Tìm hiểu ứng dụng của nano vàng bạc

MỤC LỤC


I

Ứng dụng của nano vàng:
1. Tìm hiểu chung về nano vàng:

-

Vàng (Au) là nguyên tố kim loại đứng ở vị trí thứ 79 trong bảng tuần hoàn hoá
học, có giá trị vô cùng to lớn trong cuộc sống của con người từ xưa tới nay, được
coi là “Vua của các kim loại”. Ngày nay, khi khoa học công nghệ phát triển thì
vàng có thêm ứng dụng mới trong thực tiễn đó là: Nano vàng.

Trang 2


-

Các phân tử Nano vàng hiện được coi là thiên đường nghiên cứu mới cho các nhà
khoa học. Điều đó được thể hiện rất rõ qua việc hơn 130 nhà khoa học vừa mới
đến Paris để tham gia vào nhóm công tác ngiên cứu có tên là Au–Nano (Nano–
Vàng). Đây là một tập hợp bao gồm 40 nhóm nghiên cứu thuộc các lĩnh vực khác

-

nhau: sinh học, hoá học, vật lý và thậm chí có cả đại diện của giới công nghiệp.
Ngoài ra nano vàng có rất nhiều ứng dụng như: ứng dụng trong xử lý môi trường,
ứng dụng trong xử lý nước, ứng dụng trong sinh học và y học,…
2. Ứng dụng của nano vàng:

a. Ứng dụng trong xử lý môi trường:

-

Hiện nay, một thách thức lớn về mặt môi trường là tình trạng ô nhiễm thủy ngân ở
nhiều nơi trên thế giới. Thủy ngân là chất có độc tính cao, thường có mặt trong các
mỏ khoáng chất trên khắp thế giới. Mỗi năm, có khoảng 150 tấn thủy ngân bị thải
vào khí quyển, trong đó 1/3 là từ khí thải của các lò hơi đốt than. Nhiễm độc thủy
ngân có thể gây ra một số căn bệnh như bệnh alzheimer, chứng tự kỷ,... Cục Bảo
Trang 3


vệ Môi trường Mỹ (EPA) đã đặt ra những giới hạn nghiêm ngặt về phát thải thủy
ngân ở nồi hơi của các nhà máy điện. Nhiệm vụ cấp bách hiện nay là tìm ra giải
-

pháp để ngăn chặn có hiệu quả sự phát tán thủy ngân vào khí quyển.
Một vấn đề nghiêm trọng khác là tình trạng ngộ độc khí CO. Theo thống kê, mỗi
năm tại Mỹ có hơn 4000 người bị ngộ độc khí CO, trong đó 10% các trường hợp

-

dẫn đến tử vong.
Theo nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Công nghệ năng lượng quốc gia Mỹ
(NETL), các hạt nano vàng có thể xúc tác quá trình oxy hóa thủy ngân để thu giữ
hơi thủy ngân. Những thí nghiệm quy mô lớn hiện đang thực hiện tại một số nhà

-

máy điện của Mỹ.

Các nhà khoa học cũng đã chứng minh rằng, các hạt nano vàng có thể tham gia
phản ứng oxy hóa CO ở nhiệt độ thấp để tạo thành CO 2. Trên thực tế, nhiều nhân
viên cứu hỏa và thợ mỏ đã sử dụng mặt nạ phòng hơi độc có chứa xúc tác nano
vàng để tránh ngộ độc khí CO.
b. Ứng dụng trong xử lý nước

-

Nguồn nước trên thế giới phân bố không đều, ngày càng cạn kiệt và chất lượng
suy giảm do nhiễm mặn hoặc nhiễm các hóa chất như các chất thải công nghiệp,
các kim loại nặng, thuốc trừ sâu và các chất hữu cơ halogen hóa. Đó là những hóa
chất phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới và điều này đồng nghĩa với việc hiện nay có
hàng triệu người đang có nguy cơ tiếp xúc với nước uống bị ô nhiễm.

-

Những năm gần đây, vai trò của các hạt nano vàng đã thu hút được sự quan tâm
đặc biệt. Ngoài khả năng oxy hóa thủy ngân trong các khí thải, các hạt nano vàng
còn là những chất hấp phụ hiệu quả để loại bỏ một lượng lớn thủy ngân ra khỏi
các nguồn nước.

