Loading

Like H2VN trên Facebook

Tác giả Chủ đề: Kiến thức về công nghệ nano  (Đọc 139456 lần)

0 Thành viên và 7 Khách đang xem chủ đề.

Offline mailinh

  • cuộc đời có những khúc quanh mà bạn không ngờ tới. đó là vì sao bạn luôn không được như ý muốn
  • Gold Member H2VN
  • ***
  • Bài viết: 240
tin tức nano
« Trả lời #195 vào lúc: Tháng Hai 21, 2009, 05:41:07 PM »
Nano , quần áo không còn bị ướt 

Dưới hướng dẫn của giáo sư tiến sỹ Stefan Seeger các nhà nghiên cứu thuộc đại học Zuerich và Empa đã thành công trong việc áp dụng công nghệ Nano lên trên vải sợi.

Vải sợi mới là lọai chống bám nước hiệu quả nhất thế giới, theo như báo cáo của các nhà nghiên cứu trong Advanced functional Materials. Tương lai vải chống bám nước sẽ mở ra một lãnh vực hòan tòan mới cho quần áo thể thao.

Theo phát minh này các sợi Polyester sẽ được phủ bằng hàng tỉ các sợi silicon li ti. Các giọt nước rớt trên bề mặt sẽ giữ nguyên trạng thái của hình tròn và không bám vào các sợi ở bên dưới.  Chỉ ở một độ nghiêng thật nhỏ, giọt nước sẽ lăn xuống và không để lại một chút dấu vết gì.

Theo giáo sư Seeger, vải mới phát minh này có khả năng chống bám nước cao nhất thế giới. Qua thí nghiệm kiểm tra, lọai vải này được ngâm trong nước 2 tháng dài và vẫn không bị thấm nước, tức là vẫn hòan tòan khô ráo.

Ứng dụng rộng lớn là chế tạo các lọai quần áo bơi không dính nước, các lọai vải ứng dụng trong công nghiệp, các lọai bạt phủ mái nhà, và dùng tẩm gỗ cũng như tường nhà.
 
(Universität Zürich Medienmitteilung) Unter der Leitung von Prof. Dr. Stefan Seeger ist Forschern der Universität Zürich und der Empa ein entscheidender Durchbruch in der Veredelung von Textilstoffen gelungen. Das neue Gewebe ist das weltweit wasserabweisendsten Material, wie die Forschenden im Journal «Advanced Functional Materials» berichten. Wasserabweisende Textilien werden schon bald neue Möglichkeiten zum Beispiel für Sportbekleidungen eröffnen.
Unter der Leitung von Professor Stefan Seeger, Institut für physikalische Chemie der Universität Zürich, haben Schweizer Forschungsgruppen in Anwendung der Nanotechnologie eine revolutionäre Veredelung für Textilgewebe entwickelt: Sie beschichteten Polyesterstoff mit Milliarden von Silikon-Nanofilamenten. Wassertropfen bleiben auf diesem Gewebe als sphärische Kugeln stehen und kommen so praktisch nicht mit den darunter liegenden Fasern in Kontakt. Schon bei der geringsten Neigung rollen die Wassertropfen wie Kugeln rückstandsfrei ab.

Laut Prof. Seeger ist das neue Textil das Material mit den weltweit wasserabweisendsten Eigenschaften. Belastungstests haben gezeigt, dass der Effekt ausserordentlich dauerhaft ist. So konnte das Material während zwei Monaten unter Wasser gehalten werden und blieb trotzdem trocken. Grösstes Potential sehen die Forscher bei Anwendungen für wasserabweisende Sportbekleidung, zum Beispiel trocken bleibende Schwimmanzüge oder für Industrietextilien, wie beispielsweise zur Abdeckung von Flachdächern, zur umweltschonenden Imprägnierung von Holz, oder zum Fassadenschutz.

Originalbeitrag:
Jan Zimmermann, Felix A. Reifler, Giuseppino Fortunato, Lutz-Christian Gerhardt, and Stefan Seeger: A Simple, One-Step Approach to Durable and Robust Superhydrophobic Textiles. In: Advanced Functional Materials, DOI: 10.1002/adfm.200800755

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Seeger,
Universität Zürich,
Institut für physikalische Chemie
 
  Công nghệ nano sẽ mang lại 1.000 tỷ USD
Công nghệ nano đang thúc đẩy cuộc cách mạng công nghệ mới và dự báo công nghệ này sẽ đem lại...
 
Older news items
Mỹ: Áp dụng công nghệ nano trong chữa trị vết thương cho thương binh -05/10/2008
Công nghệ nano giúp leo trèo như “người nhện” -05/10/2008
Công nghệ nano sẽ mang lại 1.000 tỷ USD -05/10/2008
Việt Nam mở hội thảo ASEAN về công nghệ nano -05/10/2008
Nano bạc diệt bao nhiêu % vi khuẩn? -09/08/2008

Mọc trên cát một loài hoa muống biển
Tím hết mình trên cát trắng bao la
Sao cát vô tình để một loài hoa nở
Vùi lấp thảm hoạ trên những đợt sóng về
Sóng cớ vỗ hoa hết mình tím mãi
Mong một ngày ... cát trắng nhận ra mình !

Cộng đồng Hóa học H2VN

tin tức nano
« Trả lời #195 vào lúc: Tháng Hai 21, 2009, 05:41:07 PM »

Offline mailinh

  • cuộc đời có những khúc quanh mà bạn không ngờ tới. đó là vì sao bạn luôn không được như ý muốn
  • Gold Member H2VN
  • ***
  • Bài viết: 240
Re: tin tức nano
« Trả lời #196 vào lúc: Tháng Hai 21, 2009, 05:41:33 PM »
Thuốc BVTV nano bạc - Một tiến bộ của hoá lý VN 
Từ lâu loài người đã biết đến tác dụng sát khuẩn mạnh của bạc, những chén bát, thìa nĩa, nồi niêu của người La Mã cổ, của các vua chúa phong kiến và ngay cả chiếc bi đông nhôm tráng bạc của anh chiến sĩ giải phóng đã chứng minh điều đó. Tuy nhiên tác dụng này không được ứng dụng rộng rãi vì nếu dùng bạc khối hay phủ bạc khối cũng là quá đắt.
Vài nét về nano bạc

Những năm gần đây, công nghệ nano ra đời không những tạo nên bước nhảy đột phá trong ngành điện tử, tin học, y sinh học mà còn được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, gạc chữa bỏng được phủ nano bạc, nước rửa rau sống, chất diệt khuẩn khử mùi trong máy lạnh… Tại VN, Gốm sứ Minh Long (Bình Dương) đã sử dụng công nghệ nano làm nên chén bát khi rửa không cần xà phòng và từ hai năm nay phòng thí nghiệm nano của Đại học Khoa học Tự nhiên cũng đang tập trung nghiên cứu sản xuất một số KIT thử nhanh, thuốc BVTV từ nano bạc và đã tạo nên được những sản phẩm trừ bệnh, trừ nấm phổ rộng, không độc hại cho người, động vật và môi trường, không tạo nên các dòng khuẩn, nấm, virus kháng thuốc được coi là bước đột phá của ngành hóa lý VN.

Nano mét là một đơn vị đo lường chiều dài cực nhỏ, ký hiệu là nm, bằng 1 phần triệu mm. Qua nghiên cứu thấy rằng, do sự tăng lên của nguyên tử bề mặt nên so với bạc khối, tác dụng sát khuẩn của các hạt bạc siêu nhỏ có kích thước nano được nhân lên gấp bội, 1 gam nano bạc có thể sát khuẩn cho hàng trăm mét vuông chất nền. Bằng cách nào mà chúng lại có thể diệt được vi khuẩn, virus? Tất cả các vi sinh vật đều sử dụng enzym để hấp thu, chuyển hóa ô xy và cac ion bạc đã phá hủy enzym khiến cho chúng bị “ngạt thở”.

