Công nghệ Nanô

Nguyễn Anh Cường
(NguyenAnhCuong)

New Member
Công nghệ nanô

Gần đây người ta nói nhiều đến công nghệ nanô, cũng như cách đây 50 năm người ta luôn nhắc tới công nghệ vi điện tử vậy. Công nghệ nanô đang nhanh chóng thâm nhập vào cuộc sống hàng ngày, tuy vậy chưa phải nhiều người đã hiểu công nghệ nanô là gì. cho nên xin nêu tóm tắt như sau:

Từ nanô nghĩa là 1 phần triệu viết tắt n. Ví dụ 1 nanô gam = 1 phần triệu gam, 1 nanô mét = 1 phần triệu mét. Có thể định nghĩa công nghệ nanô là công nghệ liên quan đến vật liệu và hệ có tính chất chủ yếu sau đây: ít nhất là có một chiều kích cỡ từ 1 đến 10 nanô mét được thiết kế chế tạo dựa trên cơ sở điều khiển theo những quá trình lý, hoá từ cấu trúc kích cỡ phân tử và có thể tổ hợp lại để có thể tạo ra kích cỡ lớn hơn.

Như vậy, công nghệ nanô không phải chỉ là một bước phát triển cao hơn của công nghệ vi điện tử. chủ yếu là công nghệ liên quan đến kích thước na nô mét của vật chất mà kích thước đó là gần với kích thước phân tử, nguyên tử, tế bào, virus.... nên có nhiều điều mới lạ.

Về mặt sinh học, đó là kích cỡ của tế bào, vi rus, protein, DNA.... động chạm đến kích cỡ này là động chạm đên sự sống, bệnh tật, dược phẩm trị bệnh....

Với công nghệ nanô, người ta đã làm được những việc mà trước đay không ai nghĩ có thể làm được: Dùng vải làm bằng sợi nanô các bon để làm áo giáp thì áo giáp nhẹ mà đạn bắn không thủng, thêm các hạt nanô vào sợi dệt, dưới tác dụng của ánh sáng chung quanh các hạt nanô này làm cho sợi dệt bắt chước màu ánh sáng chung quanh các hạt nanô này làm cho sợi dệt bắt chước màu sắc ánh sáng chung quanh đổi màu như tắc kè, thật thuận lợi cho việc nguỵ trang. áo quần y học cũng là một kỳ lạ của công nghệ nanô: Bên trong những bộ đồng phục có rất nhiều vi cảm biến hoá học cảm nhận những thông số của máu. Các vi cảm biến này có thể điều khiển các sợi dệt nanô làm cho vải dãn ra hoặc co vào. Dùng vải này cho băng cứu thương hễ chỗ nào có máu chảy là vải co bịt lại, hễ chỗ nào cơ thể bị gãy, rách dùng vải này băng lại thì có tác dụng như bó bột.

Một vấn đề rất cập nhật là ngăn chặn tấn công sinh học bằng cách cho lây lan vi trùng gây bệnh (than, đậu mùa....) Người ta làm một sợi bán thấm sẽ cho không khí, nước lọt qua dễ dàng, nhưng ngăn chặn không cho chất độc hoá học, sinh học lọt qua. Nhờ công nghệ nanô, còn làm ra những thiết bị báo động chất có hại (Vi trùng, vi khuẩn....) trong sản phẩm, đạn mang dược phẩm.... Nguyên lý làm việc của thiết bị báo động này là đính các hạt vàng nanô vào nhánh của chuỗi DNA nhận dạng, nếu thứ tự các chất A, C, G, T phù hợp và làm cho màu sắc của hạt vàng nanô đính vào đấy thay đổi. Để làm đạn mang dược phẩm, người ta làm phân tử đường kính vài trăm nanô mét để nhốt các dược chất có công hiệu trị bệnh vào trong đó, lại cấy thêm vào đạn các phân tử có thể nhận dạng các tế bào bệnh để đạn mang dược chất có thể tự điều khiển, vượt qua các cản trở trong cơ thể, tới được nơi cần điều trị.