-

Một bước đột phá mới đây trong công nghệ xử lý nước là việc phát triển các hạt
nano lưỡng kim vàng - palađi có hoạt tính xúc tác cao, có khả năng phân hủy các
hợp chất hydrocacbon clo hóa, chẳng hạn tri-cloetan (TCE). TCE là chất tẩy dầu
mỡ được dùng trong các ngành công nghiệp điện tử, sản xuất xe ô tô và cũng
Trang 4

thường được sử dụng trong sản xuất hóa chất. Tuy nhiên, TCE ảnh hưởng nghiêm
trọng đến sức khỏe con người, có thể làm tổn thương gan, ảnh hưởng đến thai nhi
và gây ung thư.
-

Ở nhiệt độ phòng và khi có mặt xúc tác palađi, hydro có khả năng phân hủy TCE
và các hợp chất clo hóa trong nước:
CHCI = CCl2 + 4 H2 -> CH3CH3 + 3HCI

-

Nhưng do giá thành cao nên xúc tác palađi vẫn chưa được sử dụng phổ biến.

-

Để giải quyết vấn đề này, một nhóm nghiên cứu người Mỹ đã phủ palađi lên các
hạt nano vàng. Mặc dù vàng đắt hơn palađi nhiều nhưng bù lại hợp kim này có khả
năng xúc tác các phản ứng hóa học tốt hơn hai bậc so với palađi. Hơn thế nữa, việc
sử dụng vàng có thể ngăn ngừa được hiện tượng ngộ độc xúc tác.
c. Ứng dụng trong y học:

-

Các phân tử Nano vàng có đặc tính tự phát nhiệt dưới tác dụng của bức xạ laser.
Đặc tính này có thể được sử dụng luân phiên hay bổ sung cho liệu pháp tia X trong

-

chữa trị một số bệnh ung thư.
Các nhà khoa học tại viện nghiên cứu Max-Planck nghiên cứu sự phá huỷ của các

mô khoẻ mạnh bằng cách sử dụng những viên thuốc trị ung thư bên trong khối u.
Để đưa những chất này vào đúng vị trí, các nhà khoa học đã tạo ra những viên
nhộng rất nhỏ với kích thước vài Nanomet. Vỏ ngoài viên nhộng được cấu tạo bởi
nhiều lớp polyme rất mỏng đặt lên nhau, cho phép chúng vượt qua dễ dàng lớp
màng bên ngoài màng tế bào. Trên bề mặt viên nhộng là những phân tử Nano
được sử dụng từ những nguyên tử vàng và bạc. Khi đã hấp thụ vào những tế bào
trong khối u, viên nhộng sẽ di chuyển bằng tia hồng ngoại. Sức nóng này sẽ đẩy
những phân tử vàng và bạc di chuyển khiến viên nhộng vỡ ra và phá vỡ kết cấu
những tế bào ác tính.

Trang 5


-

Hiện các nghiên cứu trên chuột đã chứng minh được tính hiệu quả của công nghệ
này.
d. Ứng dụng trong sinh học:

-

Ở trạng thái phân tử Nano, vàng cũng có khả năng cố định các nguyên tử sinh học
(kháng nguyên và kháng thể). Vì vậy, các phân tử vàng có thể sử dụng trong rất
nhiều xét nghiệm sinh học hay chuẩn đoán y khoa.
e. Triển vọng của nano vàng tương lai:

-

Giá trị khoa học của vàng vẫn đang tiếp tục được khám phá. Những thành tựu của
công nghệ nano vàng đang mở ra những hướng nghiên cứu mới đầy thú vị về kim

loại này. Trong những năm gần đây, số lượng các bài báo và công trình liên quan
đến việc ứng dụng các hạt nano vàng liên tục tăng và hiện lên đến hàng nghìn
công trình mỗi năm. Những nghiên cứu này cũng đã mang lại những thành quả
thực tế bước đầu.
f. Tổng kết:

-

Tất cả những ứng dụng trên đây còn cần rất nhiều năm nghiên cứu, kiểm chứng
lại, đặc biệt để phát triển những lý thuyết về Nano vàng. Người ta đã biết cách chế
tạo các phân tử này nhờ vào sự bốc hơi của vàng trong dung dịch vàng ở môi
trường chân không. Ngoài ra cũng có thể tách thành phân tử Nano vàng bằng siêu
thanh, chiếu xạ hay thông qua phản ứng hoá học, rất phù hợp với sản xuất trong
công nghiệp.

I.