MIFUM 0,6 DD - thuốc trừ nấm bệnh phổ rộng

Có thể tạo nên những hạt nano bạc bằng cách “nghiền” bạc khối, hoặc khử các ion bạc Ag+ để tạo các nguyên tử bạc, để rồi chúng liên kết với nhau tạo thành các hạt nano. Tác giả Bùi Huy Du, một nghiên cứu viên Hóa vô cơ đã lựa chọn phương pháp chiếu xạ Nitrat Bạc và giữ ổn định hạt nano trong môi trường Chitosan tan. Lý thuyết về việc chiếu xạ đã được nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới tiến hành nhưng công nghệ và thông số lại được bí mật. Với sự giúp đỡ của các nhà khoa học hạt nhân, sau 2 năm sản phẩm đã ra đời và như dự đoán, nano bạc có hiệu lực sát khuẩn rất cao, với E.choli ở các nồng độ 5, 10, 20, 50 ppm, hiệu lực sát khuẩn đạt 99,4 - 99,99%, được Viện vắc xin thử nghiệm nhiều lần và khẳng định không độc với động vật, môi trường.

Từ nguồn nguyên liệu trên, sản phẩm thuốc trừ bệnh cây MIFUM 0,6 DD được sản xuất với nồng độ hạt nano bạc 1000 ppm và Chitosan 5000 ppm. MIFUM 0,6 DD được khảo nghiệm trừ bệnh đạo ôn, lem lép hạt trên lúa thuộc địa bàn tỉnh Lâm Đồng và đã chứng tỏ ưu việt của mình, cà 2 liều lượng, 0,5 lít MIFUM 0,6 DD và 1 lít MIFUM 0,6 DD/ha đều cho đạt hiệu quả cao trong việc phòng trừ bệnh đạo ôn cổ bông, lem lép hạt trên lúa, nhất là trong giai đoạn 3 - 7 ngày sau khi phun.

Cũng từ hạt nano bạc của phòng thí nghiệm này, sản phẩm khử mùi hôi HiHi cũng đã được sản xuất và thương mại hóa.

Thành công của nghiên cứu viên Bùi Huy Du, phòng thí nghiệm nano của Đại học Khoa học tự nhiên đã mở ra khả năng liên kết đa ngành trong nghiên cứu, tạo nên các sản phẩm của thời đại.


 

 
Mọc trên cát một loài hoa muống biển
Tím hết mình trên cát trắng bao la
Sao cát vô tình để một loài hoa nở
Vùi lấp thảm hoạ trên những đợt sóng về
Sóng cớ vỗ hoa hết mình tím mãi
Mong một ngày ... cát trắng nhận ra mình !

Offline mailinh

  • cuộc đời có những khúc quanh mà bạn không ngờ tới. đó là vì sao bạn luôn không được như ý muốn
  • Gold Member H2VN
  • ***
  • Bài viết: 240
Re: tin tức nano
« Trả lời #197 vào lúc: Tháng Tư 16, 2009, 09:27:38 AM »
Nhựa có khả năng dẫn điện. 
Với chất liệu Ultraform N2320 C công ty BASF đã cho ra thị trường sản phẩm nhựa có chứa carbon nano tube và có khả năng dẫn điện cao.

Sản phẩm nhựa Ultraform N2320 C mà BASF đã sản xuất ra có thành phần là Polyoxymethylen (POM) có chứa  carbon nano tube, theo phát biểu của công ty này, có khả năng dẩn điện tốt và không ảnh hưởng đến độ dẻo của sản phẩm. Sản phẩm đã được ứng dụng đại trà qua công ty Bosch, trong hộp lọc nguyên liệu cho các dòng xe hơi Audi A4 và A5
Qua ứng dụng Carbon Nano tube và cách đưa vào sản phẩm Ultraform chất POM không mất đi tính năng riêng như độ dẻo, độ chính xác và tính đàn hồi…
Cũng theo thông tin của công ty , sản phẩm mới này khi đụng chạm với nguyên liệu (xăng, dầu) sẽ trở nên chắc hơn và kín hơn POM truyền thống và đặc biệt rẻ hơn các loại nhựa dẫn điện khác.
Với tính chất ít bị bào mòn, chất liệu này có thể dùng trong quá trình sản xuất các bộ phận vi điện tử trong các phòng sạch, nơi đòi hỏi điều kiện điều kiện khắc khe như không bụi, không tích điện…   Nguyên liệu này có thể hàn bằng laser, có thể chế biến bằng phương pháp đúc phun. BASF đã phát minh sản phẩm N232 C chung với Bosch và đã hoàn thiện cho các ứng dụng công nghiệp
Vogel Business Media       
 
Mọc trên cát một loài hoa muống biển
Tím hết mình trên cát trắng bao la
Sao cát vô tình để một loài hoa nở
Vùi lấp thảm hoạ trên những đợt sóng về
Sóng cớ vỗ hoa hết mình tím mãi
Mong một ngày ... cát trắng nhận ra mình !

Offline mailinh

  • cuộc đời có những khúc quanh mà bạn không ngờ tới. đó là vì sao bạn luôn không được như ý muốn
  • Gold Member H2VN
  • ***
  • Bài viết: 240
Re: tin tức nano
« Trả lời #198 vào lúc: Tháng Tư 16, 2009, 09:31:12 AM »
Mỹ: Áp dụng công nghệ nano trong chữa trị vết thương cho thương binh    
Các nhà khoa học Mỹ đang nghiên cứu tìm ra cách sử dụng phân tử nano siêu nhỏ để làm giảm đau cho thương binh.
 
Đội nghiên cứu thuộc trường đại học Michigan cho biết họ đã nhận được khoản tài trợ trị giá 1,3 triệu USD từ phía Cơ quan Các dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng của Hoa Kỳ (DARPA) cho nghiên cứu này.

Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển các phân tử mang chất giảm đau có thể tiêm vào những người lính bị thương chỉ bằng một thiết bị giống như cây bút bởi những đồng đội hoặc chính bản thân người lính đó khi đang ở trên chiến trường. Về mặt ý tưởng , thiết bị này có thể làm giảm đau một cách an toàn và hiệu quả cho đến khi người thương binh này có thể nhận được các biệt pháp chữa trị từ phía các chuyên gia y tế.

Người đứng đầu công trình nghiên cứu, tiến sĩ James R. Baker Jr., giám đốc Viện Nghiên cứu Công nghệ nano Michigan, cho biết: “Sáng kiến này cung cấp cách tiếp cận thành công phương pháp kiểm soát các vết thương một cách liên tục và an toàn trên chiến trường”.

Tiến sĩ Baker nói: “Các loại thuốc khác nhau được sử dụng với polymer (hợp chất cao phân tử) và thuốc giải độc sẽ tạo ra loại thuốc giảm đau hiệu quả, tránh được những biến chứng cho thương binh. Nếu thành công, nó có thể cải thiện đáng kể việc điều trị cho người lính trên chiến trường”.

Morphine, loại thuốc giảm đau thường được dùng để điều trị vết thương cho các thương binh, chỉ có thể được tiêm vào người bệnh bởi một người có kĩ năng về y tế. Đồng thời, các bệnh nhân dùng morphine cần được theo dõi cẩn thận bởi vì loại thuốc này có thể gây ra các vấn đề về đường hô hấp.

Đội nghiên cứu của đại học Michigan sẽ tạo và kiểm tra các loại phân tử nano khác nhau. Mục tiêu là tạo ra một loại vật liệu nano có thể:

Kiểm soát được sự giải phóng morphine trong thời gian dài hơn để đảm bảo chức năng giảm đau cho đến khi người lính có thể nhận được sự chăm sóc y tế của quân y; tiếp tục kiểm soát quá trình hô hấp, và nếu cần thiết, có thể giải phóng Naloxone, một loại thuốc có tác dụng chống lại tác dụng phụ của morphine đối với đường hô hấp.
 
 
Mọc trên cát một loài hoa muống biển
Tím hết mình trên cát trắng bao la
Sao cát vô tình để một loài hoa nở
Vùi lấp thảm hoạ trên những đợt sóng về
Sóng cớ vỗ hoa hết mình tím mãi
Mong một ngày ... cát trắng nhận ra mình !

