Một số phƣơng pháp tổng hợp vật liêu nano và ứng dụng của vật liệu nano

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật trong vài thập niên trở lại đây,
việc tổng hợp và nghiên cứu các tính chất của vật liệu nano đang thu hút sự
chú ý của nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước. Điều này xảy ra là do
vật liệu nano có tổ hợp các tính chất mới rất khác với các vật liệu khối thông
thường cùng thành phần hoá học.
Thực vậy, nhà hóa học nổi tiếng Richard Smalley, giải thưởng Nobel,
nói rằng: “Hãy đợi đấy! tưong lai sắp tới sẽ hết sức tuyệt vời. Chúng ta có thể
tạo ra mọi thứ khác nhau có kích thước nhỏ nhất đến từng nguyên tử. Các vật
liệu nano đó sẽ làm cách mạng nền công nghiệp và cuộc sống của chúng ta”.
Những thuộc tính mới lạ của vật liệu nano là do hiệu ứng kích thước
hoặc hiệu ứng “khép kín” tạo ra. Cho đến nay, người ra vẫn chưa hiểu hết các
qui luật tác động trong các hệ nano. Nhưng chắc chắn rằng, các định luật vật
lý, cơ học, hóa học,..trong các hệ vĩ mô (vật liệu khối) và trong các hệ vi mô
(nguyên tử, phân tử) sẽ không áp dụng được cho hệ nano. Sự khác nhau đó đã
tạo ra những tính chất đặc biệt của vật liệu nano.
Cho đến nay, người ta đã tìm ra nhiều dạng vật liệu nano có cấu trúc,
thành phần hóa học,.. khác nhau được ứng dụng rất hiệu quả trong nhiều lĩnh
vực như vật lý, hóa học, sinh học, y học,.. Đối với hóa học, vật liệu cacbon
nano là một trong các đối tượng được quan tâm nghiên cứu trong vài thập kỉ
qua và hiện nay.
Ngày nay, để điều chế vật liệu nano người ta thường sử dụng các phương
pháp cơ bản như: phương pháp kết tinh cryochemical, phương pháp cơ hoá,
phương pháp thuỷ nhiệt, phương pháp điện hoá, ... Phương pháp hóa học điều

Trang 1


chế vật liệu từ oxit ngày nay được coi là chiếm ưu thế do đảm bảo được tính
đồng nhất hóa học và hoạt tính cao của bột ferrite tạo thành. Trong đó phương

pháp đồng kết tủa các cấu tử từ dung dịch lỏng của chúng đơn giản, đảm bảo
được tính đồng nhất hoá học và thân thiện với môi trường.
Từ những nguyên nhân kể trên chúng tôi chọn đề tài “ Tổng quan một số
phương pháp tổng hợp vật liệu nano”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Hiểu được một số loại vật liêu nano và ứng dụng của nó.
Tìm hiểu một số phương tổn hợp vật liệu nano.

Trang 2


NỘI DUNG
Chƣơng 1. Cơ sở lý thuyết
1.1. Khái niệm
Trong khoảng hai thập niên gần đây, trong khoa học xuất hiện một dãy
các từ mới gắn liền với hậu tố “nano”: cấu trúc, công nghệ, vật liệu, hoá học,
vật lý, cơ học, công nghệ sinh học, hiệu ứng kích thước,.. v.v. Người ta đã
công bố hàng loạt các bài báo, các công trình khoa học, các tạp chí và tổ
chức nhiều hội nghị, hội thảo gắn liền với chủ đề công nghệ.

Hình 1.1. Mô tả kích thước hạt nano
Xuất hiện nhiều trung tâm, viện nghiên cứu, tổ bộ môn, khoa, chuyên
nghành về công nghệ và vật liệu. Chữ “nano”, gốc Hy Lạp, được gắn vào
trước các đơn vị đo để tạo ra đơn vị ước giảm đi 1tỉ lần (10-9). 1nm=10-9m
(Hình1.1).
Khoa học nghiên cứu về hạt nano đã và đang được quan tâm do chúng
có tính chất vật lý, hoá học và nhiều ứng dụng khác đặc biệt hơn so với khi
nghiên cứu về hạt micro.

