộ ọ ượ ử chemistry) đã tr thành hai nh p c u n i li n v t lý và hóa h c.ở ị ầ ố ề ậ ọ M t khác,ặ các nhà sinh h c bi t r t ít v nh ng qui lu t v t lý, có khuynh h ng tránh xa toán h c, họ ế ấ ề ữ ậ ậ ướ ọ ọ ch quanỉ sát các hi n t ng mang nhi u tính đ nh tính h n là đ nh l ng. Tuy nhiên,ệ ượ ề ị ơ ị ượ s thành hìnhự c a n n công ngh nano đã kéo hai ngànhủ ề ệ v t lý và sinh h c xích l i g n nhau. Sậ ọ ạ ầ ự t ng tác gi a v t lý, hóa h c và sinh h c là m t n n t ng v ng ch c và c n thi t choươ ữ ậ ọ ọ ộ ề ả ữ ắ ầ ế khoa h c và công ngh nano.ọ ệ "Tr m nghe,ă  tr m th y và m t s "ă ấ ộ ờ Sau bài nói chuy n n i ti ng mang đ y tính thuy t ph c c a Feynman, hàng ngàn khoaệ ổ ế ầ ế ụ ủ h c gia trong 50 nămọ qua đã nghiên c u, thu th p tri th c, sáng t o raứ ậ ứ ạ nhi uề ph ngươ pháp, mò m m đi vào th gi i c c nh đ "vào hang hùmẫ ế ớ ự ỏ ể b t c p con"! "C p con" ắ ọ ọ ở đây là nh ng nguyên t và phân t mà các nhà khoa h c mu n nhìn th y, mu n n mữ ử ử ọ ố ấ ố ắ b t, di chuy nắ ể chúng theo ch ý c a mình và cu i cùng thi t l p nh ng đ c tính choủ ủ ố ế ậ ữ ặ m t ng d ng nào đó.ộ ứ ụ K t khi khái ni m v nguyên t trong khoa h c t nhiên ra đ i cách đây h n 100 năm,ể ừ ệ ề ử ọ ự ờ ơ ng i ta đã xác nh n nguyên t là ph n t nh nh t c a v n v t nh ng trên th c tườ ậ ử ầ ử ỏ ấ ủ ạ ậ ư ự ế ch a ai nhìn th y đ c cho đ n năm 1981.ư ấ ượ ế Vào năm này, hai nhà nghiên c u c a công tyứ ủ IBM, G. Binning và H. Rohrer, tuyên b v i th gi i là hai ông đã "nhìn" th y nguyên tố ớ ế ớ ấ ử b ng kínhằ hi n vi quét đ ng h m (scanning tunelling microscope, STM) do hai ông phátể ườ ầ minh và đo t gi i Nobel cho thành qu này.ạ ả ả "Trăm nghe không b ng m t th y", nh ng con ng i v n ch a th a mãn. S tò mò c aằ ộ ấ ư ườ ẫ ư ỏ ự ủ con ng i thôi thúc b t đôi bàn tay ph i táy máyườ ắ ả hành đ ng, vì "Trăm th y không b ngộ ấ ằ m tộ s "! Ngoài vi c nhìn th y nguyên t , STM còn cho kh năng di chuy nờ ệ ấ ử ả ể nguyên t .ử Năm 1990, D. Eigler và E. Schweizer cũng t i IBM l n đ u tiên "s " đ c nguyên t .