Offline mailinh

  • cuộc đời có những khúc quanh mà bạn không ngờ tới. đó là vì sao bạn luôn không được như ý muốn
  • Gold Member H2VN
  • ***
  • Bài viết: 240
Hiệu ứng lá sen , “Easy to clean”, "Tự sạch"
« Trả lời #199 vào lúc: Tháng Tư 16, 2009, 09:33:52 AM »

Trong văn hoá Á Đông hoa sen (Nelumbo Nucifera) từ ngàn năm nay được xem là biểu tượng của sự trong sạch. Cây sen phát triển và trổ hoa từ những đầm lầy. Từ lá sen những giọt mưa chảy xuống cuốn theo tất cả những bụi bặm bám trên lá … Ngay những chất có độ đặc cao như mật ong, dầu ăn và chất keo cũng không dính lại vì rất ít điểm chạm trên mặt lá …
Chuyên gia gọi đó là “hiệu ứng lá sen” hoặc “sự tự làm sạch”, khi các điều kiện cơ bản cho phép: nước có thể lăn và cuốn theo chất dơ. Mặt bằng “Easy to clean” có nghĩa là khi rửa chỉ cần nước là đủ để rửa sạch hết bụi dơ …

Vào thập niên 90 một giảng sư đại học Đức chuyên về thực vật học đã mô tả cơ bản hoá lý của “hiệu ứng lá sen” như sau: Nguyên nhân chính yếu là cấu trúc của bề mặt. Trên bề mặt có những điểm lồi của tế bào và trên đó có những hạt crystal nhỏ được phân tán đều. Cấu trúc hai lớp này tạo ra một hiệu ứng vật lý: hạt nước rớt trên lá cuộn thành hình tròn lăn xuống khỏi lá và cuốn theo luôn các vết bụi.



Ngày xưa ….



Người ta đã bắt chước thiên nhiên tạo ra những mặt bằng có chất quét chất dầu, Silicon, hoặc wax. Những chất này phần nhiều là kỵ nước, rất hiếm có chất kỵ dầu, chất mỡ …



Ngày nay ..



Với công nghệ NANO người ta đã có khả năng chế ra cấu trúc của lá sen. Chất NANO kết hợp với mặt bằng và trở thành một phần của bề mặt … Như vậy lớp NANO không còn được gọi là một lớp tráng bề mặt. Nguyên liệu và bề mặt của chúng qua đó có thêm những tính chất mà cho đến nay chúng ta hoàn toàn không biết đến …

Mọc trên cát một loài hoa muống biển
Tím hết mình trên cát trắng bao la
Sao cát vô tình để một loài hoa nở
Vùi lấp thảm hoạ trên những đợt sóng về
Sóng cớ vỗ hoa hết mình tím mãi
Mong một ngày ... cát trắng nhận ra mình !

Offline mailinh

  • cuộc đời có những khúc quanh mà bạn không ngờ tới. đó là vì sao bạn luôn không được như ý muốn
  • Gold Member H2VN
  • ***
  • Bài viết: 240
Những điều cần biết về NANO
« Trả lời #200 vào lúc: Tháng Tư 16, 2009, 09:37:37 AM »

NANO” là một từ bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp và tiếng La Tinh vàcó nghĩa là lùn, nhỏ bé. Từ NANO được sử dụng để diễn tả đơn vị đo đạc bằng 1 phần tỷ . Trong hệ thống đo đạc có nghĩa là 1/ tỷ mét (1 nm) hoặc 1/ triệu mm. Với đơn vị này chúng ta đã đi vào lãnh vực của nguyên tử và phân tử …

Mục đích của kỹ thuật NANO là xây dựng một cấu trúc nhỏ bé nhất từ những nguyên liệu cơ bản trong bảng tuần hoàn hoá học và như vậy có thể chế được những vật liệu, nguyên liệu với các đặc tính mới, những bộ máy thật nhỏ và cho đến cả một hệ thống mới ..

Đặc tính cơ bản là trong suốt, không bị trầy trụa, không bi ảnh hưởng hoá chất, dẫn điện tốt và ngay cả chống lại rỉ sét. Tất cả các đặc tính này có thể hoà trộn với nhau tuy thích để cho ra những sản phẩm đa năng hoàn toàn mới lạ như sự chống bám, dính dài hạn trên mặt thủy tinh, Ceramics, kim loại, các loại sản phẩm chống trầy trụa cho các loại nhựa ..


Từ các nguyên liệu mới này người ta có thể sản xuất các vật dụng hàng ngày như các loại sản phẩm chống dính nước mưa, chống dính bụi, chất chống ánh nắng mặt trời, các loại hợp chất nguyên liệu cho xe hơi. Các loại băng cá nhân, băng vết thương chống khuẩn ….


Nước Đức đặt trọng tâm trong lãnh vực nghiên cứu, phát triển công nghệ NANO và đã đầu tư hàng tỷ dollars vào công việc nghiên cứu. IBM, Fujitsu và Intel hiện đang nghiên cứu ứng dụng công nghệ NANO vào những loại CHIPS cực nhỏ phải dùng kính hiển vi mới thấy được


Công nghệ NANO mở ra một cánh cửa hoàn toàn mới trong lãnh vực khoa học kỹ thuật, đặc tính của nguyên liệu hoàn toàn thay đổi khi dùng NANO xử lý. Quá trình nghiên cứu kéo dài 40 năm mãi cho đến khi các thiết bị công nghệ đủ tinh xảo để thực hiện công nghệ NANO. Công nghệ NANO là công nghệ nguyên liệu và bao gồm các phần tử vô cơ cũng như hữu cơ




Để so sánh:


Cấu trúc NANO là tỉ lệ của trái banh với trái đất. Cho đến nay, cấu trúc này chúng ta chỉ tìm thấy trong thiên nhiên. Từ hàng triệu năm nay thiên nhiên đã xây dựng địa cầu theo cơ bản này, bao gồm cây cỏ , thú vật và con người … Công nghệ NANO đang phát triển trên cơ bản hiện có và hữu hiệu này …

Mọc trên cát một loài hoa muống biển
Tím hết mình trên cát trắng bao la
Sao cát vô tình để một loài hoa nở
Vùi lấp thảm hoạ trên những đợt sóng về
Sóng cớ vỗ hoa hết mình tím mãi
Mong một ngày ... cát trắng nhận ra mình !

Offline tranquoctuan1181

  • Thích... Hóa học
  • Bài viết: 1
Kiến thức về công nghệ nano
« Trả lời #201 vào lúc: Tháng Mười Hai 24, 2009, 08:48:13 AM »
Chào mọi người, mình đang tìm hiểu về cơ chế phản ứng của HAuCl4 với NaBH4 để tạo ra hạt nano vàng, ai biết thì hr giúp mình với, cảm ơn các bạn nhiều.

Offline vukufu

  • Thích... Hóa học
  • Bài viết: 1
ai biết cơ chế tạo ra polymer dẫn điện bằng công nghệ nano ko giúp vớiT_T
« Trả lời #202 vào lúc: Tháng Năm 20, 2010, 09:42:52 AM »
 :'( :'( :'( :'(

Offline sangnguyenthanh_cnhh

  • Thích... Hóa học
  • Bài viết: 1
Re: Cách đọc phổ X_ray
« Trả lời #203 vào lúc: Tháng Bảy 28, 2010, 10:38:41 PM »


Em có 2 cái phổ chụp cát hấp phụ Asen, e k tìm ra cái peak asen ở đâu với lại các chú thích bên dưới. mong các bác chỉ dẫn em?? Em chân thành cám ơn !

Offline dwarf_vn

  • Thích... Hóa học
  • Bài viết: 6
nanotechnology(được cập nhật thường xuyên)
« Trả lời #204 vào lúc: Tháng Chín 23, 2010, 08:07:43 PM »
         Phát triển công nghệ nano ở Việt Nam (chưa có gì ;S). cũng như trên toàn thế giới có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Sự ra đời của công nghệ nano tạo ra một bước tiến nhảy vọt trong mọi lĩnh vực đời sống, tạo ra các vật liệu có tính năng vượt trội so với vật liệu hiện có.... Cả thế giới đang làm một cuộc cách mạng công nghệ nano, dẫn đầu là Mĩ, Nhật, sau đó là Anh, pháp, Hàn quốc, Nga... còn Việt Nam ta thì sao????Có thể nói một cách chắc chắn rằng, thế kỉ 21 là thế kỉ của vật liệu nano và công nghệ nano.
       
        Trong thời gian gần đây chúng ta gặp rất nhiều các thuật ngữ liên quan đến nano như. kích thước nano, hạt nano, vật liệu nano, cấu trúc nano, công nghệ nano...còn có cả văn hoá nano, nghệ thuật nano...Chắc tại vì nano trở thành một môn khoa học (tức là có đối tượng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu) nên các ngành khác thấy sang bắt quàng làm họ. Như vậy cũng chẳng phải xấu và có lẽ đó là qui luật tự nhiên. Nano nhỏ, nhưng có sức mạnh cực lớn. có thể đi sâu và mọi ngõ ngách dù là nhỏ nhất. Tôi thấy người ta đổ xô đi nghiên cứu nano(có cả tôi trong đó), giống như những thế kỉ trước người ta đổ xô đi tìm vàng. Chắc tại vì nó cùng quí....
       