Trang 3

- Khoa học nano: là ngành khoa học nghiên cứu về các hiện tượng và sự
can thiệp (manipulation) vào vật liệu tại các quy mô nguyên tử, phân tử. Tại
các quy mô đó, tính chất của vật liệu khác hẳn với tính chất của chúng tại các
quy mô lớn hơn nhiều.
- Công nghệ nano: là tổ hợp các quá trình chế tạo ra vật liệu, các
thiết bị máy móc và các hệ kỹ thuật mà chức năng của chúng được xác định
bởi cấu trúc, tức là đơn vị cấu trúc có kích thước từ 1 đến 100 nm. Công
nghệ xuất hiện trên cầu nối của một số ngành khoa học (hoá học, vật lý, cơ
học, khoa học vật liệu, sinh học và nhiều lĩnh vực khác của khoa học), ngày
càng đi sâu vào nhiều lĩnh vực hiện đại của khoa học và kỹ thuật và thông
qua chúng, nó đi vào đời sống của chúng ta.
- Vật liệu nano: là đối tượng của hai lĩnh vực là khoa học nano và công
nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau. Kích thước của vật liệu nano
trải một khoảng khá rộng, từ vài nm đến vài trăm nm. Về trạng thái của vật
liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái: rắn, lỏng và khí.
Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu
rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí.
Thông thường vật liệu nano được phân ra thành nhiều loại, phụ thuộc
vào hình dạng, cấu trúc của vật liệu và kích thước của vật liệu v.v...

Trang 4


Hình 2.2 . Phân loại vật liệu theo số chiều
Về mặt cấu trúc thì vật liệu nano được phân r a thành bốn loại: vật
liệu nano không chiều (0D), một chiều (1D), hai chiều (2D) và ba chiều (3D)
(hình 1.2).


Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước, không

còn chiều tự do nào cho điện tử)
Ví dụ : đám nano, hạt nano v.v..


Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích

thước nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù).
Ví dụ: dây nano, ống nano v.v...


Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích

thước nano, hai chiều tự do.
Ví dụ: màng mỏng, v.v...

Trang 5




Vật liệu nano ba chiều là vật liệu dạng khối được cấu tạo từ các hạt

tinh thể. Vật liệu có cấu trúc nano hay composite trong đó chỉ có một phần
của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có không chiều, một
chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.
Ngoài ra để phân biệt được các dạng vật liệu nano người ta còn dựa
vào sự khác nhau về ứng dụng của chúng:



Vật liệu nano kim loại.



Vật liệu nano bán dẫn.



Vật liệu nano từ tính.



Vật liệu nano sinh học.

1.2. Ứng dụng
1.2.1. Trong công nghiệp
Hiện nay, các tập đoàn sản xuất điện tử đã bắt đầu đưa công nghệ
nano vào ứng dụng, như năm 2008, Trung tâm Nghiên cứu Nokia hợp tác
với trường Đại học Cambridge (Anh) phát triển một thiết bị điện thoại sử
dụng công nghệ nano gọi là Morph. Morph là một thiết bị linh hoạt có khả
năng thay đổi hình dạng tùy ý thích của người sử dụng.