ạ ầ ầ ờ ượ ử Hai ông dùng đ u dò (tip) c a STM đ di chuy nầ ủ ể ể t ng đ n v nguyên t theo ý c aừ ơ ị ử ủ mình. L i tiên đoán c a Feynman năm 1959ờ ủ nay đã thành hi n th c. Thí nghi m c a c aệ ự ệ ủ ủ Eigler và Schweizer đã đ c th c hi n trong chân không và nhi t đ c c th p (-270 ượ ự ệ ệ ộ ự ấ °C). Hai ông đã di chuy n 35 nguyên t xenon đ t o ra 3 m u t "IBM" (Hình 2). Chi uể ử ể ạ ẫ ự ề ngang c a toàn th 3 m u t này ch có 3 nanomét. Đây là m u t nh nh t c a th gi iủ ể ẫ ự ỉ ẫ ự ỏ ấ ủ ế ớ loài ng i!ườ Hình 2: M u t nh nh t c a th gi i loài ng i. (Ngu n: Wikipedia)ẫ ự ỏ ấ ủ ế ớ ườ ồ Vi c di chuy n nguyên t là vi c đ n gi n nh t, nh ng v i k thu t hi n t i v n cònệ ể ử ệ ơ ả ấ ư ớ ỹ ậ ệ ạ ẫ r t khó khăn.ấ Vì v y,ậ kéo hai nguyên tử k t h p thành phân t r i ch ng ch p các phânế ợ ử ồ ồ ậ t lên nhau t o thành m t đ ng c hay m t công c siêu nhử ạ ộ ộ ơ ộ ụ ỏ nh thiên nhiên đã làm làư m t đi u khó khăn n uộ ề ế không mu n nói là hoang t ng th i đi m hi n t i.ố ưở ở ờ ể ệ ạ ng c  nanoĐộ ơ  nhân t oạ Các nhà hóa h c có m t cách làm khác.ọ ộ H là nh ng chuyên gia hi u r t rõ v các liênọ ữ ể ấ ề k t hóa h c (chemical bonding). H bi t t ng đ c tính c a nguyên t , t đó t ng h pế ọ ọ ế ừ ặ ủ ử ừ ổ ợ (synthesize) b ng nhi u ph ng phápằ ề ươ cho ra các s n ph mả ẩ phân t t o ra các lo i v tử ạ ạ ậ li u h n hai trăm năm nay. H không lôi kéo m t cách "v t lý" các nguyên t đ t oệ ơ ọ ộ ậ ử ể ạ thành phân t hay h p ch t, nh ng hử ợ ấ ư ọ tr n dung d ch n y v i dung d ch kia, choộ ị ầ ớ ị vào ngố nghi m l c l c xoay xoay.ệ ắ ắ V i bàn tay "phù th y", h có thớ ủ ọ ể c t vài nguyên t ra kh iắ ử ỏ phân t m hayử ẹ g n vào m t nhóm nguyên tắ ộ ử khác, ho c k t h p các phân t khácặ ế ợ ử nhau tr thành phân tở ử m iớ v i đ c tính đ nh s n b ng nh ng ph n ng hóa h c r tớ ặ ị ẵ ằ ữ ả ứ ọ ấ hi u qu . m t khía c nh nào đó, h đã t o ra nh ng v t li u b ng nh ng thao tácệ ả Ở ộ ạ ọ ạ ữ ậ ệ ằ ữ nano, di d i các nguyên tờ ử b ng các ph n ng hóa h c. T truy n th ng lâu đ i này, cácằ ả ứ ọ ừ ề ố ờ nhà hóa h cọ ở m t v trí lý t ng đ chộ ị ưở ể ế t o ra nh ng đ ng c hay công c phân tạ ữ ộ ơ ụ ử nhân t o.ạ Tuy nhiên, ta ph i khiêmả cung nói r ng con ng i đang t p tành b t ch c t o hóa làmằ ườ ậ ắ ướ ạ nh ng công c phân t m c s đ ng nh t. Nói cho d hi u,ữ ụ ử ở ứ ơ ẳ ấ ễ ể trong khi con ng iườ đang c a đ o nh ng khúc g làm chi c xe cút kítư ẽ ữ ỗ ế thì t o hóa đã hoàn b m t chi c xeạ ị ộ ế Mercedes h ng sang!