        Khái niệm nano vừa gần vừa xa lạ, gần vì hay nghe thấy nào là lọc nước nano, khẩu trang nano, và iphone nano. . . xa vì ta chưa hiểu lọc nước nano bằng kiểu gì, khẩu trang nano làm từ cái gì, và iphone nano...như thế nào. Tóm lại giống như ta chỉ biết prof Bảo Châu rất giỏi Toán, nhận giải fields làm rạng danh trí tuệ Việt, nhưng chẳng biết Bảo Châu chứng minh cái bổ đề gì.(Tôi cũng mơ hồ)
   
       Thôi thì, chạy theo thời đại, té nước theo mưa. Tôi viết bài này và cả những bài sau này nữa để chia sẽ cùng mọi người những kiến thức về công nghệ nano, chắc chắn sẽ rất rất nhiều.....Mong bạn đọc cùng góp ý
 

       Như đã nói, và chắc mọi người đều biết, nano là một môn khoa học vì thế lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng của nano là rất  rộng. Trước hết tôi xin khái quát các vấn đề chính trong công nghệ nano ̣(nanotechnology), sau đó sẽ đi sâu trong từng phần nhỏ.  Các cụ nhà ta có câu " một con làm chẳng lên mâm, 3 con chụm lại lên mâm cỗ đầy" vì vậy một lần nữa rất mong nhận được sự góp ý của các bạn.
       
         
      1) Thế nào là nano?
      2)  Lịch sử phát triển công nghệ nano
      3)  Tính chất của các đối tượng nano
      4)  Ứng dụng của nanotechnology trong các lĩnh vực. Phần này tương đối rộng, bao gồm nhiều lĩnh vực.
      5)  Nanocarbon(Đây là phần tôi đang nghiên cứu)
      .....

      Đầu tiên, thế nào là nano? Chúng ta đều biết tiền tố nano có nghĩa là 10-9. Trở lại với nguồn gốc tên gọi nano theo tiếng hi lạp có người là người lùn( tôi nhớ đến nàng Bạch Tuyết và 7 chú lùn). (Rất muốn cho ảnh minh họa , nhưng chưa biết cho kiểu gì, các bạn chỉ dùm). Cấu trúc phân tử có kích thước từ 1nm-10nm gọi là cấu trúc nano, công nghệ nhận được chúng gọi là công nghệ nano. Nếu như kích thước cấu trúc phân tử nano đối với các nhà vật lý và điện tử là lượng tử, thì với các nhà hóa - lý hay nanor(người nghiên cứu nano) đó là HIỆU ỨNG KÍCH THƯỚC.
     
 
     


   
   
« Sửa lần cuối: Tháng Chín 24, 2010, 07:33:26 AM gửi bởi dwarf_vn »

Offline dwarf_vn

  • Thích... Hóa học
  • Bài viết: 6
Re: ai biết cơ chế tạo ra polymer dẫn điện bằng công nghệ nano ko giúp vớiT_T
« Trả lời #205 vào lúc: Tháng Chín 24, 2010, 07:40:45 AM »
        Không biết bạn còn cần câu trả lời hay không? Tôi cũng xin mạo phép có ý kiến, để chế tạo polymer dẫn điện có lẽ không cần dùng công nghệ nano. Sau đây là các phương pháp tổng hợp đã được thực nghiệm:

       Trải qua ba thập niên kể từ lúc phát hiện vào năm 1977, đã có hàng ngàn báo cáo khoa học và bằng phát minh mô tả về những các phương pháp tổng hợp của các loại polymer dẫn điện. Để giản lược những rườm rà, phức tạp mang tính hàn lâm, phương cách tổng hợp có thể phân ra làm hai loại:

(1) phương pháp điện hóa và

(2) phương pháp hóa học.

Phương pháp (1) cho polymer ở dạng phim và (2) dạng bột. Những polymer dẫn điện thông dụng như polypyrrole (PPy), polyaniline (PAn) và polythiophene (PT) có thể được tổng hợp bằng cả hai phương pháp.

Với phương pháp điện hóa, phim polymer được thành hình trong một bình điện giải đơn giản (Hình 1), trong đó chất điện giải là monomer (thí dụ: pyrrole, aniline hay thiophene) và dopant được hòa tan trong nước hay một dung môi thích hợp. Tại cực dương monomer bị oxít hóa kết hợp dopant và đồng thời trùng hợp thành phim. Trong phương pháp hóa học, monomer, dopant và chất oxid hóa (thí dụ: FeCl3) được hòa tan trong nước hoặc dung môi. Phản ứng trùng hợp xảy ra cho polymer ở dạng bột. Dưới sự chỉ đạo của người hướng dẫn, sinh viên năm thứ nhất hoặc học sinh lớp 12 có thể thực hiện dễ dàng hai phương pháp nầy.



Dopant có một ảnh hưởng cực kỳ quan trọng đến mọi tính chất bao gồm vật tính (physical properties), hóa tính, cơ tính, quang tính, điện tính và tính bền nhiệt của polymer được hình thành. Vì vậy, sự chọn lựa dopant phải thích nghi cho mỗi ứng dụng khác nhau.

Từ khi polyacetylene (PA) dẫn điện được tổng hợp (năm 1977) và đến đầu thập niên 80 của thế kỷ trước, các loại polymer dẫn điện phần lớn không hoặc hòa tan rất ít trong dung môi. Điều nầy làm cản trở không ít việc biến chế các vật liệu nầy vào những áp dụng thực tiễn, vì trong quá trình chế tạo những dụng cụ hay linh kiện các vật liệu phải được hòa tan trong dung môi kể cả nước. Hơn nữa để tránh ô nhiễm môi trường, polymer phải hòa tan được trong nước hoặc dung môi không mang độc tính. Trong vòng 10 năm qua, những nỗ lực của các nhà hóa học đã gặt hái được những thành công lớn, biến những polymer dẫn điện không hòa tan trở nên hòa tan bằng cách thay đổi điều kiện tổng hợp hay gắn những nhóm biên (side group) thích nước hay dung môi vào monomer tạo ra những polymer dẫn xuất (derivative).

Xin lỗi vì tôi chưa biết đưa hình ảnh lên!

Offline dwarf_vn

  • Thích... Hóa học
  • Bài viết: 6
Re: HAuCl4+NaBH4--> gold nanoparticles
« Trả lời #206 vào lúc: Tháng Chín 24, 2010, 07:48:43 AM »
 Bạn có thể tìm hiểu qua bài báo này ''A visual tutorial on the synthesis of gold nanoparticles''. Tại trường nơi tôi học, sinh viên cũng đã thử nghiệm, kết quả thì tôi không biết. nano vàng ứng dụng nhiều trong y học chữa được ung thư....(rất hay). Nhưng có lẽ mình chưa thể làm được.

Offline dwarf_vn

  • Thích... Hóa học
  • Bài viết: 6
Kiến thức về công nghệ nano
« Trả lời #207 vào lúc: Tháng Chín 25, 2010, 05:16:57 AM »
 Cách đây mười năm cụm từ "công nghệ nano" (nanotechnology) ít được người biết đến, nhưng ngày hôm nay nó trở thành một thuật ngữ quen thuộc ở mọi giai tầng trong xã hội hiện đại. Người làm kinh tế hay chính trị cũng thường đề cập đến nano dù người nói lẫn người nghe lắm khi vẫn không biết đích xác là gì. Nano là tiếng gọi tắt của nanometer (ký hiệu nm, 1 nm = 10-9 m hay là 0.000000001 m) [1] là một đơn vị đo lường ở thứ nguyên nguyên tử hay phân tử. Công nghệ nano liên quan đến việc lợi dụng những hiện tượng ở đơn vị nanometer để thiết kế vật liệu và vật chất với những chức năng đặc biệt ngay từ thang (scale) nguyên tử hoặc phân tử. Người ta gọi đây là phương pháp thiết kế "từ dưới lên" (bottom-up method) khác với phương pháp thiết kế thông thường "từ trên xuống" (top-down method) đang được lưu dụng [2]. Nhà vật lý học nổi tiếng Richard Feynman đã từng tiên đoán phương pháp "từ dưới lên" trong một bài thuyết trình năm 1959 qua câu nói vừa nghiêm túc vừa hài hước  "There's plenty of room at the bottom" (Có rất nhiều chỗ trống ở miệt dưới). Lời dự đoán thiên tài nầy cho biết vùng tận cùng "miệt dưới" của nguyên tử và phân tử vẫn còn là những vùng phì nhiêu bát ngát chờ đợi con người đến thao túng khai hoang!