Hình 1.3. Điện thoại Morph
Trang 6


1.2.2. Trong Y sinh
- Phân tách và chọn lọc tế bào: Trong y sinh học, người ta thường

xuyên phải tách một loại thực thể sinh học nào đó ra khỏi môi trường của
chúng để làm tăng nồng độ khi phân tích hoặc cho các mục đích khác. Các
hạt nano từ tính được bao phủ bởi các chất hoạt hóa tương tự các phân tử
trong hệ miễn dịch đã có thể tạo ra các liên kết với các tế bào hồng cầu, tế
bào ung thư phổi, vi khuẩn, tế bào ung thư đường tiết niệu và thể golgi. Quá
trình phân tách được thực hiện nhờ một gradient từ trường ngoài. Từ trường
ngoài tạo một lực hút các hạt từ tính có mang các tế bào được đánh dấu. Các
tế bào không được đánh dấu sẽ không được giữ lại và thoát ra ngoài.
- Dẫn truyền thuốc: Một trong những nhược điểm quan trọng nhất của
hóa trị liệu đó là tính không đặc hiệu. Khi vào trong cơ thể, thuốc chữa bệnh
sẽ phân bố không tập trung nên các tế bào mạnh khỏe bị ảnh hưởng do
tác dụng phụ của thuốc. Chính vì thế việc dùng các hạt từ tính như là hạt
mang thuốc đến vị trí cần thiết trên cơ thể (thông thường dùng điều trị các
khối u ung thư) đã được nghiên cứu từ những năm 1970. Những ứng dụng
này được gọi là dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính. Có hai lợi ích cơ bản là:
thu hẹp phạm vi phân bố của các thuốc trong cơ thể nên làm giảm tác dụng
phụ của thuốc và giảm lượng thuốc điều trị. Hạt nano từ tính có tính tương
hợp sinh học được gắn kết với thuốc điều trị. Lúc này hạt nano có tác dụng
như một hạt mang. Thông thường hệ thuốc/hạt tạo ra một chất lỏng từ và
đi vào cơ thể thông qua hệ tuần hoàn. Khi các hạt đi vào mạch máu, người
ta dùng một gradient từ trường ngoài rất mạnh để tập trung các hạt vào
một vị trí nào đó trên cơ thể. Một thanh nam châm bên ngoài rất mạnh tạo ra
một gradient từ trường kéo các hạt nano từ tính gắn với thuốc đến vị trí
mong muốn. Ở đó quá trình nhả thuốc diễn ra làm cho hiệu quả sử dụng
thuốc được tăng lên nhiều lần.

Trang 7


- Đốt nhiệt từ: Phương pháp đốt các tế bào ung thư bằng từ trường

ngoài mà không ảnh hưởng đến các tế bào bình thường là một trong những
ứng dụng quan trọng khác của hạt nano từ tính. Một trong những nghiên cứu
đầu tiên về đốt nhiệt từ xuất hiện từ năm 1957. Nguyên tắc hoạt động là các
hạt nano từ tính có kích thước từ 20 - 100 nm được phân tán trong các mô
mong muốn sau đó tác dụng một từ trường xoay chiều với tần số 1,2 MHz
bên ngoài đủ lớn về cường độ và tần số để làm cho các hạt nano hưởng ứng
mà tạo ra nhiệt nung nóng những vùng xung quanh. Nhiệt độ khoảng 42°C
trong khoảng 30 phút có thể đủ để giết chết các tế bào ung thư trong khi các
tế bào thường vẫn an toàn.
1.2.3. Tính hấp phụ ion kim loại nặng của vật liệu nano
Nhờ tồn tại với kích thước nano nên các vật liệu có độ rỗng xốp, diện
tích bề mặt, điện tích hấp phụ vô cùng lớn nhờ đó mà tăng lực hấp phụ lôi kéo
các hạt vật chất ô nhiễm bám dính trên các lỗ mao quản của vật liệu hấp phụ.

Trang 8


Chƣơng 2. Một số phƣơng pháp tổng hợp vật liêu nano
Hiện nay vật liệu nano được tổng hợp chủ yếu bằng 4 phương pháp sau:
2.1. Phƣơng pháp hóa ƣớt (wet chemical)
Bao gồm các phương pháp chế tạo vật liệu dùng trong hóa keo (colloidal
chemistry), phương pháp thủy nhiệt, sol-gel, và kết tủa. Theo phương pháp
này, các dung dịch chứa ion khác nhau được trộn với nhau theo một tỷ phần
thích hợp, dưới tác động của nhiệt độ, áp suất mà các vật liệu nano được kết
tủa từ dung dịch. Sau các quá trình lọc, sấy khô, ta thu được các vật liệu nano.
Ưu điểm của phương pháp hóa ướt là các vật liệu có thể chế tạo được rất
đa dạng, chúng có thể là vật liệu vô cơ, hữu cơ, kim loại. Đặc điểm của
phương pháp này là rẻ tiền và có thể chế tạo được một khối lượng lớn vật liệu.
Nhưng nó cũng có nhược điểm là các hợp chất có liên kết với phân tử nước có
thể là một khó khăn, phương pháp sol-gel thì không có hiệu suất cao.