ạ Dù là m t c máy to l n hay là t p h p phân t , đ ng c ch ngộ ỗ ớ ậ ợ ử ộ ơ ẳ qua là m t công c chuy n hoán năng l ng; t hóa năng hay đi n năng thành c năng.ộ ụ ể ượ ừ ệ ơ M t đ ng c phân t sinh h c bi t xoay, bi t đi, bi t bò, bi t ng xộ ộ ơ ử ọ ế ế ế ế ứ ử v i môi tr ngớ ườ xung quanh là m t t p h p phân t c c kỳ ph c t p. Tinh trùng là m t thí d . Hi n t i,ộ ậ ợ ử ự ứ ạ ộ ụ ệ ạ t o ra m tạ ộ đ ng c nano (phân t ) nhân t o v i ph ng pháp nano "t d i lên"ộ ơ ử ạ ớ ươ ừ ướ t ngươ t nh h th ng sinh h c là m t vi c không t ng. Nh ng các nhà hóa h c đã có khự ư ệ ố ọ ộ ệ ưở ư ọ ả năng t o nh ng b ph n đ nạ ữ ộ ậ ơ gi nả cho đ ng c nano. Vi c đ u tiênộ ơ ệ ầ là t ng h p nh ngổ ợ ữ siêu phân tử (supramolecule) làm các b ph n c u thành, sau đó "ráp" cácộ ậ ấ bộ ph n nanoậ này thành đ ng c .ộ ơ Trong m i năm qua, h đã t ng h p các b ph n phân tườ ọ ổ ợ ộ ậ ử có tác d ng nh m t b t đi n, kh i quay (rotor), cánh qu t, tr c, phanh, bánh răng, bánh cócụ ư ộ ậ ệ ố ạ ụ (rachet) v.v... [2]. Nhiên li u cho các đ ng c n là xăng, cho đ ng c nano nhân t o làệ ộ ơ ổ ộ ơ ạ ánh sáng m t tr i.ặ ờ Đ ng nhiên, đây là nh ng đ ng c r t đ n gi n soươ ữ ộ ơ ấ ơ ả v i đ ng cớ ộ ơ phân t sinh h c nh ng cũng đòi h i nhi u c g ng và ki n th c trong hóa h u c vàử ọ ư ỏ ề ố ắ ế ứ ữ ơ quang hóa h c (photochemistry).ọ Khi m t v t th vi mô có kích th c nanomét hay th m chí micromét (đ dày s i tóc làộ ậ ể ướ ậ ộ ợ 0,1 mm = 100 micromét = 100.000 nm), nh ng hi n t ng ta không th y ho c khôngữ ệ ượ ấ ặ quan tr ngọ th gi i bình th ng vĩ mô (macroscopic) s xu t hi n ho c tr nên quanở ế ớ ườ ẽ ấ ệ ặ ở tr ng th gi i vi mô. Ch ng h n, khi các v t th đ n v mét (vĩ mô) đ c thuọ ở ế ớ ẳ ạ ậ ể ở ơ ị ượ nhỏ đ n micromét hay nanomét, di n tích b m t s tăng t m t tri u đ n m t t l n -ế ệ ề ặ ẽ ừ ộ ệ ế ộ ỷ ầ nh ng con s c c kỳ l n.ữ ố ự ớ S gia tăng b m t r t h u íchự ề ặ ấ ữ trong các ch t xúc tác choấ ph n ng hóa h c, ả ứ ọ ứng dụng quang t ng h p và chuy n hoán năng l ng m t tr i.