Công nghệ nanô là công nghệ của thế kỷ 21 và hiện đang được sự quan tâm không chỉ của các nhà khoa học mà còn của các nhà kinh tế, chính trị. Khi Tổng thống Mỹ Bill Clinton đang cầm quyền với "Chương trình Quốc gia về sáng kiến trong công nghệ nanô" (National Nonotechnologies Intiative) đã chi 270 triệu USD vào năm 2000, 422 triệu USD vào năm 2001, và đến thời kỳ Tổng thống G.Bush thì đã tăng lên đến 520 triệu USD vào năm 2002. Chính phủ Trung quốc đã có kế hoạch từ năm 2001 chi 2,5 tỷ nhân dân tệ (Cỡ 300 triệu USD) để phát triển công nghệ nanô (Vật lý nanô, hoá học nanô, và sinh học nanô).

Công nghệ nanô đang và sẽ đem lại những đóng góp to lớn vô cùng cho khoa học công nghệ thế kỷ 21. Cách đây khoảng 10 năm có một bộ phim khoa học viễn tưởng của Mỹ "Cuộc du hành kỳ diệu" (The fantastic voyage) mô tả một đoàn bác sỹ, y tá có khả năng kỳ diệu là thu nhỏ mình lại cùng với phương tiện y khoa để đi cùng chiếc tàu cực nhỏ, chui vào mạch máu, len lỏi vào mọi ngóc ngách cơ thể. Họ gặp tế bào nào hư hỏng là sửa chữa hết, làm cho cơ thể người bệnh trở nên khoẻ mạnh. Những người làm công nghệ nanô nói rằng có thể làm những cỗ máy nanô làm nhiệm vụ như đoàn y tế trong phim viễn tưởng nói ở trên. Những cỗ máy nanô đó là những máy thông minh, có khả năng bắt chước thiên nhiên lắp ghép các nguyên tử, phân tử lại và cài đặt cho chúng những chương trình làm việc để chúng có những chức năng cần thiết, như tiêu diệt các chất có hại, tạo ra những thứ có ích (protein...) hoặc có thể sao chép các "cỗ máy tự nhiên" trong cơ thể, tự sao chép chính nó thành vô vàn cỗ máy tương tự (Dưới sự điều khiển của các thông tin di truyền trong DNA) để phát huy hiệu quả công việc rất nhanh chóng....

(Viết theo PGS.TS. Nguyễn Xuân Chánh)
 
Hiện nay CN Nanô lần đầu tiên được giảng dạy ở VN cụ thể là trường em ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN, cái này nghe có vẻ hay nhưng chẳng biết học ở VN có tương lai ko các anh nhỉ, nó mới wa
 
Nguyễn Anh Cường đã viết:
Công nghệ nanô

Từ nanô nghĩa là 1 phần triệu viết tắt n. Ví dụ 1 nanô gam = 1 phần triệu gam, 1 nanô mét = 1 phần triệu mét.

Hình như Nano là phần tỉ chứ ạ... :-/
 
Nguyễn Phương Thảo đã viết:
Nguyễn Anh Cường đã viết:
Công nghệ nanô

Từ nanô nghĩa là 1 phần triệu viết tắt n. Ví dụ 1 nanô gam = 1 phần triệu gam, 1 nanô mét = 1 phần triệu mét.

Hình như Nano là phần tỉ chứ ạ... :-/
ừ nhỉ, 1 nano = 10^-9 mà
 
hôm trước học hóa cũng đc nghe thầy Vinh giảng một chút về công nghệ Nano, ko ngờ hay vậy :))

Công nghệ nano, đột phá thế kỷ​


Trong một nghiên cứu của tổ chức do Liên hợp quốc bảo trợ về dự báo những vấn đề kinh tế – xã hội của thiên niên kỷ thứ ba, các chuyên gia báo cáo rằng công nghệ nano là một trong năm ngành công nghệ đột phá có tác dụng tích cực nhất trong vòng 25 năm tới, đối với kinh tế thế giới
1- Đột phá thế kỷ
Đây là một ngành công nghệ được hình thành dựa trên hiểu biết về các quy lụât, hiện tượng, tính chất của cấu trúc vật lý có kích thước đặc trưng ở thang nanomét (1 phần tỷ mét - 1.10-9 m). Dự báo trên đây dựa vào sự kiện là số nước tham gia chạy đua và đầu tư nghiên cứu về công nghệ nano tăng mạnh hàng năm, số bằng phát minh cũng tăng vọt và doanh số của lĩnh vực công nghệ nano năm 2001 đã đạt 45 tỷ USD.