VD1: TỔNG HỢP, CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CÁC HẠT NANO
TỪ MFe2O4 (M = Zn, Mn, Fe, Co, Ni)

BẰNG CÁC PHƢƠNG PHÁP

HÓA HỌC ƢỚT (hội nghị vật lý chất rắn toàn quốc lần thứ 5 – Vũng
Tàu 2007)
(Phương Thị Út; Nguyễn Huy Nghiệp; Bùi Doãn Huấn; Lê Huy Thiêm;
Nguyễn Hạnh; Huỳnh Đăng Chính – Khoa CN Hóa, Trường ĐHBKHN
Dương Thế Bảo; Nguyễn Châu; Hoàng Nam Nhật – Trung Tâm Khoa
Học Vật Liệu, Trường ĐHKHTN
VD2: Lâm Thị Kiều Giang (2011), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano
thấp chiều trên nền yttri, ziriconi và tính chất quang của chúng”, Luận án

Trang 9


Tiến sĩ Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã chế tạo thành công các
hạt nano Y2 O3 và ZrO2 với kích thước nhỏ (5-15 nm).
VD3: TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO YFeO3 BẰNG PHƢƠNG
PHÁP SOL– GEL VÀ ĐỒNG KẾT TỦA (Khóa Luận TN: Phan Thị Kiều
Liên – ĐHSPTPHCM)
- Phƣơng pháp sol – gel: được thực hiện theo quy trình sau:
Dung dịch (hợp chất hữu cơ + H2O) → Sol (dung dịch keo lỏng) → gel
(dung dịch keo đặc) → tinh thể bột Xerogel (keo khô).
Quá trình tạo sol bao gồm sự hòa tan các ion kim loại hoặc các oxit kim
loại kiềm, các muối kim loại hữu cơ trong dung môi rượu, hoặc các muối kim
loại vô cơ trong dung môi nước tạo thành thể huyền phù, sol sẽ hình thành khi
các huyền phù trở nên chất keo lỏng. Sol sau đó chuyển đổi thành gel thông
qua sự ngưng tụ. Gel sấy khô sẽ chuyển thành xerogel, nhằm tách nước và

nhiệt phân các chất hữu cơ. Giai đoạn tiếp theo là nung xerogel ta được tinh
thể bột. Các tinh thể bột thu được là các hạt nano.
Tiến hành: Cân 1.5167g YCl3.6H2O cộng với 2.0199g muối
Fe(NO3)3.9H20 sau đó hòa tan vào 20 ml nước cất. Thêm 3.9030g acid
citric đã hòa tan vào dung dịch trên. Hỗn hợp được trộn đều và ổn định nhiệt
ở nhiệt độ 60oC, pH của dung dịch được điều chỉnh từ 6-7 bằng dung dịch
NH3 25 % loãng.
Sau khoảng 10 phút, cho 500ml nước cất, hỗn hợp được khuấy đều
và gia nhiệt ở 80oC và pH được hiệu chỉnh là 6-7. Lúc này dung dịch có
màu vàng, sau khoảng 2 - 3 giờ dung dịch trên sẽ mất nước dần, ta thu được
gel có màu vàng hơi ngã xanh. Tiếp tục gia nhiệt ta sẽ thu được bột có màu

Trang 10


vàng sẫm. Mẫu chất trên được nung ở các nhiệt độ khác nhau 750oC, 850oC,
1000oC trong 2 giờ.

Hình 2.1.Sơ đồ thực nghiệm tổng hợp vật liệu YFeO3 theo phương pháp
sol-gel
- Phƣơng pháp đồng kết tủa: Tổng hợp 0,01 mol YFeO3
Các chất ban đầu được sử dụng là YCl3·6H2O, Fe(NO3)3·9H2O. Tác
nhân kết tủa các cation Fe3+ và Y3+ là dung dịch nước amoniac.
Hòa tan 4,0398g muối Fe(NO3)3.9H2O và 3,0334g muối YCl3.6H2O

Trang 11


vào 20ml nước cất, cho 20 ml hỗn hợp muối trên vào 500 ml nước cất đang
sôi. Sau khi đã cho hết lượng muối trên trong vòng 20 phút, ta tiếp tục khuấy

đều trên máy khuấy từ thêm 10 phút nữa, lúc này dung dịch có màu nâu đỏ.
Để nguội hệ trên đến nhiệt độ phòng. Sau đó, nhỏ từ từ 20ml dung dịch NH3
(6ml dung dịch NH3 25% cộng 14ml nước cất) vào hệ trên, lượng NH3 cho
vào phải kết tủa hoàn toàn các cation. Kết tủa ở trên được lọc cẩn thận bằng
máy lọc và để khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng (2-3 ngày). Mẫu chất trên được
nung ở các nhiệt độ khác nhau 750oC, 850oC, 950oC trong 1 giờ 30 phút.