Ứng dụng của nano bạc:
1. Tìm hiểu chung về nano bạc:

-

Nano bạc là những hạt siêu nhỏ được đo bằng Nano mét ( 1nm bằng 1 phần triệu
mm). Do vậy nó tăng diện tích bề mặt nguyên tử so với bạc khối. Các hạt Nano
bạc dễ dàng xâm nhập và bao phủ toàn bộ bề mặt của vật thể được xử lý, dẫn đến
tác dụng diệt vi khuẩn, nấm, virut… rất mạnh, bởi khả năng của các hạt bạc siêu
Trang 6


nhỏ được nhân lên gấp bội.Các hạt Nano bạc khi gặp nấm, virut, vi khuẩn…nó

tương tác với lớp protein bề mặt của chúng, từ đó phá hủy màng tế bào, làm ức
chế sự phát triển và tiêu diệt chúng.

-

Nano bạc khi tiếp xúc với vi khuẩn và nấm bất lợi sẽ ảnh hưởng đến chuyển hóa tế
bào và ức chế sự phát triển của tế bào. Nano bạc ức chế hô hấp, quá trình trao đổi
chất cơ bản của hệ thống truyền và vận chuyển chất nền trong các màng tế bào vi
khuẩn. Nano bạc ức chế sự nhân và tăng trưởng của các vi khuẩn và nấm gây
nhiễm trùng, mùi, ngứa và lở loét.

-

Nano bạc có thể được ứng dụng vào các sản phẩm chăm sóc sức khỏe khác như
băng cho vết bỏng, chữa bỏng, da, vết thương mụn trứng cá và các sản phẩm vệ
sinh phụ nữ, khăn vệ sinh…
2. Ứng dụng của nano bạc:

Trang 7


a. Ứng dụng nano bạc để khử trùng:
-

Nano bạc được sử dụng trong đời sống với mục đích khử trùng, khử mùi. Nó có
thể diệt các loài vi khuẩn, virut và nấm mốc, kể cả vi khuẩn kháng thuốc do chúng
không có khả năng đề kháng chống lại tác dụng của nano bạc. Nano bạc không
gây kích ứng, an toàn và có hiệu quả tác dụng cao, đồng thời có khả năng chữa trị
mau lành các vết thương hở, vết bỏng hoặc các vết loét khó lành do bệnh tiểu
đường hoặc do nằm bất động lâu ngày tạo ra.

-

Nano bạc được sử dụng với mục đích:
o

Khử trùng các không gian khác nhau: Bệnh viện, siêu thị, trường học, café, rạp

chiếu phim, sân vận động, trong hộ gia đình.
o Các công cụ khử trùng trong giao thông vận tải: xe hơi, tàu hỏa, máy bay, tàu
o

thủy, xe taxi, xe buýt v.v...
Khử trùng trong lĩnh vực y tế:
 Khử trùng, làm lành nhanh các vết bỏng, vết cắt, vết thương, vết loét,
trầy xước, phát ban, cháy nắng, vết côn trùng cắn, bệnh da liễu, bệnh


nấm, viêm mũi, viêm tai, mụn nhọt…
Điều trị viêm loét nướu răng, ngâm răng giả,…

Trang 8




Khử trùng trong phụ khoa như viêm cổ tử cung, viêm âm đạo, bệnh hoa

liễu (giang mai, bệnh lậu),...
o Vệ sinh khử trùng vật liệu: Bông, băng, ống thông, khẩu trang, áo khoác và mũ

phẫu thuật.
o Khử trùng dụng cụ y tế, thiết bị phẫu thuật, nội soi,...
o Khử trùng nhà vệ sinh, băng, tã vệ sinh, khăn.
o Công nghiệp mỹ phẩm: sử dụng làm chất phụ gia trong dầu gội đầu kháng nấm
và các sản phẩm mỹ phẩm khác (kem đánh răng, nước súc miệng, sữa rửa mặt,
o

kem nền, lăn khử mùi,…).
Thực phẩm công nghiệp: khử trùng môi trường sản xuất, khử trùng thực phẩm