Dưới đây giới thiệu một số ứng dụng của công nghệ nano vào trong một số lĩnh vực của sản xuất và đời sống.

a – Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT), linh kiện điện tử và cảm biến (sensor).
Công nghệ thu nhỏ các phần tử tích cực (Tran zito) trên chip đã đạt tới giới hạn ở mức 0,1 Mm (10-7m) và trở nên quá đắt nếu cứ sử dụng các quy trình (oxy hoá, quang khắc, khuyếch tán…) như hiện nay để chế tạo các bộ vi xử lý, các loại RAM, ROM (bộ nhớ). Công nghệ nano, do đó, vừa là lối thoát, vừa là bước nhảy vọt để chế tạo các linh kiện nòng cốt của điện toán và chuyển mạch của viễn thông. Thay vào tranzito là các linh kiện hoàn toàn mới về chế tạo; đơn giản hơn và rẻ tiền hơn mà đồng thời tính năng cao hẳn hơn vài bậc.

Ví dụ lựa chọn một trong các phương án mà công nghệ nano đưa ra, đó là chấm lượng tử (quantum dot). Gọi là “chấm” vì nó chỉ là một hạt (ảnh 1) (bán dẫn, kim loại, polime) có bán kính một, vài nanomét. Một hạt như vậy có hành vi như một nguyên tử, tức là trong nó có một số mức năng lượng mà ở đó có thể điền vào một điện tử. Khi chọn hai mức xác định, khi điện tử ở mức trên ta có trạng thái 1, khi điện tử ở mức dưới ta có trạng thái 0. Như thế chất lượng tử trở thành linh kiện có 2 trạng thái (0,1), tức là có thể dùng để ghi 1 bit như tranzito.

Các chấm lượng tử đã được nghiên cứu kỹ từ nhiều năm nay, có nhiều sách về loại linh kiện này, và đã được chế thử các chip với các chấm lượng tử gọi là chip nano (nanochip). Điều quan trọng là độ tích hợp của các chip nano rất cao. Nếu mỗi chấm có kích thước 10nm (10-8m) thì trên một chip với diện tích 1 cm2 sẽ có 1012 chấm tức là có thể dùng để xử lý, ghi 1000 Gigabit. Nếu các chấm lượng tử lại được chế tạo ở mức tinh vi, mỗi chiều chỉ 1 nanomét, mà lại sắp xếp cả ba chiều, thì 1 linh kiện 1 cm3 (bằng một cục đường ngọt) sẽ lưu trữ được 107 x 107 x 107 = 1021 = 1000 tỷ tỷ bit, tức là toàn bộ thông tin của tất cả các thư viện trên thế giới này có thể ghi trong “cục đường” đó. Đây là nói về nguyên tắc, thực tế thì không đơn giản như vậy. Tuy nhiên, hình tượng nêu trên đã gây ảnh hưởng đến mức ông Bill Clinton, thời còn đương nhiệm Tổng thống Hoa Kỳ đã ra quyết định phát động một chương trình quốc gia về công nghệ nano (National Nanotechnology Initiative – NNI: Sáng kiến quốc gia về Công nghệ nano để tương xứng với Sáng kiến phòng thủ tên lửa – SDI –còn gọi là Chiến tranh giữa các vì sao do cựu Tổng thống Regan đề ra trước đó). Kinh phí của Hoa Kỳ dành cho nghiên cứu công nghệ nano cứ tăng vọt hàng năm: năm 2000 là 270 triệu USD, đến 2001 là 422 triệu USD, 2002 là 520 triệu USD và năm nay là trên 700 triệu USD, đó là tiền ngân sách, nếu kể cả đầu tư của cả các doanh nghiệp thì con số sẽ rất lớn.