Hình 2.2. Sơ đồ thực nghiệm tổng hợp vật liệu YFeO3 theo phương
pháp đồng kết tủa

Trang 12


2.2. Phƣơng pháp cơ học (mechanical)
Dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu thể khối với tổ chức
hạt thô thành cỡ hạt kích thước nano. Đây là các phương pháp đơn giản, rẻ
tiền nhưng rất hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu với kích thước
khá lớn (ứng dụng làm vật liệu kết cấu).
Trong phương pháp nghiền, vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn với những
viên bi được làm từ các vật liệu rất cứng và đặt trong một cái cối. Máy
nghiền có thể là nghiền lắc, nghiền rung hoặc nghiền quay (còn gọi là nghiền
kiểu hành tinh). Các viên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ bột đến kích
thước nano

Hình 2.3.Thiết bị nghiền bi tạo hạt nano, mô tả hoạt động của thiết bị
Kết quả thu được là vật liệu nano không chiều (các hạt nano). Phương
pháp biến dạng được sử dụng với các kỹ thuật đặc biệt nhằm tạo ra sự biến
dạng cực lớn (có thể >10) mà không làm phá huỷ vật liệu, đó là các phương
pháp SPD điển hình. Nhiệt độ có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào từng
trường hợp cụ thể. Nếu nhiệt độ gia công lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại thì

được gọi là biến dạng nóng, còn ngược lại thì được gọi là biến dạng nguội.
Kết quả thu được là các vật liệu nano một chiều (dây nano) hoặc hai chiều

Trang 13


(lớp có chiều dày nm). Ngoài ra, hiện nay người ta thường dùng các phương
pháp quang khắc để tạo ra các cấu trúc nano.

Hình 2.4. Nguyên lý kỹ thuật nghiền bi
Ví dụ: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Hải, “Chế tạo hạt nano oxit sắt từ
tính”, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội. Tác giả
đã chế tạo thành công các hạt oxit sắt từ với kích thước khoảng từ 30-100 nm
bằng phương pháp nghiền.
Phương pháp cơ học có ưu điểm là đơn giản, dụng cụ chế tạo không đắt
tiền và có thể chế tạo với một lượng lớn vật liệu.
Tuy nhiên nó lại có nhược điểm là các hạt bị kết tụ với nhau, phân bố
kích thước hạt không đồng nhất, dễ bị nhiễm bẩn từ các dụng cụ chế tạo và
thường khó có thể đạt được hạt có kích thước nhỏ. Phương pháp này thường
được dùng để tạo vật liệu không phải là hữu cơ như là kim loại.
2.3. Phƣơng pháp bốc bay
Bộ phận chính của các thiết bị bay bốc nhiệt là một buồng chân
không được hút chân không cao, nhờ các bơm chân không (bơm khuếch tán
hoặc bơm phân tử...). Người ta dùng một thuyền điện trở (thường làm bằng
các vật liệu chịu nhiệt và ít tương tác với vật liệu, ví dụ

Trang 14


như vonphram, tantan, bạch kim...) đốt nóng chảy các vật liệu nguồn, và sau

đó tiếp tục đốt sao cho vật liệu bay hơi.
Vật liệu bay hơi sẽ ngưng đọng lên các đế được gắn vào giá phía trên.
Đôi khi đế còn được đốt nóng (tùy theo mục đích tạo màng tinh thể hay vô
định hình...) để điều khiển các quá trình lắng đọng của vật liệu trên màng.
Chiều dày của màng thường được xác định trực tiếp trong quá trình chế tạo
bằng biến tử thạch anh. Khi màng bay hơi sẽ bám lên biến tử đặt cạnh đế,
biến thiên tần số dao động của biến tử sẽ tỉ lệ với chiều dày của màng bám
vào biến tử.

