Công nghê Nanô

Công nghê Nanô ?Kích thướcĐịnh nghĩa“Công nghệ nano là một ngành khoa học - kỹ thuật ở quy mô nguyên tử và phân tử - kích thước nanômétNational Nanotechnology Initiative, 2007Nanô mét1 m = 109 nm1 nm = 10-9 mDNA~2-1/2 nmTự nhiênTro, tàn thuốc~ 10-20 µm Nguyên tử SiKhoảng cách ~nmSợi tóc~ 60 – 120 µm wideTề bàobạch cầu~ 2-5 μmKiến ~ 5mmCon ve200 µmATP synthase~10 nm diameter21st Century ChallengeCombine nanoscale building blocks to make novel functional devices, e.g., a photosynthetic reaction center with integral semiconductor storageThe Microworld0.1 nm1 nanometer (nm)0.01 mm10 nm0.1 mm100 nm1 micrometer (mm)0.01 mm10 mm0.1 mm100 mm1 millimeter (mm)1 cm10 mm10-2 m10-3 m10-4 m10-5 m10-6 m10-7 m10-8 m10-9 m10-10 mVisibleThe Nanoworld1,000 nanometers = InfraredUltravioletMicrowaveSoft x-ray1,000,000 nanometers = Nhân tạoThiết bị MEMS10 -100 µmTế bào hồng cầuPhấn hoa Đầu đinh1-2 mmThành lượng tử (48 ntử Cu phân bố trên bề mặt của 1 mũi dò STM (đường kính 14 nm)Ống Nanô 10x nm (điện cực)ống Carbon~1.3 nm Ống nanô (transistor)Office of Basic Energy SciencesOffice of Science, U.S. DOEVersion 03-05-02Kích thướcLịch sử nghiên cứuÝ 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?ợi 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 NiFe trên đế CuẢnh chụp STMLịch 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 nanôSource:Chấm lượng tửNanô carbonHạt nanô huỳnh quangCác sản phẩm ứng dụng công nghệ NanôVải sợiMỹ phẩm, chăm sóc sức khỏeThực phẩmNăng lượngLinh kiệnThiết bịThuốc – dược phẩmHàng tiêu dùngQuốc phòngAn ninhQuân độiCông nghệ NanôChăm sóc sức khỏeLương thực, mỹ phẩmMôi trườngVũ trụQuốc phòng/an ninhHàng tiêu dùngCông nghệ Nanô và đời sốngKinh tếGiáo dụcỨng dụng: hàng không, an ninh, quốc phòngVật 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 hìnhCảm 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 họcCảm biến sinh họcỨng dụng: công nghệ vũ trụ, vệ tinhĐề 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 gianThiết kế các chuỗi sinh học theo các trình tự quá trình sinh học tự nhiênSửa chữa sai hỏng và lắp ráp các chuỗi phần tử sinh học, gien,Chuẩn đoán và điều trị bệnhỨng dụng: y sinhNgành 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 kinhCông nghệ nano chế tạo ra các máy tính siêu nhỏ tiết kiệm năng lượngỨng dụng: ngành điện tửỨng dụng: ngành năng lượngChế 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 liệuNội dung môn họcCông nghệ nanôVật 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 nanôVí dụ: hiệu ứng bề mặtHình 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 tốtChống ướt kémChống ướt hoàn toànTự làm sạch bằng “hiệu ứng lá sen”Ví dụ: hiệu ứng bề mặt và ứng dụngTự nhiênỨng dụng: Kính tự làm sạchLiên kết với bề mặt mạnhLiên kết với bề mặt yếuKính thông minhKính thườngKính tự làm sạchTiO2Kính sinh thái tự làm sạchPhủ 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 bẩnSơn tự làm sạch (sơn nanô), vải tự làm sạch