ổ ợ ể ượ ặ ờ Nh ng cũng vì s gia tăng b m t, l c kéo c a môi tr ng xung quanh (nh c a n cư ự ề ặ ự ủ ườ ư ủ ướ hay không khí), s c căng b m t nhanh chóng gia tăng làm c n tr s di đ ng c a v tứ ề ặ ả ở ự ộ ủ ậ này. M t khác, b ng mô hình vi tính (computer model) ng i ta d đoánặ ằ ườ ự r ng l c ma xátằ ự g n nh zero trong c u trúc nano. Đi u này r tầ ư ấ ề ấ quan tr ng cho s b n b , ít hao mònọ ự ề ỉ vì không ma xát c a các b ph n di đ ng, xoay, nh y, b c c a đ ng c nano. Dù l củ ộ ậ ộ ả ướ ủ ộ ơ ự ma xát zero ch a đ c ki m ch ng b ng th c nghi m, nh ng khi ta nhìn l i c th conư ượ ể ứ ằ ự ệ ư ạ ơ ể ng i và so v i các lo i c máyườ ớ ạ ỗ nhân t o, ph i côngạ ả nh n r ng "b máy" con ng i t m c vi mô đ n vĩậ ằ ộ ườ ừ ự ế mô ít b bào mòn và "xài" t t,ị ố ít nh t cũngấ đ n cáiế tu i "th t th p c lai hi"!ổ ấ ậ ổ Ngoài ra, trong th gi i c c nh nano, c h c cế ớ ự ỏ ơ ọ ổ đi n Newton áp d ng cho các v t vĩ mô tr nên vôể ụ ậ ở hi u và chúng ta điệ vào m nh đ t c a c h c l ngả ấ ủ ơ ọ ượ t . M t qu banh tennis khi va vào m t b c t ngử ộ ả ộ ứ ườ thì s b t tr l i. Đây là m t vi cẽ ậ ở ạ ộ ệ hi n nhiên th ngể ườ ngày. Nh ng khi đ c thu nh đ n kích th c nanoư ượ ỏ ế ướ thì qu banh có th đi xuyên b c t ng gi ng nhả ể ứ ườ ố ư Leo Esaki, Nh t, Nobel v t lýậ ậ 1973 m t bóng ma trong phim kinh d ! Đây là m t hi nộ ị ộ ệ t ng v t lý th t s vàượ ậ ậ ự đ c g i làượ ọ hi u ng đ ng h m Esaki (Esaki's tunnelling effect)ệ ứ ườ ầ - m t hi u ng c b nộ ệ ứ ơ ả trong cơ h c l ng t . Hi u ngọ ượ ử ệ ứ n y cho đi n t nhi u ng d ng đ c bi t nh kh năng điầ ệ ử ề ứ ụ ặ ệ ờ ả xuyên qua lá ch n cách đi n. Vì v y,ắ ệ ậ nh ng linh ki n đi n t thang nano không nh ngữ ệ ệ ử ở ữ làm gia tăng m t đ t p tích màậ ộ ậ còn t o ra m t môi tr ngạ ộ ườ cho đi n t di chuy n t do,ệ ử ể ự d n đ n s gi m nhi t và gia tăng hi u su t.ẫ ế ự ả ệ ệ ấ V m t lý thuy t, c h c l ng t là m t c sề ặ ế ơ ọ ượ ử ộ ơ ở v ng ch cữ ắ đ d đoán và gi i thích cácể ự ả hi n t ng c a th gi i nano. M t khác, nhi t đ ng h c (thermodynamics)ệ ượ ủ ế ớ ặ ệ ộ ọ là m t bộ ộ môn c đi n c a v t lý t th k 19, kh o sát các hi n t ng vĩ mô thông qua các bi nổ ể ủ ậ ừ ế ỷ ả ệ ượ ế s nh nhi t đ , áp su t và năng l ng. Dù b môn này ch d a trên "hi n t ng lu n"ố ư ệ ộ ấ ượ ộ ỉ ự ệ ượ ậ (phenomenological) nh ng nó đã đ a raư ư nh ng đ nh lu t c c kỳữ ị ậ ự chính xác cho vi c lýệ gi i t s cân b ng hóa h c đ n c c uả ừ ự ằ ọ ế ơ ấ v n hành và hi u su t c a đ ng c n .