Hằng ngày, theo dõi trên Internet sẽ thấy có hàng chục phát minh mới của công nghệ thông tin và truyền thông dựa trên công nghệ nano được công bố.

b- Y tế nano:

Vì những tính chất cực kỳ mới mẻ của các cấu trúc nano (có kích thước đặc trưng cỡ nanomét) người ta đã vận dụng các cấu trúc này để chữa bệnh, mà trước đây chữa rất kém hiệu quả. Khi bị viêm do nhiễm khuẩn ở 1 vị trí nào đó của cơ thể, ta phải tiêm một loại thuốc kháng khuẩn vào mạch máu và chỉ có một phần các phân tử thuốc đến vị trí có viêm, còn các bộ phận khác của cơ thể cũng phải nhận một cách vô ích một lượng tương đương các phân tử thuốc đó. Việc này hay dẫn đến các hiệu ứng phụ nguy hiểm. Phải làm thế nào các phân tử thuốc chỉ đến tập trung vào địa chỉ cần đến. Người ta phát hiện các hạt nano từ tính có thể giúp giải quyết việc này. Trước hết phải chế tạo ra các hạt có kích thước nanomét mà lại mang từ tính (ví dụ bằng phương pháp hoá cho kết tủa các hợp chấp oxít sắt). Các hạt nano từ này được chế biến sao cho nó có thể móc nối (liên kết) với các phân tử của loại thuốc cần dùng. Như vậy các hạt nano từ đóng vai trò xe tải kéo rơ - moóc là các phân tử thuốc. Chỉ việc dùng từ trường (hoặc nam châm) hướng các “xe tải” nano kéo thuốc đến đúng địa chỉ. Như vậy sẽ vô cùng hiệu quả so với trước. Đặc biệt với ung thư thì chỉ các tế bào ung thư bị tấn công mạnh mẽ bởi sự tập trung các phân tử của hoá chất mạnh, tránh được về cơ bản hiệu ứng phụ gây ra cho các tế bào lành.

Đối với việc sửa sang sắc đẹp thì đã hình thành một ngành là nano phẫu thuật thẩm mỹ (cosmetic nano – surgery). Trước đây ta thường nghe nói vi phẫu thuật thẩm mỹ là mổ xẻ nhỏ (tiểu phẫu) để bóc mỡ thừa, căng da, xoá nếp nhăn, mài các vết sạm, đổi màu tóc và da… Đây là một thị trường lớn có sức hấp dẫn mạnh, nhất là đối với các công nghệ kiệt xuất mới ra đời như công nghệ nano. Hiện nay người ta đã dùng nhiều loại thuốc thẩm mỹ là các loại hạt nano để làm thẩm mỹ và bảo vệ da. Ví dụ, đã thương mại hoá loại kem chống tia tử ngoại, đó là loại kem bôi có chứa các hạt nano của oxít kẽm Zn0. Loại kem này trong suốt với phần bước sóng dài của ánh sáng (đỏ, da cam…) nên da dễ bắt màu nâu đẹp. Đồng thời các hạt nano oxít kẽm ngăn chặn các tia tử ngoại (bước sóng ngắn) tới da có thể gây ung thư da. Người ta cũng đang nghiên cứu chế tạo các máy kích thước phân tử gọi là máy nano (chính máy này cũng là các phân tử) mà nếu thành công thì việc chữa bệnh, phẫu thuật sẽ tuyệt diệu ở mức mà hiện nay khó hình dung nổi. Hiện nay, y tế nano đang nhằm vào những mục tiêu bức xúc nhất đối với sức khoẻ con người, đó là các bệnh do di truyền có nguyên nhân từ gien, các bệnh nan y hiện nay như HIV/AIDS, ung thư, tim mạch, các bệnh đang lan rộng như béo phì, tiểu đường, liệt rung (Parkinson), mất trí nhớ (Alzheimer).

c- Những ứng dụng kỳ diệu của vật liệu nano

Vật liệu nano, bao gồm các lá nano, sợi và ống nano, hạt nano, được chế tạo bằng rất nhiều cách, kết quả phong phú và có nhiều bất ngờ, giá thành giảm rất nhanh. Ví dụ: 1kg sắt nano trước đây giá khoảng 500 USD, bây giờ chỉ còn khoảng 50 USD.