Tuy nhiên con người phải chờ đến 40 năm mới nhìn thấy sự bùng nổ của nền công nghệ nano chủ yếu sử dụng phương pháp "từ dưới lên". Nền công nghệ nầy đang có tác động mạnh lên nền công nghệ "cổ điển" hiện tại và cũng là một động lực của những công trình nghiên cứu đa ngành (multi-discipline) bao gồm vật lý, hóa học, vật liệu học, sinh học, toán học, tin học v.v... Đây là một cuộc cách mạng kỹ nghệ của loài người ở thế kỷ 21. Nó sẽ mang lại cho nhân loại những thay đổi khoa học kỹ thuật mang tính đột phá và có tầm ảnh hưởng sâu xa trong sinh hoạt xã hội, văn hóa, kinh tế hơn cả cuộc cách mạng kỹ nghệ ở thế kỷ 18.

Đàng sau bức bình phong công nghệ nano là những vật liệu nano. Trong những vật liệu nầy xuất hiện hai dạng carbon: phân tử fullerene C60 có hình dạng trái bóng đá và ống nano carbon (carbon nanotube). Sự phát hiện của hai dạng carbon ở thập niên 80 và 90 ở thế kỷ trước có một trùng hợp thời điểm với sự ra đời và phát triển của công nghệ nano. Việc khám phá fullerene và ống nano carbon là tập hợp của nhiều sự kiện ngẫu nhiên. Gọi là ngẫu nhiên nhưng thật ra là những kết quả hết sức ngoạn mục phản ảnh một tinh thần làm việc miệt mài nhưng vẫn phóng khoáng lạc quan, một tư duy phân tích bén nhạy nhưng không xơ cứng giáo điều của nhà khoa học.

Hiện nay, hằng trăm trung tâm nghiên cứu lớn nhỏ về công nghệ nano được thành lập khắp nơi trên thế giới đứng đầu là Mỹ, Nhật Bản, Âu Châu, Trung Quốc với kinh phí toàn cầu trong vài năm tới sẽ tăng đến hằng chục tỷ Mỹ kim mỗi năm. Đối với một số nước công nghệ nano và bộ môn fullerene/ống nanocarbon là ưu tiên quốc gia cho các đề án nghiên cứu và triển khai. Trong bài viết nầy chúng ta hãy nhìn xem có thật sự là con người đang đi vào một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật mở ra một thời đại hoàng kim công nghệ chưa từng có trong lịch sử nhân loại. Và có thật sự là nền công nghệ silicon của thế kỷ 20 đang từ giã "cuộc hí trường" để được thay thế bởi nền công nghệ carbon.

 
Quả bóng đá C60

Năm 1985, một nhóm nghiên cứu bao gồm Harold Kroto (University of Sussex, Anh Quốc) và Sean O'Brien, Robert Curl, Richard Smalley (Rice University, Texas, Mỹ) khám phá ra một phân tử chứa 60 nguyên tử carbon, viết tắt là C60. Giáo sư Kroto là một nhà nghiên cứu hóa học thiên văn. Vào thập niên 70, ông đã có một chương trình nghiên cứu những chuỗi dài các nguyên tử carbon trong các đám mây bụi giữa các vì sao (interstellar dust). Ông liên lạc với nhóm của Curl và Smalley và dùng quang phổ kế laser của nhóm nầy để mô phỏng điều kiện hình thành của các chuỗi carbon trong các đám mây vũ trụ. Họ không những có thể tái tạo những chuỗi carbon mà còn tình cờ khám phá một phân tử rất bền chứa chính xác 60 nguyên tử carbon. Sự khám phá C60 xoay hướng nghiên cứu của nhóm nầy từ chuyện tìm kiếm những thành phần của vật chất tối (dark matter) trong vũ trụ đến một lĩnh vực hoàn toàn mới lạ liên hệ đến khoa vật liệu (Materials Science). Năm 1996, Kroto, Curl và Smalley được giải Nobel Hóa học cho sự khám phá nầy.

Trước C60 người ta chỉ biết carbon qua ba dạng: dạng vô định hình (amorphous) như than đá, than củi, bồ hóng (lọ nồi), dạng than chì (graphite) dùng cho lõi bút chì và dạng kim cương (Hình 1). Sự khác nhau về hình dạng, màu mè, giá cả và cường độ yêu chuộng của nữ giới giữa than đá, than chì và kim cương thì quả là một trời một vực. Tuy nhiên, sự khác nhau trong cấu trúc hóa học lại khá đơn giản. Như cái tên đã định nghĩa, dạng vô định hình không có một cấu trúc nhất định. Trong than chì các nguyên tố carbon nằm trên một mặt phẳng thành những lục giác giống như một tổ ong. Cấu trúc nầy hình thành những mặt phẳng nằm chồng chất lên nhau mang những electron pi di động tự do. Than chì dẫn điện nhờ những electron di động nầy. Trong kim cương những electron pi kết hợp trở thành những nối hóa học liên kết những mặt phẳng carbon và làm cho chất nầy có một độ cứng khác thường và không dẫn điện.

 

Hình 1: Tám loại carbon theo thứ tự từ trái sang phải: (a) Kim cương, (b) Than chì, (c) Lonsdaleite, (d) C60, (e) C540, (f) C70, (g) Carbon vô định hình (h) Ống nano carbon (Nguồn: Wikipedia).

 

Sự khám phá của C60 cho carbon một dạng thứ tư. Sau khi nhận diện C60 từ quang phổ hấp thụ Kroto, Curl và Smalley bắt đầu tạo mô hình cho cấu trúc của C60. Trong quá trình nầy các ông nhanh chóng nhận ra rằng các nguyên tố carbon không thể sắp phẳng theo kiểu lục giác tổ ong của than chì, nhưng có thể sắp xếp thành một quả cầu tròn trong đó hình lục giác xen kẻ với hình ngũ giác giống như trái bóng đá với đường kính vào khoảng 1 nm (Hình 1d và 2). Phân tử mới nầy được đặt tên là buckminster fullerene theo tên lót và họ của kiến trúc sư Richard Buckminster Fuller. Ông Fuller là người sáng tạo ra cấu trúc mái vòm hình cầu với mô dạng lục giác (Hình 3). Cho vắn tắt người ta thường gọi C60 là fullerene hay là bucky ball.

 

Hình 2: Quả bóng đá phân tử C60 với đường kính vào khoảng 1 nm.

Hình 3: Kiến trúc sư Richard Buckminster Fuller và mái vòm hình cầu với mô dạng lục giác.

Trong việc quyết định trao giải Nobel, Viện Hàn Lâm Khoa Học Thụy Điển đã quên mất công lao của giáo sư Eiji Osawa. Ông là người đầu tiên đã tiên đoán sự hiện hữu của C60. Tôi tình cờ gặp ông tại một cuộc hội thảo khoa học chuyên ngành. Cũng như phần lớn các giáo sư người Nhật Bản khác, giáo sư Osawa là một người khả kính, điềm đạm và khiêm tốn. Khi tôi gợi chuyện C60 và giải Nobel, ông mở nụ cười hiền hòa tâm sự "Không được Nobel tôi tiếc lắm chứ vì C60 là đứa con khoa học của tôi mà. Tôi tiên đoán C60 vào năm 1970 khi tôi vừa mới được bổ nhiệm Giảng Viên tại Đại Học Hokkaido. Vì tôi viết bằng tiếng Nhật và đăng bài báo cáo của tôi trên tạp chí Kagaku (Hóa Học) năm 1970 [3] nên không được các đồng nghiệp quốc tế lưu ý đến. Một năm sau tôi viết lại thành một chương cho một quyển sách giáo khoa, cũng bằng tiếng Nhật". Tôi hỏi "Nếu thầy đã tiên đoán như vậy thì tại sao thầy không làm một thí nghiệm để kiểm chứng". Ông bộc bạch "Theo sự tính toán của tôi thì năng lượng hoạt tính của phản ứng tạo ra C60 rất cao. Tôi không thể hình dung được một chất xúc tác nào có thể hạ thấp năng lượng hoạt tính để phản ứng có thể xảy ra. Nhưng tôi đã hình dung được cấu trúc của nó trong một lần tôi nhìn đứa con trai của tôi đùa giỡn với trái bóng đá trong công viên gần nhà. Tôi cũng không nghĩ ra một phương tiện vật lý như dùng laser hoặc tia có năng lượng cao như nhóm Smalley đã làm để kích động phản ứng. Hơn nữa, ở thời điểm đó tôi mới vừa làm Giảng Viên nên cần phải tạo một dấu ấn nào đó trong phân khoa. Tôi cảm thấy việc tổng hợp C60 quá nhiều khó khăn nên đành chọn một hướng nghiên cứu khác". Có một điều làm cho ông được an ủi phần nào là trong bài diễn văn nhận giải Nobel Kroto, Curl và Smalley đã đề cập đến thành quả tiên phong của ông. Ông đã gởi tặng tôi bài báo cáo khoa học mang tính lịch sử nầy (Hình 4).