ậ ệ ấ ủ ộ ơ ổ Trong lĩnh v c sinh h c, hi n nay ng i ta v n ch a hi u rõ c ch ho tự ọ ệ ườ ẫ ư ể ơ ế ạ đ ngộ c aủ đ ng c phân t , vìộ ơ ử v y ch a đ nh l ng đ c hi u su t chuy n hoán năngậ ư ị ượ ượ ệ ấ ể l ngượ c a các lo i đ ng c tí hon này [3]. Mu n tr l i câu h i này ta ph i c n đ nủ ạ ộ ơ ố ả ờ ỏ ả ầ ế nhi t đ ng h c.ệ ộ ọ Nh ngư li u các đ nh lu t khoa h c áp d ng cho th gi i bình th ng vĩệ ị ậ ọ ụ ế ớ ườ mô có th kéo dài đ n t n đáy c a th gi i vi mô (nano)? Chúng ta ch a có m t câu trể ế ậ ủ ế ớ ư ộ ả l i d t khoát vì hai lý do. Th nh t, đ i t ng kh o sát c a nhi t đ ng h c ph i ờ ứ ứ ấ ố ượ ả ủ ệ ộ ọ ả ở trong m t môi tr ng cô l p. Đi u này đúng các đ ng c n trong đó pistonộ ườ ậ ề ở ộ ơ ổ ch ho tỉ ạ đ ng trongộ ng xy lanh có nhi t đ và áp su t riêng màố ệ ộ ấ không b nh h ng b i th gi iị ả ưở ở ế ớ bên ngoài. Ng c l i, đ ng c sinh h c ho t đ ngượ ạ ộ ơ ọ ạ ộ trong m t t bào là m t h th ng mộ ế ộ ệ ố ở giao l u v i môi tr ng xung quanh. Th hai, nhi t đ ng h c kh o sát m t t p h pư ớ ườ ứ ệ ộ ọ ả ộ ậ ợ hàng t phân t .ỷ ử Thí d , đ ng c chi c xe Toyota Camry 2 lít ch a kho ng 10ụ ộ ơ ế ứ ả 22 (10.000 t t ) phân t .ỷ ỷ ử Làm sao có thể ngo i suy các đ nh lu t nhi t đ ng h c c a m t t p h pạ ị ậ ệ ộ ọ ủ ộ ậ ợ h ng t phân t tr thành đ nh lu t cho m t vài phân t ?ằ ỷ ử ở ị ậ ộ ử Đây là m t th thách mà cácộ ử nhà khoa h c ph i tr c di n đ hoàn b cách ki n gi i và th c hành c a khoa h c vàọ ả ự ệ ể ị ế ả ự ủ ọ công ngh nano. N u vi c ngo i suy này đ t đ c k t qu mong mu n,ệ ế ệ ạ ạ ượ ế ả ố nhi t đ ng h cệ ộ ọ s cho ta bi t nh ng c ch chuy n hoán năng l ngẽ ế ữ ơ ế ể ượ t o ra s chuy n đ ngạ ự ể ộ t nh ngừ ữ đ ng c th t toộ ơ ậ nh đ u máy xe l a đ n các đ ng c th t nh trongư ầ ử ế ộ ơ ậ ỏ t bào sinh h c. Cóế ọ th lúc đó các nhà khoa h c s ti n r t g n đ n vi c thi t l p "lý thuy t cho t t c m iể ọ ẽ ế ấ ầ ế ệ ế ậ ế ấ ả ọ v t" (theory of everything)ậ t c c l n đ n c c nh , đi u mà các nhà v t lý lý thuy từ ự ớ ế ự ỏ ề ậ ế t ng m c h n 100 năm nay.