Công nghệ nanô

CÔNG NGHÊ NANÔ ?
2
Kích thước
3
Định nghĩa
“Công nghệ nano là một ngành khoa học - kỹ thuật ở quy mô
nguyên tử và phân tử - kích thước nanômét
National Nanotechnology Initiative, 2007
4
Nanô mét
1 m = 10
9
nm
1 nm = 10
-9
m
5
DNA
~2-1/2 nm
T
T
ự
ự
nhiên
nhiên
Tro, tàn thuốc
~ 10-20 µm
Nguyên tử Si
Khoảng cách ~nm
Sợi tóc
~ 60 – 120 µm wide

Tề bào
bạch cầu
~ 2-5 µm
Kiến
~ 5mm
Con ve
200 µm
ATP synthase
~10 nm
diameter
O O
O
OO
O OO O OO OO
O
S
O
S
O
S
O
S
O
S
O
S
O
S
O
S

P
O
O
21
st
Century
Challenge
Combine nanoscale
building blocks to make
novel functional
devices, e.g., a
photosynthetic reaction
center with integral
semiconductor storage
The Microworld
0.1 nm
1 nanometer (nm)
0.01 mm
10 nm
0.1 mm
100 nm
1 micrometer
(mm)
0.01 mm
10 mm
0.1 mm
100 mm
1 millimeter
(mm)
1 cm

10 mm
10
-2
m
10
-3
m
10
-4
m
10
-5
m
10
-6
m
10
-7
m
10
-8
m
10
-9
m
10
-10
m
Visible
The Nanoworld

1,000 nanometers =
InfraredUltraviolet
Microwave
Soft x-ray
1,000,000 nanometers =
Nhân
Nhân
t
t
ạ
ạ
o
o
Thiết bị MEMS
10 -100 µm
Tế bào hồng cầu
Phấn hoa
ðầu ñinh
1-2 mm
Thành lượng tử (48 ntử Cu phân bố trên bề mặt
của 1 mũi dò STM (ñường kính 14 nm)
Ống Nanô 10x nm
(ñiện cực)
ống Carbon
~1.3 nm
Ống nanô (transistor)
Office of Basic Energy Sciences
Office of Science, U.S. DOE
Version 03-05-02
Kích thước

6
Lịch sử nghiên cứu
Ý tưởng về công nghệ nano ñược ñề
xuất vào 29/12/1959 do nhà vật lý
Richard Feynman: tất cả mọi thứ ñều
ñược cấu tạo nên từ các phần tử có
kích thước rất nhỏ là các nguyên tử và
phân tử.
Richard Feynman.
7
Tắc kè: Nanô?
8
/>Sợi nanô ở các ngón giúp tắc kè bám chặt
9
“Hiệu ứng lá sen” – không dính ướt?
Bề mặt cấu trúc nanô !
10
Lịch sử nghiên cứu
• 1981 các nhà khoa học của IBM ở Zurich
(Thụy Sĩ) lần ñầu tiên ñã phát minh ra kính
hiển vi ñiện tử quét xuyên ngầm (scanning
tunnelling microscope - STM): cho phép quan
sát ñược từng ñơn nguyên tử
• Năm 1990 các nhà khoa học của IBM ñã tìm
ra cách sử dụng STM ñể di chuyển từng
nguyên tử Xe (xenon) trên bề mặt niken
di chuyển 35 nguyên tử Xe
tạo ra IBM trên bề mặt Ni
Fe trên ñế Cu
Ảnh chụp STM

11
Lịch sử nghiên cứu
• Giải Nobel Hóa học ñược trao năm
1996 cho 3 nhà khoa học Harold Kroto,
Robert Curl và Richard Smalley cho
phát minh Carbon 60 ñược tìm ra
1985.
• ðến năm 1991, ống nanô Carbon 60
ñã ñược tạo ra và biết ñến nhờ tính
siêu nhỏ - siêu cứng – siêu nhẹ: nhẹ
hơn 6 lần nhưng ñộ cứng gấp 100 lần
so với thép!!!
A “Buckyball.”
A “Carbon Nanotube”
12Hạt nanô
“Ôtô Nano”
(Rice University)
Các sản phẩm từ công nghệ nanô
Source:
Chấm lượng tử
Nanô carbon
Hạt nanô huỳnh
quang
13
Các sản phẩm ứng dụng công nghệ Nanô
Vải sợi
Mỹ phẩm, chăm sóc sức khỏe
Thực phẩm
Năng lượng
Linh kiện

Thiết bị
Thuốc – dược phẩm
Hàng tiêu dùng
Quốc phòng
An ninh
Quân ñội
14
Công nghệ Nanô
Chăm sóc sức khỏe Lương thực, mỹ phẩm
Môi trường
Vũ trụ
Quốc phòng/an ninh
Hàng tiêu dùng
Công nghệ Nanô và ñời sống
Kinh tế
Giáo dục
15
Ứng dụng: hàng không, an ninh, quốc phòng
Vật liệu siêu nhẹ - siêu cứng có chứa
nanô Carbon ñược sử dụng chế tạo
vỏ máy bay
-Quần áo tư trang nhẹ, chống ñạn,
chống cháy, có thể thay ñổi mầu sắc
theo môi trường, tàng hình…
-Cảm biến sinh học ñược tích hợp bên
trong có khả năng phát hiện nhanh và
chính xác các loại vũ khí không nhìn
thấy như hóa học, sinh học…
Cảm biến sinh học
16

Ứng dụng: công nghệ vũ trụ, vệ tinh
ðề xuất gần ñây về thang máy dùng trong
vũ trụ (nhẹ, cứng, bền) sử dụng các ống
nanô carbon phục vụ các nghiên cứu không
gian
17
• Thiết kế các chuỗi sinh học theo
các trình tự quá trình sinh học tự
nhiên
• Sửa chữa sai hỏng và lắp ráp các
chuỗi phần tử sinh học, gien,…
• Chuẩn ñoán và ñiều trị bệnh
Ứng dụng: y sinh
18
• Ngành ñiện tử nanô kết hợp với ngành
sinh học, hóa học, vật lý, kỹ thuật, và
khoa học máy tính ñể tạo ra các con chip
máy tính (nanochips), nanomotors, … gắn
với cơ thể người có sự liên hệ với hệ thần
kinh
• Công nghệ nano chế tạo ra các máy tính
siêu nhỏ tiết kiệm năng lượng
Ứng dụng: ngành điện tử
19
Ứng dụng: ngành năng lượng
Chế tạo vật liệu nanô có khả năng hấp thụ
và lưu trữ nguồn năng lượng mặt trời và
chuyển ñổi thành năng lượng ñiện (pin mặt
trời).
Công nghệ mới, vật liệu mới tạo ra nguồn

năng lượng sạch như sử dụng Hyñrô ñể
cung cấp cho các pin nhiên liệu
20
Nội dung môn học
• Công nghệ nanô
• Vật 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