Các hạt nano của nhiều hợp chất đã có nhiều ứng dụng kỳ diệu. Kính được phủ lớp hạt nano sẽ không dính nước, rất có lợi nếu dùng loại kính này trong xây dựng, trong chế tạo ô tô. Các loại sơn có pha hạt nano sẽ có độ bám dính rất cao làm cho lớp sơn bền lâu, không bị rêu mốc. Đặc biệt sử dụng các hạt nano để xử lý sợi sẽ có được các loại vải không dính nước và bụi không bám được. Có các loại vải nhờ chế biến bằng công nghệ nano có thể tự biến màu theo hoàn cảnh để làm vải nguỵ trang… Các hãng may mặc lớn của Mỹ đang đua nhau sản xuất các loại vải này để sớm tung sản phẩm ra thị trường trong vài năm tới. Không thể kể hết các ứng dụng kì diệu của vật liệu nano được công bố hàng ngày trên báo chí khoa học và Internet, hầu như trong mọi lĩnh vực của đời sống và sản xuất. Tuy nhiên không thể không nói đến hai loại vật liệu nano đã rất thịnh hành trong công nghiệp hiện nay. Đó là ống nano các bon (nanotube carbon) và vật liệu hạt tinh thể nano (nanoerystalline materials).

Ống nano các bon có nhiều tính năng tuyệt diệu: dẫn điện tốt, khi pha tạp có thể trở thành siêu dẫn, độ bền cao hơn thép rất nhiều, chịu nhiệt độ cao rất tốt. Trước mắt ống nanomét cácbon được nghiên cứu ứng dụng có độ tích hợp cao, các bộ nhớ lớn. Ông nano các bon cũng được dùng để chế tạo các loại composite siêu bền…

Các vật liệu hạt tinh thể nano là những vật liệu khi kết tinh được kiểm soát sao cho hình thành các hạt tinh thể cực nhỏ, có kích thước nanomét, trên một nền phi tinh thể. Khi có các hạt nano làm cho trong vật liệu không còn các lỗ trống (dù là lỗ nano) cho nên chúng trở nên có độ bền và độ cứng siêu cao. Đồng thời tính linh động của các hạt nano ở nhiệt độ phù hợp, vật liệu lại trở nên rất dễ gia công theo các hình dạng phức tạp. Nếu dùng các vật liệu này trong máy công cụ làm dao cắt gọt, các ổ bi, lò xo… thì thực sự làm thay đổi hẳn ngành cơ khí chế tạo.

2- Máy nano và công nghệ nano phân tử
Trước đây khoảng 1 tỷ năm khi chưa có sự sống, trái đất trơ trụi như một hành tinh chết. Rồi sự sống phát triển, rừng xanh với muôn loài chung sống mà người là động vật duy nhất có trí tuệ mới xuất hiện cách đây vài triệu năm. Ta tự hỏi tự nhiên đã phát triển loại công nghệ nào để thay đổi trái đất từ chỗ trơ trụi đến trạng thái vô cùng phong phú với các hệ sinh thái cực kỳ đa dạng. Sinh học hiện đại, nhất là sinh học phân tử đã chứng tỏ rằng công nghệ của tự nhiên để tạo ra sự sống phát triển như ngày nay là một quá trình tiến hoá hàng tỷ năm dựa trên việc phát triển các loại phân tử của sự sống thành các loại máy móc, mà ta có thể gọi là máy nano (ảnh 2) vì kích thước của các loại phân tử cỡ nanomét. “Hòn gạch” của sự sống là các tế bào, trong các tế bào phát hiện thấy những loại máy nano sau đây:

a- Phân tử DNA của bộ ghen là máy nano, lưu trữ cơ sở dữ liệu về toàn thể sự sống của sinh vật.