ừ ơ ướ ơ Ti m n ng  ng d ng và nguy hi m  n tàngề ă ứ ụ ể ẩ Công ngh là m t quá trình liên quan đ n cách áp d ng ki n th c khoa h c vào vi c chệ ộ ế ụ ế ứ ọ ệ ế t o các s n ph m kinh t t o ra s giàu có, các ph ng ti n đ ph c v con ng i hayạ ả ẩ ế ạ ự ươ ệ ể ụ ụ ườ b o v s s ng còn c a m t đ t n c. Cho đ n th i đi m hi n t i đ ng c và côngả ệ ự ố ủ ộ ấ ướ ế ờ ể ệ ạ ộ ơ cụ nano v n là m t khái ni m trong phòng nghiên c u, ch a là m t th c th trên th ngẫ ộ ệ ứ ư ộ ự ể ươ tr ng.ườ Tuy nhiên, v m t v t li u và c u trúc nano đã có s ti n tri n rõ r t vì nhu c uề ặ ậ ệ ấ ự ế ể ệ ầ đ i m i c a các n n công ngh hi n có. ng than nano là m t v t li u nano đ c chúổ ớ ủ ề ệ ệ Ố ộ ậ ệ ượ tr ng nhi u nh t vì đây là v t li u m iọ ề ấ ậ ệ ớ cho nhi u kh năng ch t o các d ng cề ả ế ạ ụ ụ v iớ đi n tính và c tính siêu vi t, có ti m năng ng d ngệ ơ ệ ề ứ ụ rộng lớn vào cu c s ng đ iộ ố ờ th ng, k c trong y h c và qu c phòng.ườ ể ả ọ ố Nhu c u này thúc đ y s phát tri n v t b cầ ẩ ự ể ượ ự trong k thu t s n xu t, làm giá c a ng than nano gi m h n 1.000 l nỹ ậ ả ấ ủ ố ả ơ ầ trong 10 năm qua, t vài trăm đô laừ Mỹ xu ng đ n vài xu cho m t gram.ố ế ộ Các c u trúc nano c a ng than nano đ c hình thànhấ ủ ố ượ có hình d ngạ như m t cánh r ngộ ừ nhi t đ i trong đó các ng nano m c th ng nh thân cây.ệ ớ ố ọ ẳ ư V i hình d ng này, ng thanớ ạ ố nano có thể đ t đ nạ ế di n tích b m t 1.000 mệ ề ặ 2 (b ng m t mi ng đ t đ xây nhà) choằ ộ ế ấ ể m t gram v t li u, r t c n thi t khi dùng làm b c m ng (sensor).ộ ậ ệ ấ ầ ế ộ ả ứ Th x p (porous)ể ố titanium dioxide (TiO2) v i nh ng l nano có di n tích b m t 200 - 500 mớ ữ ỗ ệ ề ặ 2 (b ng m tằ ộ sân tennis) cho m t gram TiOộ 2. Tinh th nano (hay là ch m l ng t , quantum dot)ể ấ ượ ử silicon đã đ c ch t o thành công trong phòng thí nghi m. Th x p nanoượ ế ạ ệ ể ố titanium dioxide và ch m l ng t siliconấ ượ ử là nh ng c u trúc nano đ c thi t k cho pin m t tr iữ ấ ượ ế ế ặ ờ t ng lai.ươ Đ ng c vàộ ơ các công c nanoụ trong lĩnh v c phân t đi n t h c cho th y nhi u ti mự ử ệ ử ọ ấ ề ề năng ng d ng nh ng hi n nay v n còn là nh ng đ tài nghiên c u c b n. Vi cứ ụ ư ệ ẫ ữ ề ứ ơ ả ệ th ng mãi hóaươ các s n ph m nano có thả ẩ ể th c hi n trong vòngự ệ 10 đ n 20 nămế và th iờ gian này kéo dài hay rút ng n tùy vào chính sách đ u t vào nghiên c u c a chính ph .