 

 

Hình 4: Tựa đề bài báo cáo "Họ chất thơm siêu đẳng" (Super-aromaticity) viết vào năm 1970 [3] và quả bóng đá C60 trong bài viết.

 

Như giáo sư Osawa đã trình bày, ở điều kiện và nhiệt độ bình thường việc tổng hợp C60 là một việc bất khả thi theo các tiêu chuẩn nhiệt động học (thermodynamics). Vì là một nhà hóa học thiên văn, Kroto tiếp cận vấn đề bằng một phương thức khác. Tháng 9 năm 1985, trong thời gian làm việc tại Rice University ông dùng tia laser của Curl và Smalley bắn vào than chì để tái tạo sự tương tác của các tia vũ trụ và carbon trong không gian. Trong phổ ký khối lượng (mass spectrography) của các sản phẩm tạo thành xuất hiện hai đỉnh rất to chỉ định C60 và C70. Một bất ngờ nhưng Kroto, Curl và Smalley biết ngay đây là một khám phá đổi đời "kinh thiên động địa". Khi tia laser bắn vào một vùng nào đó của vật chất thì sẽ nâng nhiệt độ vùng đó lên cao hằng ngàn độ, thậm chí hằng chục ngàn độ. Ở nhiệt độ cao những chướng ngại nhiệt động học không còn là vấn đề và sự tạo thành C60 trở nên rất thuận lợi.

Việc khám phá C60 đã làm chấn động hầu hết mọi ngành nghiên cứu khoa học. Đặc biệt đối với môn hóa học hữu cơ nó đã tạo ra một nguồn sinh khí mới cho ngành nghiên cứu quá cổ điển nầy. Sự khám phá có tầm quan trọng hơn sự khám phá cấu trúc vòng nhân benzene của Kekule gần 150 năm trước. Benzene đã mở ra toàn bộ ngành hóa học của hợp chất thơm (aromatic compounds). C60 đã mở ra ngành "Hóa học fullerene" đi song song với sự phát triển của ngành công nghệ nano hiện nay.

Kroto, Curl và Smalley chỉ cho biết sự hiện hữu của C60, nhưng tổng hợp C60 cho việc nghiên cứu và ứng dụng phải đợi đến năm 1990 khi Krätschmer và Huffman đưa ra phương pháp tổng hợp với một sản lượng lớn. Nhờ vào phương pháp nầy đến năm 1997 đã có hơn 9000 hợp chất dựa trên fullerene được tổng hợp, hơn 20 000 báo cáo khoa học đăng trên các tạp chí chuyên ngành. Những người nghiên cứu hóa hữu cơ thường có nhiều nỗi ám ảnh và niềm đam mê đối với những cấu trúc phân tử đối xứng và cấu trúc lồng (cage structure), nên fullerene trở thành một lĩnh vực nghiên cứu mầu mỡ trong bộ môn nầy. Họ tổng hợp những fullerene cao hơn C60 như C70 (70 nguyên tử carbon, hình bóng bầu dục), C84 (84 nguyên tử carbon, hình quả đậu phọng). Họ kết hợp những nhóm chức (functional group) để chức năng hóa (functionalization) fullerene, gắn fullerene vào polymer để tổng hợp những dược liệu hay vật liệu cho áp dụng quang điện tử. 

Lịch sử fullerene lâu đời hay non trẻ tùy vào hai cách nhìn khác nhau. Nghiên cứu fullerene thật ra rất ngắn chỉ hơn 20 năm kể từ ngày phổ ký khối lượng của Curl và Smalley cho biết sự hiện diện của C60 và C70, nhưng sự hiện hữu của fullerene có lẽ còn sớm hơn sự xuất hiện của loài người. Nó có trong những đám mây bụi trong vũ trụ, mỏ than, bồ hóng từ những ngọn nến lung linh hoặc những nơi khiêm tốn hơn như ở lò sưởi than, cái bếp nhà quê đen đui đủi vì lọ nồi... Người ta không tìm được C60 vì hàm lượng rất nhỏ và thường bị than vô định hình phủ lấp.

Khi màn bí mật C60 được vén mở, người ta nghĩ ngay đến những áp dụng thực tiễn của C60. Người ta kết hợp C60 với potassium (K) để tạo ra chất siêu dẫn hữu cơ ở nhiệt độ 18 K (-255 °C). Một số nhà nghiên cứu sinh học hy vọng có thể dùng C60 điều chế dược phẩm trị liệu bịnh AIDS. Trong vật lý, rất nhiều đề nghị áp dụng C60 để chế tạo những trang cụ (device) quang điện tử trong công nghệ cao. Tuy nhiên, trên mặt áp dụng các nhà khoa học thường mắc phải một căn bệnh chung là "lạc quan quá độ". Cấu trúc tròn trịa, đối xứng của C60 đã được tạp chí Science tôn vinh là "phân tử của năm 1991", nhưng cái xinh đẹp hấp dẫn không phải lúc nào cũng đưa đến kết quả thực tiễn hoàn mỹ.

Hai yếu tố làm C60 giảm tính thực tế là: (1) giá cả quá cao (giá cho 1 gram là vài trăm Mỹ kim hoặc cao hơn cho tinh chất, so với giá vàng vào khoảng $10/g) và (2) C60 không hòa tan trong dung môi rất bất lợi cho việc gia công. Những hồ hởi ban đầu trong cộng đồng nghiên cứu khoa học dành cho fullerene bị dập tắc nhanh chóng vì những trở ngại nầy. Thậm chí ngay trong công nghệ "thấp", chẳng hạn dùng C60 như một chất phụ gia (additives) cho dầu nhớt làm giảm độ ma xát vẫn không địch nổi về giá cả và hiệu quả của những chất phụ gia thông thường. Tuần báo The Economist có lần phê bình "Cái công nghệ duy nhất mà quả bóng bucky đã thực sự cách mạng là sản xuất những bài báo cáo khoa học" (The only industry the buckyball has really revolutionized is the generation of scientific papers)!

Nhưng viễn ảnh của C60 trong áp dụng công nghệ không đến nổi tăm tối như các nhà bình luận kinh tế đã hấp tấp dự đoán. Sự kiên trì của những người làm khoa học lúc nào cũng cho thấy một niềm lạc quan của "những tia sáng ở cuối đường hầm". Gần đây công ty Nano-C (Mỹ) tuyên bố khả năng sản xuất hằng tấn C60 cho giới công nghệ. Một nhà máy thí điểm tại Nhật đang có khả năng chế tạo 40 tấn hằng năm và sẽ lên đến vài trăm tấn khi nhà máy được nâng cấp. Phương pháp sản xuất hàng loạt sẽ làm giảm giá C60 đến mức $5/g và có thể $1/g trong một tương lai không xa. Đây là một bước nhảy vĩ đại so với những năm đầu ở thập niên 90 khi người ta chỉ thu lượm vài miligram C60 ở mỗi lần tổng hợp khó khăn và giá cho mỗi gram có lúc lên đến $1500/g. Nhà sản xuất dự đoán nhu cầu C60 sẽ tăng nhanh trong vài năm tới cho việc chế biến dược liệu, dầu nhớt cao cấp và mỹ phẩm trang điểm.   