đóng gói, khử trùng phương tiện vận chuyển, bảo quản sản phẩm.
o Vệ sinh trong gia đình: khử trùng cho bệ xí, sàn gạch, bồn rửa, tay nắm cửa,
thêm vào nước rửa tay, rửa chén, nước làm sạch,...; giữ cho quần áo và khăn
tắm hoặc khăn lau mặt không chua hoặc nấm mốc; khử mùi,...
o Các sản phẩm ngành công nghiệp dệt và quần áo: khử trùng ga giường, chăn,
o

gối, khăn trải, quần áo, khẩu trang, tất, đồ lót,...
Công nghiệp nhựa và điện tử: khử trùng tủ lạnh, tủ đông, tủ chứa thực phẩm,
máy giặt hoặc kháng khuẩn cho đồ chơi,… Có thể phun vào các bộ lọc của

o
o

điều hòa không khí sau khi làm sạch,...
Xử lý bề mặt kim loại, polyme, da,… với mục đích chống khuẩn.
Chăn nuôi công nghiệp: để làm sạch môi trường chăn nuôi, đảm bảo nước
uống chăn nuôi đạt tiêu chuẩn, chữa lành vết thương động vật, thủy sản, bệnh
da liễu, bệnh của hệ thống sinh dục, bệnh về mắt, mũi,... khử mùi cho lò mổ

hoặc trang trại, các thiết bị sinh sản,...
o Khử trùng bể bơi: sử dụng làm chất kháng khuẩn cho bể bơi công cộng và tư
nhân mà không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại trong quá trình khử trùng,
ngăn chặn sự phát triển của tảo và nấm, trong khi không ảnh hưởng đến pH và
màu của nước và thân thiện với môi trường.
b. Ứng dụng của nano bạc trong công nghệ thực phẩm:
-

Thịt, thức ăn dễ bị ôi thiu, có mùi là do môi trường rất thuận lợi cho nhiều loại vi
khuẩn phát triển. Bạc là nguyên tố có cấu trúc nguyên tử thích hợp, nguyên tử bạc
rất dễ nhường điện tử cho bên ngoài để trở thành ion bạc, sau đó ion bạc lại dễ
Trang 9


nhận điện tử để trở thành nguyên tử bạc trung hoà. Điện tử mà nguyên tử bạc
nhường cho bên ngoài dễ kích thích để tạo thành các phản ứng oxy hoá, kết quả là
dễ làm tổn thương, phá hoại màng bọc của các loại vi khuẩn, tiêu diệt chúng hoặc
làm cho chúng khó sinh sôi, nảy nở. Loại túi ni lông mặt trong có chứa lớp mỏng
hạt nano bạc khử được vi khuẩn, nhờ đó mà thực phẩm chứa trong đó giữ được lâu
hơn 3-4 lần so với loại túi ni lông thường. Các thùng chứa thực phẩm trong kho
cũng được tráng một lớp nano bạc để bảo quản được lâu.
c. Ứng dụng của nano bạc trong nông nghiệp:

-

Đối với thủy sản, Nano bạc khi phân tán trong môi trường ao nuôi chúng sẽ phòng
và diệt nguồn bệnh trong ao nuôi, ổn định màu nước, khử mùi hôi tanh của nước,
đặc biệt đối với những ao có chất thải hữu cơ từ phân gia súc và gia cầm, hạn chế
cá ăn nổi và các bệnh như đốm đỏ, đốm trắng, bệnh nấm thủy my, nấm mang, nấm

-

bào tử…
Đối với chăn nuôi, Nano bạc cũng được sử dụng như một loại thuốc sát khuẩn
chuồng trại, khử mùi hôi chuồng trại, tiêu diệt mầm bệnh, các loại vi khuẩn, vi rút
có hại cho vật nuôi, cực kỳ hiệu quả trong việc phòng dịch và dập dịch, và hoàn

-

toàn không độc hại cho người và vật nuôi.
Đối với trồng trọt, Nano bạc giúp phòng trừ và tiêu diệt các loại vi rút, vi khuẩn,
nấm bệnh gây hại cây trồng, giảm hoặc không cần dùng các loại thuốc bảo vệ thực
vật độc hại, từ đó tạo môi trường thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng phát triển,
Trang 10


nâng cao năng xuất chất lượng nông sản, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe
con người, cây trồng còn tăng khả năng sinh trưởng sau khi được tưới bằng dung
dịch nano bạc. Nano bạc có thể sử dụng cho tất cả các loại cây trồng, như hoa mầu
(rau củ quả), cây lương thực (lúa ngô), cây công nghiệp (hồ tiêu, cà phê, ca cao,
chè, mía....), các loại hoa cây cảnh... Sử dụng định kỳ đối với mỗi loại cây trồng
khác nhau sẽ có lịch trình phun khác nhau. Ví dụ, thời kỳ cây con sức đề kháng rất
yếu, nên có thể xử lý ngay từ giai đoạn ngâm hạt giống và làm đất, thời kỳ phát
triển của lá nếu được sử lý dung dịch nano bạc thì lá sẽ khỏe, cây phát triển mạnh
và tăng cường khả năng quang hợp. Dung dịch bạc nano có thể sử dụng để xử lý
đất trước khi trồng, do trong đất có rất nhiều mầm bệnh, vì vậy trước khi gieo hạt
hoặc trồng cây, sử dụng dung dịch nano bạc phun đều lên bề mặt để tiêu diệt nấm
bệnh vi khuẩn, sau đó tiến hành bón lót và gieo hạt hoặc trồng cây sẽ cho hiệu quả
vượt trội.
d. Sản phẩm của nano bạc được sử dụng trong nhiều lĩnh vực:

-

Bảo vệ thực vật, bảo vệ vật nuôi.

-

Ngành y tế : Giúp khử trùng các máy móc, thiết bị, dụng cụ y tế trong các phòng
khám ; trong các gia đình như tủ lạnh, xoong nồi, bình sữa, tã bỉm trẻ em và quần
áo…

-

Ngành xây dựng : Các dòng sơn diệt khuẩn.

-

Ngành may mặc : Chống mốc, giữ màu các sản phẩm bền, đẹp.
e. Ứng dụng nano bạc trong sản suất hàng tiêu dùng:

-

Việc sản xuất các mặt hàng tiêu dùng bằng kim loại bạc nguyên chất hoặc phủ
chúng bằng bạc là rất đắt. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, pha các
nguyên liệu khác với hạt nano bạc là một phương pháp thích hợp để khai thác tính
chất của bạc. Các hạt nano siêu nhỏ thể hiện các tính chất khác biệt hoặc nổi bật
Trang 11


hơn so với nguyên liệu dạng macro. Các hạt nano siêu nhỏ làm cho các hạt có diện
tích bề mặt lớn cân đối với khối lượng của chúng. Trường hợp bạc ở dạng hạt

nano, cho phép chúng tương tác dễ dàng với các hạt khác và tăng hiệu quả kháng
khuẩn. Hiệu quả này lớn tới mức 1 gam hạt nano bạc có thể tạo tính chất kháng
khuẩn tới hàng trăm mét vuông chất nền. Hiện nay, các sản phẩm làm bằng những
hạt nano bạc đã được các cơ quan FDA, EPA của Mỹ, SIAA của Nhật Bản... chính
thức phê chuẩn.
-

Thuốc kháng sinh có thể được dùng để tiêu diệt các mầm bệnh do các hạt nano bạc
tấn công nhưng vi khuẩn và vi rút đang ngày càng trở nên kháng lại các điều trị
bằng thuốc. Các hạt nano bạc tiêu diệt tất cả các bệnh nhiễm nấm, vi khuẩn và vi
rút, kể cả các chủng kháng kháng sinh. Tuy nhiên, không phải các loại thuốc
kháng sinh đều có hiệu quả đối với tất cả các loại vi khuẩn. Ngoài ra, nghiên cứu
còn chỉ ra rằng, vi khuẩn không thể phát triển bất kỳ khả năng miễn dịch nào đối
với bạc. Bạc xuất hiện một cách tự nhiên, không độc, không dị ứng, không tích tụ
và vô hại đối với cả động vật hoang dã và môi trường.

-

Hiện nay, các nhà sản xuất đã sản xuất các hàng tiêu dùng sử dụng tính chất kháng
khuẩn của các hạt nano bạc như tủ lạnh, điều hòa và máy giặt. Ngoài ra các loại đồ
chơi, quần áo, hộp đựng thực phẩm, chất tẩy quần áo cũng đã sử dụng nano bạc.
Một số ứng dụng tiềm năng khác của các hạt nano bạc cũng đang được xem xét áp
dụng trong mô cấy sinh học, băng vết thương, v.v...

Trang 12


f. Tổng kết:
-

Tất cả những ứng dụng trên đây còn cần rất nhiều năm nghiên cứu, kiểm chứng
lại, đặc biệt để phát triển những lý thuyết về Nano bạc. Ngoài ra cũng có thể tách
thành phân tử Nano bạc bằng siêu thanh, chiếu xạ hay thông qua phản ứng hoá
học, rất phù hợp với sản xuất trong công nghiệp.

Trang 13


Tư liệu tham khảo:
1. />2. />
tinh-uu-viet-cua-cong-nghe-nani-bac-trong-san-xuat-nong-nghiep-va-doi-song
3. />
dung-cong-nghe-nano-trong-thuc-pham.pdf
4. />5. />
Trang 14


Trang 15