ắ ầ ư ứ ủ ủ Áp d ng vào y h c là m t đi m n i b t trong các ng d ng c a s n ph m nano. Đ cụ ọ ộ ể ổ ậ ứ ụ ủ ả ẩ ặ tính t i thu c (drug delivery) đ n các t bàoả ố ế ế và ch n b nh trong c th con ng i c aẩ ệ ơ ể ườ ủ các lo i v t li u y h cạ ậ ệ ọ đ c kh o sát t nhi u năm qua.ượ ả ừ ề Trong lĩnh v c này, đ ng cự ộ ơ nano có ti m năng r t l n. Đ ng c c n đ c đi u khi nề ấ ớ ộ ơ ầ ượ ề ể đi theo h ng đ c ch đ nhướ ượ ỉ ị nh tinh trùng bi t ti n v noãn sào trong quá trình th tinh,ư ế ế ề ụ bi t c m ng và có khế ả ứ ả năng nh n thu c và nh thu c vào t bào nhi m b nh m t "đ a ch " nh t đ nh. ngậ ố ả ố ế ễ ệ ở ộ ị ỉ ấ ị Ố than nano đ c dùngượ làm giàn giáo cho t bào x ng phát tri n đ hàn các v tế ươ ể ể ế gãy n tứ c a x ng.ủ ươ ng than nanoỐ có kh năngả xuyên th ng màn t bào nh cây kim nano, cóủ ế ư th là m t công cể ộ ụ đ t i thu c, v c xin, d c li u ch ng ung thể ả ố ắ ượ ệ ố ư vào các t bàoế nhi m b nh [4].ễ ệ Các ng d ng c a công ngh nano đ c đ c bi t l u tâm trong lĩnh v c qu cứ ụ ủ ệ ượ ặ ệ ư ự ố phòng. Có l cũng vì lý do này, ngân sách dành cho nghiên c u c b n hay ngẽ ứ ơ ả ứ d ngụ trong công ngh nano đ t đ n hàng t đô la h ng năm các n c tiên ti n. Cácệ ạ ế ỷ ằ ở ướ ế v t li u m i đ c hình thành theo ph ng pháp "t d i lên" s cóậ ệ ớ ượ ươ ừ ướ ẽ ng d ng r ngứ ụ ộ kh p trong công ngh qu c phòng. Gi ng nh ti n trình t oắ ệ ố ố ư ế ạ v bàoỏ ng , các nhà khoaư h c nghiên c u các lo i v t li u nano t o ra kim lo i, ceramic, polymerọ ứ ạ ậ ệ ạ ạ v a m ng, v aừ ỏ ừ nh , v a siêu c ng cho chi n h m, xe tăng, máy bay và áo giáp cá nhân có kh năngẹ ừ ứ ế ạ ả ch ng bom đ n.ố ạ Nh ng lo i v t li u "tàng hình" thông minh bi t h p th hay ph n h iữ ạ ậ ệ ế ấ ụ ả ồ radar tùy lúc, hay bi t đ i màuế ổ gi ng môi tr ng xung quanhố ườ đang đ c nghiên c u đượ ứ ể t i u hóa hi u qu tàngố ư ệ ả hình và ng y trang. Transistor phân t vàụ ử transistor sinh h cọ (biotransistor) dùng DNA là nh ng đ tài nghiên c u quan tr ngữ ề ứ ọ trong lĩnh v c truy nự ề thông qu c phòng.ố V t li u và s n ph m nano là con dao hai l i. Vì là nh ng v t c c nh , chúng có th làậ ệ ả ẩ ưỡ ữ ậ ự ỏ ể ph ng ti n tr li u nh ng cũng làươ ệ ị ệ ư m m móng gây b nh m c t bào. Trên ph ngầ ệ ở ứ ế ươ di n "s c kho và an toàn ch c nghi p" (occupational health and safety), ng i ta v nệ ứ ẻ ứ ệ ườ ẫ ch a hi u rõ nh ng tác h i nào có th x y ra khi h t nano đi vào c th mà không baoư ể ữ ạ ể ả ạ ơ ể gi b phân h y theo qua trình chuy n hóa t nhiên (metabolism).