Câu chuyện cô bé Lọ Lem mãi mãi là một câu chuyện tình làm thổn thức nhiều con tim trẻ. Cô bé bị bà mẹ ghẻ hành hạ lúc nào cũng phải quét dọn lò sưởi nên mặt mũi dính đầy lọ nồi. Bà Tiên với chiếc đũa thần biến nàng thành một tiểu thư đài các được trang điểm cực kỳ diễm lệ để dự những buổi khiêu vũ của chàng hòang tử độc thân đa tình. Có lẽ nàng được trang điểm với những mỹ phẩm chứa C60, nàng sẽ đeo những chuỗi kim cương carbon vô giá. Nhưng sau nửa đêm nàng sẽ trở lại cô bé đầy lọ.... Nhìn từ quan điểm của hóa học carbon, chuyện tình khi đượm tính khoa học có thể làm thất vọng nhiều tâm hồn lãng mạn nhưng tất cả chỉ là câu chuyện carbon ở những trạng thái khác nhau!

Trở lại thực tế của thế kỷ 21. Khả năng áp dụng fullerene trong công nghệ cao liên quan đến quang học và quang điện tử đang được tích cực khảo sát ở nhiều cơ quan nghiên cứu trên thế giới. Tạp chí Journal of Materials Chemistry xuất bản một số đặc biệt tổng kết những thành quả mới nhất của nghiên cứu fullerene [4]. Một trong ứng dụng có tầm quan trọng đặc biệt là đặc tính photovoltaic của C60 tức là khả năng biến năng lượng mặt trời thành điện còn gọi là pin mặt trời. Loại pin nầy được chế tạo từ C60 và polymer dẫn điện (electrically conducting polymers). Mặc dù hiệu suất chuyển hoán năng lượng vẫn chưa bì kịp pin mặt trời silicon đang được phổ biến trên thương trường, loại pin mặt trời hữu cơ nầy sẽ cho những đặc điểm không có ở silicon như dễ gia công, giá rẻ, nhẹ, mỏng và mềm. 

 

Offline dwarf_vn

  • Thích... Hóa học
  • Bài viết: 6
Ống nanocarbon
« Trả lời #208 vào lúc: Tháng Chín 25, 2010, 05:18:37 AM »

Ống Nano Carbon

Kroto vì niềm đam mê tái tạo những chuỗi carbon dài trong các đám mây bụi vũ trụ tình cờ phát hiện fullerene. Ngẫu nhiên nầy được nối tiếp với ngẫu nhiên khác. Sáu năm sau (1991), tiến sĩ Sumio Iijima một nghiên cứu viên của công ty NEC (Nhật Bản) cũng vì niềm đam mê tìm hiểu fullerene lại tình cờ phát hiện qua kính hiển vi điện tử ống nano carbon - "người em họ" của C60 [5]. C60 có hình dạng quả bóng đá, nhưng ống nano carbon (gọi tắt: ống nano) giống như một quả mướp dài với đường kính vài nanometer (nm) và chiều dài có thể dài đến vài trăm micrometer (10-6 m), vì vậy có cái tên gọi "ống nano" (Hình 1h và 5). Với đường kính vài nm ống nano carbon nhỏ hơn sợi tóc 100 000 lần. Chỉ trong vòng vài năm từ lúc được phát hiện, "người em họ" cho thấy có rất nhiều ứng dụng thực tế hơn C60. Cấu trúc hình ống có cơ tính (mechanical properties) và điện tính (electrical/electronic properties) khác thường và đã làm kinh ngạc nhiều nhà khoa học trong các cơ quan nghiên cứu, đại học và doanh nghiệp trên thế giới. Ống nano có sức bền siêu việt, độ dẫn nhiệt cao (thermal conduction) và nhiều tính chất điện tử thú vị. Với một loạt đặc tính hấp dẫn nầy nhiều phòng nghiên cứu đã phải chuyển hướng nghiên cứu từ C60 sang ống nano.

 

Hình 5: Ống nano carbon

 

Việc chế tạo ống nano có thể thực hiện bằng cách phóng điện hồ quang (arc discharge) hoặc dùng laser (laser ablation) trên một vật liệu gốc chứa carbon hoặc phun vật liệu nầy qua một lò ở nhiệt độ 800 - 1200 °C (chemical vapour deposition, CVD). Hình thành ống carbon không phức tạp nhưng tạo ra những ống nano giống nhau cùng đặc tính trong những đợt tổng hợp khác nhau và sau đó tinh chế để gạn lọc tạp chất đòi hỏi những điều kiện vận hành một cách cực kỳ chính xác. Tùy vào điều kiện chế tạo và vật liệu gốc người ta có thể tổng hợp ống nano một vỏ (single-wall carbon nanotube, SWNT), vỏ đôi (double-wall carbon nanotube, DWNT) và nhiều vỏ (multi-wall carbon nanotube, MWNT). MWNT là một tập hợp của SWNT giống như con búp bê Nga (Russian doll) (Hình 6). Ống nano được Iijima phát hiện đầu tiên thuộc loại MWNT. Richard Smalley (Rice University) một lần nữa đã phát huy tài năng của mình qua phương pháp laser để chế tạo SWNT với hiệu suất rất cao. Phương pháp nầy đã được thương mãi hóa để sản xuất SWMT cho công nghệ. Giá cho SWNT và DWNT tinh chế vẫn còn rất cao ở mức $500/g. MWNT dễ tổng hợp hơn SWNT nên giá ở mức $100/g. Gần đây Mitsui (Nhật Bản) có thể sản xuất 120 tấn MWNT/năm cho nhu cầu công nghệ với giá $75/kg.


 

Hình 6: Ống nano carbon nhiều vỏ (MWNT) chụp bằng kính hiển vi điện tử. Khoảng cách giữa hai vỏ là 0.34 nm và đường kính của vỏ ngoài cùng là 6.5 nm [5].

 

Người ta đã định được độ bền (strength) và độ cứng (stiffness, Young's modulus) của ống nano. Kết quả thí nghiệm cho thấy ống nano bền hơn thép 100 lần nhưng nhẹ hơn thép 6 lần. Như vậy, có thể nói là ống nano là một vật liệu có cơ tính cao nhất so với các vật liệu người ta biết từ trước đến nay. Tuy nhiên, một vấn đề lớn hiện nay cho các nhà vật liệu học (materials scientist) là làm sao xe những ống nano thành tơ sợi (nanotube fibres) cho những ứng dụng thực tế mà vẫn giữ được cơ tính tuyệt vời cố hữu của các ống nano tạo thành. Nhóm nghiên cứu của giáo sư Ray Baughman (University of Texas, Mỹ) [6] đã phát minh ra một quá trình xe sợi ống nano cho ra sợi với cơ tính cao hơn thép và tương đương với tơ nhện (spider silk). Tơ nhện được biết là một loại tơ thiên nhiên có cơ tính cao nhất trong các loại tơ sợi. Kinh nghiệm cho thấy một con ruồi bay với tốc độ cao nhất vẫn không bao giờ làm thủng lưới nhện. Nếu sự kiện nầy được phóng đại vài chục ngàn lần để sợi tơ nhện có đường kính bằng cây bút chì, sợi tơ có thể kéo ngừng lại chiếc phi cơ 747 đang bay trên không!

Mặc dù độ cứng của sợi ống nano do nhóm Baughman làm ra chỉ bằng 1/10 độ cứng của từng ống nano riêng lẻ, sợi Baughman vẫn chưa phải "siêu cứng" nhưng đã hơn hẳn Kevlar [7] về sức bền và nếu điều kiện sản xuất hàng loạt cho phép nó có thể thay thế Kevlar dùng trong những chiếc áo giáp cá nhân chống đạn trong tương lai. Quá trình xe sợi của nhóm Baughman chứng tỏ khả năng chế tạo sợi ống nano với những cơ tính vĩ mô càng lúc càng gần đến cơ tính ở thang phân tử. Quá trình nầy đã kích động nhiều nhóm nghiên cứu khác trong cuộc chạy đua chế tạo ra một loại sợi siêu cứng, siêu bền và siêu hữu ích chưa từng có trong lịch sử khoa học kỹ thuật. 