b- Các phân tử m RNA là máy nano sao chép từ DNA các thông tin về một loại phân tử Protein cần chế tạo.

c- Các phân tử tRNA là máy nano đặc hiệu cho mỗi loại phân tử axit amin để vận tải loại phân tử này đến nơi lắp ráp các phân tử Protein.

d- Các phân tử Ribosom là các máy nano thực hiện việc lắp ráp đúng các phân tử Protein cần sản xuất, theo bản thiết kế trên phân tử m RNA. (ảnh 3)

e- Các phân tử ATP có vai trò là các máy nano sản xuất năng lượng để cung cấp cho quá trình lắp ráp Protein.

Các loại máy nano phân tử này có thể là các máy tự nhân bản (replicator) thành một số rất lớn giống hệt nhau theo yêu cầu của quy trình do bộ gien quy định. Quá trình lắp ráp theo công nghệ nano phân tử của tự nhiên có các đặc tính cơ bản là:

1.Từ nhỏ lên to: Tất cả các sinh vật đều bắt đầu từ 1 tế bào. Con người cũng bắt đầu từ 1 tế bào cho tới khi trưởng thành có đến 100 ngàn tỷ tế bào.

2. Tất cả chất thải đều được tái chế và không gây ô nhiễm môi trường.

Trái lại các công nghệ mà loài người sáng tạo thì ngược lại:

3.Từ to xuống nhỏ: Muốn có bát cơm phải phá hàng hecta rừng, muốn làm nhà phải phá núi để có ximăng, đào hầm sâu vào lòng đất để có than, dầu, để có điện… chưa kể các hứng thú làm Kim tự tháp, đắp Vạn lý trường thành, làm tháp chọc trời…

4.Chất thải chồng chất, ô nhiễm khắp đất trời, có nguy cơ trái đất lại trở về tình trạng trơ trụi ban đầu.

Từ cuối thế kỷ trước loài người biết rằng: sai rồi! Có cuộc tranh luận sôi nổi đang xảy ra. Một xu thế cho rằng phải học tập tự nhiên, phát triển toàn diện công nghệ nano phân tử trong sản xuất và đời sống, sẽ vô cùng hiệu quả và không ô nhiễm, bảo đảm hạnh phúc lâu dài. Xu hướng ngược lại cho rằng đó là ảo tưởng, loài người không thể bắt chước tự nhiên vì chưa biết hết được các quy luật của tự nhiên.
Chúng ta hi vọng rằng thế kỷ này loài người sẽ cơ bản sửa được sai lầm có tính sống còn nói trên.
 
Khối kiến thức chuyên nghành CN Nano được giảng dạy tại ĐH Công Nghệ:
Các trạng thái điện tử trong các hệ Nano (2 dvht)
Các chất bán dẫn cấu trúc Nano (2 dvht)
Vật liệu từ tính cấu trúc Nano (2 dvht)
Hiện tượng chui ngầm trong các hệ Nano (2 dvht)
Các vật liệu quảng tử hữu cơ cấu trúc Nano (2 dvht)
Ống Carbon: Công Nghệ chế tạo và ứng dụng (2 dvht)
Quang tử học Nano (2 dvht)
Các hệ vi cơ điện (2 dvht)
Các mạch tích phân kĩ thuật số CMOS (2 dvht)
Hóa Học Nano (2 dvht)
mình thấy học cái này nặng cả về lý lẫn hóa mà sau này ko biết có làm nên cơm cháo gì ko
Mà mình cũng mới đọc trong tài liệu thấy ở VN mới chế tạo ra loại mực in phun màu bằng công nghệ Nano nếu thành công thì mỗi hộp mực giá chỉ ... 20k nếu được thế thì tốt thật
 
công nghệ nano ở những nước tiên tiến thì được ứng dụng nhiều, học ra có việc làm ngon chứ ở VN thì có lẽ còn phải chờ thêm thời gian.
 