ờ ị ủ ể ự Hi n nay v n ch a cóệ ẫ ư m t quy đ nh ch t ch nào cho vi c s d ng và x lý các s n ph m v t li u nano, đi nộ ị ặ ẽ ệ ử ụ ử ả ẩ ậ ệ ể hình là ng than nano và fullerene C60. Song song v i nh ng ti n b khoa h c, kh năngố ớ ữ ế ộ ọ ả tác h i c a nh ng m i nguy hi m n tàng c n ph i đ c bi t c nh giác.ạ ủ ữ ố ể ẩ ầ ả ặ ệ ả *** Đã g n n a th kầ ử ế ỷ t ngàyừ Feynman th t ra nh ng l i d đoán thiên tài,ố ữ ờ ự n n công nghề ệ nano d n d n đ c hình thành vàầ ầ ượ đang đ a loài ng i đ nư ườ ế cu c cách m ng k ngh l nộ ạ ỹ ệ ầ th hai. V m t lý thuy t,ứ ề ặ ế c h c l ng t - b môn v t lý c a th gi i vi mô -ơ ọ ượ ử ộ ậ ủ ế ớ đã kh ng đ nh vai trò đ c tôn c a mình trong vi c gi i thích và tiên li u nh ng hi n t ngẳ ị ộ ủ ệ ả ệ ữ ệ ượ nano. Thêm vào đó, vi c tri n khai nhi t đ ng h c c đi nệ ể ệ ộ ọ ổ ể đ n các h th ng vi môế ệ ố b ng ngôn ng c a công ngh nano và công ngh sinh h c là m t đ tàiằ ữ ủ ệ ệ ọ ộ ề quan tr ngọ trong v t lý lý thuy t, không nh ngậ ế ữ đ gi i thích c ch và hi u su tể ả ơ ế ệ ấ v n hànhậ c a các đ ng c nano nhân t o mà còn d n d t chúng ta thoát kh i vòng vô minh đ lýủ ộ ơ ạ ẫ ắ ỏ ể gi iả ngu n c iồ ộ xu t hi n c a s s ng d a vào các đ ng cấ ệ ủ ự ố ự ộ ơ phân t sinh h c.ử ọ V m t công ngh , s k t h p c a chính sáchề ặ ệ ự ế ợ ủ qu n lý khoa h c sáng su tả ọ ố có t m nhìnầ xa c a chính ph t i m t s n c tiên ti n vàủ ủ ạ ộ ố ướ ế s v n đ u t k ch sù c a các doanhố ố ầ ư ế ủ th ng đã đ y m nh nh ngươ ẩ ạ ữ ti n bế ộ khoa h c vàọ nhanh chóng th ng mãi hóa nh ngươ ư thành qu nghiên c u t o ra s n ph m. Năm 2004, M đ ng đ u th gi i trong vi cả ứ ạ ả ẩ ỹ ứ ầ ế ớ ệ đ u t vào công ngh nano (1,7 t đô la/năm ) sau đó là Nh t B nầ ư ệ ỷ ậ ả (1 t đô la/năm), Hànỷ Qu c (đ ngố ứ th 6), Úc (th 9), Trungứ ứ Qu c (th 10) và Đài Loan (th 11, 120 tri u đôố ứ ứ ệ la/năm) [5]. D a theo nh ng s ti n đ u t to l n này, công ngh nano ch c ch n s cóự ữ ố ề ầ ư ớ ệ ắ ắ ẽ nh h ng r t l n đ n xã h i và sinh ho t c a chúng ta trong vài th p niên t i. Nh ngả ưở ấ ớ ế ộ ạ ủ ậ ớ ữ v t c c nh s cho nhân lo i ti m năng kinh t c c to th k 21.ậ ự ỏ ẽ ạ ề ế ự ở ế ỷ