Phương pháp này áp dụng hiệu quả để chế tạo màng mỏng hoặc lớp bao
phủ bề mặt tuy vậy người ta cũng có thể dùng nó để chế tạo hạt nano bằng
cách cạo vật liệu từ đế. Tuy nhiên phương pháp này không hiệu quả lắm để có
thể chế tạo ở quy mô thương mại.
2.4. Phƣơng pháp hình thành từ pha khí (gas-phase)

Trang 15


Gồm các phương pháp nhiệt phân (flame pyrolysis), nổ điện (electroexplosion), đốt laser (laser ablation), bốc bay nhiệt độ cao, plasma. Nguyên
tắc của các phương pháp này là hình thành vật liệu nano từ pha khí. Nhiệt
phân là phương pháp có từ rất lâu, được dùng để tạo các vật liệu đơn giản như
carbon, silicon. Phương pháp đốt laser thì có thể tạo được nhiều loại vật liệu
nhưng lại chỉ giới hạn trong phòng thí nghiệm vì hiệu suất của chúng thấp.
Phương pháp plasma một chiều và xoay chiều có thể dùng để tạo rất nhiều vật
liệu khác nhau nhưng lại không thích hợp để tạo vật liệu hữu cơ vì nhiệt độ của
nó có thể đến 900oC. Phương pháp hình thành từ pha khí dùng chủ yếu để tạo
lồng carbon (fullerene) hoặc ống carbon, rất nhiều các công ty dùng phương
pháp này để chế tạo mang tính thương mại.
VD: TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO CARBON DẠNG ỐNG VÀ
SỢI (CNT VÀ CNF) BẰNG PHƢƠNG PHÁP KẾT TỤ HÓA HỌC

TRONG PHA HƠI (CVD)
NGUYỄN ĐÌNH LÂM - Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng
HUỲNH ANH HOÀNG - Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học và
Công nghệ, Sở Khoa học và Công nghệ Tp. Đà Nẵng
(2)

(1)

(3)

(7)
(4)
(5)
(6)
Trang 16


Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý của quá trình tổng hợp vật liệu nanocacbon
bằng phương pháp phân huỷ xúc tác các hợp chất chứa cacbon gồm có: (1):
các bình khí nguyên liệu, (2): Bộ giãn nở áp suất và áp kế, (3): Thiết bị điều
khiển lưu lượng, (4): Lò nung có chương trình nhiệt độ, (5) Thiết bị phản
ứng bằng quartz, (6) Bình sục khí, (7) Máy sắc ký khí.
Được phát hiện vào giữa những năm 80 của thế kỷ 20, các hợp chất
của Fullerènes là dạng đồng hình thứ 3 của graphit. Đó là những phân tử
được tạo thành từ các nguyên tử carbon có khả năng tạo nên các khung cầu
kín. Hợp chất được biết đến nhiều nhất là C60 trong đó một nguyên tử
carbon sẽ nằm ở một trong 60 đỉnh của một đa diện. Nếu tiếp tục phát triển
các phân tử này, chúng ta có thể chuyển được từ dạng gần cầu của chúng
thành dạng gần hình ống, đó là các carbon nanotube. Các ống rỗng này
được tạo thành từ các tấm graphit cuốn quanh nó và được đóng ở hai đầu

bằng các bán fullerènes đã được phát hiện đầu tiên bởi Iijima bằng phương
pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Tác giả này cũng đã quan sát thấy sự
tạo thành carbon nanotube đa lớp được tạo thành do nhiều ống nano carbon
lồng vào nhau. Carbon nanotube như vậy thường tồn tại dưới hai dạng:
đơn lớp (Single Wall Nanotube-SWNT) v à đ a lớp (Multi Wall NanotubeMWNT).

Trang 17


KẾT LUẬN
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện tiểu luận này chúng tôi cũng đã
tìm hiểu các thông tin về công nghệ nano và vật liệu nano. Đồng thời tìm
hiểu các phương pháp tổng hợp vật liệu nano như: phương pháp hóa ướt,
phương pháp cơ học, phương pháp bốc bay, phương pháp hình thành từ pha
khí. Đặc biệt, biết được rất nhiều ứng dụng to lớn của vật liệu nano trong khoa
học công nghệ, nhất là trong y học. Từ đó giúp nhiều hữu ích cho chúng tôi
khi làm luận văn tốt nghiệp sau này.
Các phương pháp kể trên được gom thành hai phương pháp: Phương
pháp từ trên xuống (top down) và phương pháp từ dưới lên (bottom up)
- Phương pháp từ trên xuống: dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến
vật liệu thể khối với tổ chức hạt thô thành cỡ hạt kích thước nano. Đây là các
phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng rất hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều
loại vật liệu với kích thước khá lớn (ứng dụng làm vật liệu kết cấu). Trong
phương pháp nghiền, vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn với những viên bi
được làm từ các vật liệu rất cứng và đặt trong một cái cối. Máy nghiền có thể
là nghiền lắc, nghiền rung hoặc nghiền quay (còn gọi là nghiền kiểu hành
tinh). Các viên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ bột đến kích thước nano.
- Phương pháp từ dưới lên: hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử
hoặc ion. Phương pháp từ dưới lên được phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh
động và chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Phần lớn các vật liệu nano mà