hay quá đang bí tự nhiên mò vào đây lại có ,
tôi đang rất cần một số tài liệu về nanotechnology để chuẩn bị một bài thuyết trình
nếu về Fulleren (c60) thì càng tốt ,
mong mọi người cung cấp link về nó ,nếu có nhiều hình ảnh thì tốt
cảm ơn nhiều ,tôi cần nó trong 7 ngày tới ,thanks
 
ai biet trang nao noi ve công nghệ nano trong sinh học thì chỉ cho tớ với
rất cảm ơn
 
Sắp tới bọn em lớp Lý 2 04-07 được dự hội thảo về công nghệ Na Nô, anh chị nào nhiệt tình giúp đỡ chúng em thì xin các anh chị cho chúng em ít tài liệu trên sách báo, nhất là các hình ảnh màu! Trên Net chúng em tìm đủ rồi! Xin chân thành cảm ơn!
 
hix, lớp Lý 2 và Hóa 1 cùng trình bày về công nghệ Nano thì phải, trên net những trang TV thì hầu như ko hay, tòan chỉ mấy ứng dụng, còn TA đọc hiểu là 1 chuyện, còn đọc rồi dịch cho ngừoi khác hiểu là chuyện khác, mình đọc TV nhiều khi còn chẳng hiểu người ta viết gì :))
mua sách thì hơn ><
 
Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học vừa công bố kính hiển vi quét đầu dò (SPM) - thiết bị thuộc loại cao cấp nhất được chế tạo tại nước ta, với giá thành rẻ hơn nhiều sản phẩm nhập ngoại. Bước đột phá này đã mở rộng đường cho ngành công nghệ nano - sinh học phân tử của Việt Nam.

Tháng 3 vừa qua, trong cuộc nghiệm thu cấp nhà nước sản phẩm này, Giáo sư Vũ Đình Cư, Chủ tịch hội đồng nghiệm thu, đánh giá: "Đây là lần đầu tiên ở Việt Nam tiến hành chế tạo SPM cực kỳ tinh vi, nó chụp được hình một con virus vào cỡ 100 nanomét (1 nanomét = 1 phần tỷ mét) mà không cần dùng tới chân không... Đây là sự việc đáng ghi nhớ trong nền khoa học công nghệ Việt Nam".

GS Trần Xuân Hoài, Viện trưởng và là chủ nhiệm đề tài, cho biết: SPM là tên chung của một họ kính hiển vi hoạt động theo nguyên lý mới, được các nhà vật lý thế giới phát minh gần đây, dùng để nghiên cứu đặc điểm bề mặt ở cấp độ cực nhỏ (nguyên tử). Kính hoạt động theo nguyên lý quét một mũi dò nguyên tử trên một bề mặt mẫu ở khoảng cách nguyên tử. Hình ảnh sẽ được hiển thị trên máy tính với hệ số phóng đại lớn ở dạng một chiều, hai chiều hoặc ba chiều.

Kính SPM đã được các hãng lớn trên thế giới cung cấp, thương mại hóa từ khá lâu, nhưng với giá thành rất đắt, có khi đến hàng triệu đôla một chiếc. Mặt khác chúng cũng nhanh chóng lạc hậu nên không phải phòng thí nghiệm nào cũng được trang bị, nhất là với nước đang phát triển như Việt Nam. Hiện nước ta chỉ có một thiết bị SPM duy nhất mua của Mỹ, do vậy các nhà khoa học cũng như học sinh, sinh viên rất khó tiếp cận với nó để phục vụ công tác nghiên cứu.

SPM khắc phục được nhược điểm của hai loại kính quen thuộc trong phòng thí nghiệm hiện nay là kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử. Kính quang học không thể phóng đại các mẫu vật nhỏ hơn 1 phần triệu mét, như virus và phân tử, còn kính hiển vi điện tử lại kềnh càng và rất đắt tiền. Ngoài ra, với hai loại kính này, mẫu vật phải được đặt trong buồng hút chân không, tức là qua các công đoạn làm chết, sấy khô rồi bị phủ, mạ... Vì thế, nhà nghiên cứu chỉ nhìn được mẫu vật ở dạng không nguyên vẹn. Trong khi đó, SPM có thể quan sát trực tiếp mọi chất liệu (như kim loại, bán dẫn, sứ, hữu cơ, đại phân tử...) trong môi trường không khí, mà không đòi hỏi phải xử lý trước.