Với dạng hình ống dài và cơ tính lý tưởng, ống nano carbon được cho vào các loại polymer (plastic) để tạo những sản phẩm nano-composite [8]. Thật ra, composite dùng những chất độn (filler) có hình dài để tăng cơ tính không phải là những gì mới lạ. Từ 6000 năm trước nhân loại đã trộn bùn với rơm để làm gạch. Ở những vùng sâu vùng xa người dân vẫn còn dùng đất sét và rơm để làm tường. Hiện tại, chất độn kim loại hay ceramic là những vật liệu phổ biến được dùng trong polymer để tăng cường cơ tính thay thế kim loại. Người ta tin rằng ống nano carbon sẽ là một chất độn "tối thượng" cho polymer nano-composite. Vài phần trăm ống nano carbon có thể gia tăng độ bền, độ cứng và độ dai (toughness) của polymer (plastic) lên nhiều lần. Các công ty chế tạo ô tô đang triển khai polymer nano-composite cho các bộ phận xe hơi. Đặc điểm của các composite nầy là nhẹ và bền chắc. Công ty ô tô GM (Mỹ) dự trù sẽ dùng 500 tấn ống nano/năm trong vòng vài năm tới. Một cơ tính khác của ống nano đang được khảo sát hiện nay là đặc tính làm giảm sốc (shock damping), chống rung [9]. Tính chất rất quan trọng nầy sẽ mang đến những ứng dụng dân sự lẫn quốc phòng.

Điện tính và đặc tính điện tử của ống nano đã thu hút nhiều sự chú ý của các nhà vật lý và thiết kế điện tử vi mạch. Nhờ ở dạng hình ống và các electron tự do pi trong ống, các electron tự do có thể tải điện nhưng ít chịu sự phân tán electron (gọi là ballistic conduction). Sự phân tán electron là nguyên nhân điện trở gây ra sự phát nhiệt thường thấy ở chất bán dẫn hay kim loại. Nói một cách khác, ống nano có khả năng tải điện hữu hiệu vì ít phát nhiệt.

Công nghiệp điện tử được xây dựng và phát triển dựa vào kỹ thuật thu nhỏ. Transistor là một linh kiện chính trong các mạch điện. Phương pháp "từ trên xuống" đã được áp dụng để thu nhỏ transistor có độ to khoảng vài cm ở thời điểm phát minh (năm 1947) cho đến ngày hôm nay thì đến bậc nanometer; vài triệu lần nhỏ hơn.  "Định luật" Moore (Moore's law) [10] cho biết rằng cứ mỗi hai năm mật độ của các transistor được nhồi nhét vào một silicon chip sẽ tăng gấp đôi nhờ vào kỹ thuật chế biến thu nhỏ và đặc tính của silicon. Định luật đã đúng hơn 40 năm qua kể từ năm 1965 và cũng sẽ tiếp tục đúng trong vòng 10 năm tới. Lúc đó đặc tính thu nhỏ của silicon sẽ đến một mức bảo hòa và dừng lại ở một kích thước nhất định nào đó.

Độ nhỏ nhất có thể đạt được của một silicon chip là 180 nm và cũng là giới hạn trong kỹ thuật làm chip hiện nay. "Độ lớn" 180 nm rất nhỏ (nhỏ hơn sợi tóc 500 lần) và hiệu năng tải điện của silicon càng giảm vì càng nhỏ sự phát nhiệt càng cao. Tuy nhiên 180 nm vẫn còn rất to so với đường kính vài nm của ống nano. Ở kích thước nầy ống nano vẫn còn có thể tải điện mà không sợ phát nhiệt. Như vậy, đặc tính tải điện không phát nhiệt và khả năng tạo thành các linh kiện điện tử như diode và transistor của ống nano ở kích thước phân tử chỉ ra một hướng nghiên cứu mới là nano-điện tử (nano-electronics) nối tiếp vai trò thu nhỏ của vi điện tử (micro-electronics) mà silicon đang ở địa vị độc tôn.

Một đặc tính khác của ống nano là sự phát xạ trường (field emission). Khi điện thế được áp đặt vào một đầu của ống nano đầu kia sẽ liên tục phát ra electron [11]. Đã có nhiều vật liệu hoặc trang cụ (thí dụ: ống tia âm cực, cathode ray tube) có đặc tính phát xạ trường nhưng ống nano có thể vận hành ở điện thế thấp, phát xạ trong một thời gian dài mà không bị tổn hại. Áp dụng trực tiếp của phát xạ trường là màn hình TV và vi tính. Đây là một công nghệ mang lại hằng tỉ Mỹ kim mỗi năm. Màn hình mỏng tinh thể lỏng đang thay thế dần các màn hình ống tia âm cực nặng nề, kềnh càng. Ống nano có thể làm màn hình mỏng hơn nữa, rõ nét và dùng điện 10 lần ít hơn. Đặc tính phát xạ trường của ống nano cho thấy khả năng thay thế màn hình tinh thể lỏng trong một tương lai gần mặc dù màn hình nầy hiện rất thông dụng và đang được ưa chuộng. Tập đoàn Samsung (Hàn Quốc) tích cực thương mãi hoá màn hình ống nano.

Ngoài ra, ống nano còn cho nhiều áp dụng khác chẳng hạn dùng trong bộ cảm ứng (sensor) để phát hiện ánh sáng, nhiệt, sóng điện từ hoặc những hóa chất độc hại với độ nhạy rất cao. Ống nano tự thân hoặc kết hợp với polymer dẫn điện để biến chế thành cơ bắp nhân tạo (artificial muscle, actuator). Cơ bắp nhân tạo là một mô phỏng của cơ bắp sinh vật biến đổi điện năng thành cơ năng; khi có một dòng điện chạy qua cơ bắp sẽ cho một tác lực. Cơ bắp nhân tạo là một trong những bộ phận quan trọng tạo thành con robot hoặc hệ thống cơ điện vi mô (micro electromechanical system, MEMS). Nhóm nghiên cứu của giáo sư Gordon Wallace và Geoff Spinks (University of Wollongong, Úc) có những thành quả nổi bật trong lĩnh vực nầy. Ống nano cũng có mặt trong sinh học. Một báo cáo khoa học mới đây cho biết tế bào xương rất tương thích (compatible) với ống nano [12]. Ống nano được sử dụng như giàn giáo (scaffold) để các tế bào xương tăng trưởng và phát triển. Đây là kết quả rất quan trọng có thể triển khai để cách mạng hóa việc ghép và trị liệu xương.

 

*******

 

Trong lĩnh vực áp dụng, ống nano hơn hẳn người anh cả fullerene. Khi những nhà khoa học cùng với các doanh nhân loay hoay tìm kiếm một hướng đi thực dụng cho C60 thì bỗng nhiên thấy kho tàng ống nano hiện ra trước mắt. Quả bóng đá C60 đã đem giải Nobel cho Kroto, Curl và Smalley, nhưng ống nano đang đem đến con người nhiều áp dụng thực tiễn và một cuộc cách mạng khoa học chưa từng có bao trùm tất cả mọi hoạt động kinh tế xã hội mà ở thời điểm phát hiện Sumio Iijima có thể chưa hình dung hết. Sự khám phá fullerene và ống nano carbon đang làm thay đổi toàn diện bộ mặt phát triển khoa học và công nghệ của thế kỷ 21. Cơ tính, điện tính, sự truyền nhiệt và tính dẫn điện đặc biệt của ống nano đưa đến hàng trăm đặc tính hữu dụng khác nhau đã kích thích vô số nghiên cứu cơ bản đa ngành cũng như những nghiên cứu ứng dụng từ vật liệu học đến điện tử học, từ vật lý đến y học.

Những kết quả nghiên cứu đã cho thấy ống nano đang trở thành một bộ phận cấu thành chủ yếu cho các dụng cụ điện tử tương lai. Sự hiện diện của ống nano trong các áp dụng điện tử học đã làm các nhà thiết kế vi mạch phải suy nghĩ lại cơ cấu vận hành của các công cụ máy móc dựa trên silicon chip. Liệu ống nano sẽ bổ sung cho silicon trong tương lai hay thời đại silicon sẽ chấm dứt để nhường bước cho thời đại ống nano? Dù ở kịch bản nào, những linh kiện điện tử sẽ phải thu nhỏ đến thang phân tử. Phương pháp "từ trên xuống" sẽ được thay thế bằng phương pháp "từ dưới lên". Chúng ta sẽ thấy transistor phân tử (molecular transistor), diode phân tử, tụ điện phân tử v.v.... Thời đại phân tử điện tử học (molecular electronics) sẽ xuất hiện với những định luật mới dựa trên cơ học lượng tử và một loạt dụng cụ điện tử thu nhỏ ở kích thước nano. Chúng ta đang vươn tới nền công nghệ nano. Liệu lúc đó ống nano có là một vật liệu chủ yếu như silicon trong ngành vi điện tử hiện tại? Chúng ta hãy chờ xem.