chúng ta dùng hiện nay được chế tạo từ phương pháp này. Phương pháp hóa
học có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà người ta
phải thay đổi kỹ thuật chế tạo cho phù hợp. Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể
phân loại các phương pháp chế tạo từ dưới lên thành hai loại: hình thành vật
liệu nano từ pha lỏng (phương pháp kết tủa, sol-gel,...) và từ pha khí.

Trang 18


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.

Lâm Thị Kiều Giang (2011), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano thấp
chiều trên nền yttri, ziriconi và tính chất quang của chúng”, Luận án
Tiến sĩ Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam-Hà
Nội.

2. Đỗ Thị Anh Thư (2011), “Chế tạo và nghiên cứu các tính chất của cảm
biến nhạy hơi cồn trên cơ sở vật liệu oxit perovskit”, Luận án Tiến sĩ,
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
3. TS. Phan Thị Hoàng Oanh, “Chuyên đề Phân tích cấu trúc vật liệu vô
cơ”, Trường Đại học Sư phạm TP. HCM.
4.

Hoàng Triệu Ngọc (2010), “Khảo sát các điều kiện tổng hợp bột nano
YFeOR3R”, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Sư phạm TP. HCM.

5. Nguyễn Đình Lâm, Huỳnh Anh Hoàng - Tạp chí khoa học và công nghệ,
Đại học Đà Nẵng - số 6(29).2008
6. Lưu Minh Đại, Nguyễn Xuân Dũng, “Tổng hợp perovskit LaMnOR3R

bằng phương pháp đốt cháy gel ở nhiệt độ thấp”, Tạp chí Hóa học,
T.48(1), trang 18-23, 2010.
7. Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung, “Chế tạo và nghiên
cứu tính chất từ của các hạt nano FeR3ROR4R ứng dụng trong y sinh
học”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ
23, trang 231-237, 2007.
8. Phương Thị Út; Nguyễn Huy Nghiệp; Dương Thế Bảo; Bùi Doãn Huấn;
Lê Huy Thiêm; Nguyễn Hạnh; Nguyễn Châu; Hoàng Nam Nhật; Huỳnh

Trang 19


Đăng Chính, Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa học Vật liệu toàn quốc
lần thứ 5, Vũng Tàu 12-14/11/2007
9.

Nguyễn Minh Tuấn, Nguyễn Thị Thuỷ, Đặng Lê Minh, Nguyễn Phú
Thùy, “Tính chất điện của hợp chất Perovskite lưỡng nguyên tố đất
hiếm (LaR1-xRYRxR) FeOR3R”, Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa
học Vật liệu toàn quốc lần thứ 6 (SPMS-2009), trang 052, Đà Nẵng
8-10/11/2009.

10. Nguyễn Xuân Lập (5/2012), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano
Y0.8La0.2FeO3 bằng phương pháp đồng kết tủa”, khóa luận tốt nghiệp,
ĐHSPTPHCM.
11. Nguyễn Thị Anh (2009), “Phân tích lượng nhỏ các nguyên tố đất
hiếm trong lớp mạ hợp kim Ni- Zn”, Luận văn Thạc sỹ, Đại học Khoa
học Tự nhiên, Hà Nội.
12. Huỳnh Anh Hoàng, “Nghiên cứu, tổng hợp, đặc trưng và một số ứng
dụng của vật liệu cacbon nano ống bằng phương pháp xúc tác lắng

đọng hóa học pha hơi khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) Việt Nam”, Luận án
Tiến sĩ - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
13. Phan Thị Kiều Liên (5/2012), “Tổng hợp vật liệu nano YFeO3 bằng
phương pháp sol-gel và đồng kết tủa”, khóa luận tốt nghiệp,
ĐHSPTPHCM.
14.

Đinh Xuân Lộc, “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano YVO4:Eu3+;
CePO4:Tb3+ và khảo sát tính chất quang của chúng, Viện khoa học vật
liệu - Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Niệt Nam.

Trang 20