Chiếc kính hiển vi SPM "made in Việt Nam" đã được thử nghiệm để đo cấu trúc màng TiO2 (mẫu do Viện Ứng dụng công nghệ gửi) và xác định hình dạng, cấu trúc của virus gây bệnh xoăn lá cà chua (mẫu do Viện Công nghệ sinh học gửi), cho ra hình ảnh rất rõ nét. Những hình ảnh này sẽ hỗ trợ đắc lực các nhà nghiên cứu trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm, tìm hiểu đặc tính gây bệnh của các loài sâu bệnh...

Công trình thuộc khuôn khổ các đề tài trọng điểm cấp nhà nước, do Bộ KH&CN đặt hàng với Viện từ cuối năm 2001. Để thực hiện việc chế tạo này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loạt công nghệ cao trong đó nhiều công nghệ lần đầu có mặt tại Việt Nam như phát hiện và đo lường tín hiệu cực nhỏ (đo dòng điện cỡ pA, lực cỡ nN, kích cỡ nm), kỹ thuật cách ly dao động...

Theo đánh giá của Hội đồng nghiệm thu, việc chế tạo thành công kính hiển vi SPM sẽ cho phép các phòng thí nghiệm ở nước ta hoàn toàn chủ động trong việc vận hành những công cụ phân tích hình ảnh ở mức nano, cũng như sinh học phân tử, làm cơ sở cho sự phát triển các ngành khoa học then chốt của Việt Nam. Hội đồng cũng đề nghị Bộ KH &CN cho phép Viện thành lập doanh nghiệp trong lĩnh vực này để hoàn thiện và sản xuất thiết bị SPM phục vụ nhu cầu của các đơn vị nghiên cứu, tiến tới xuất khẩu thiết bị công nghệ cao.

Liên hệ: Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học, 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội. ĐT: 04 836.1893, 04 8364754; Fax 04 7562949.

(nguồn vnExpress)
tiếc wa HAO ko cho post ảnh lên
 
Việt Nam tập trung vào xuất khẩu than nano lỏng (liquid nano coal)

Các nhà khoa học ở Công viên Công nghệ cao Sài Gòn (Sai Gon High Technology Park) và Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã chế tạo thành công than nano lỏng. Ông Nguyễn Chánh Khê, Giám đốc của Công viên Công nghệ cao đã trao đổi với tờ báo Lao động.

Rất ít người biết đến than nano (nano coal). Nó khác gì so với than bình thường?

Than nano là một vật liệu có kích thước khoảng từ 25-27 nanô-mét (1nm = 1/10**6 m). Ngân hàng thế giới đã chi 4 triệu đô la Mỹ cho Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh để thực hiện hướng nghiên cứu này.

Chúng tôi đã chế tạo thành công than nano vào tháng 9/2003 và đã công bố kết quả của chúng tôi vào tháng 12. Ống than nano (Ống carbon nano) khá phổ biến trên thế giới nhưng chúng tôi mới chỉ chế tạo được than nano lỏng - một bước đệm để tiến tới sản xuất ống carbon.

Liệu chúng ta có đủ vật liệu để sản xuất than nano ở Việt Nam?

Chúng ta có các vật liệu thô và rất rẻ. Những vật liệu đó là than bùn, than củi, than đá và canxi cac-bua. Chúng ta cũng có thể sử dụng xác mùn nông nghiệp.

Than nano có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như kỹ thuật điện tử, y tế. Hiện nay chúng ta có thể sử dụng than nano lỏng để tạo nên mực máy in và các đế dùng để chế tạo các vi mạch máy tính.

Chúng tôi đang tiến hành đăng ký cấp bằng sáng chế quốc tế.

Một số nhà đầu tư rất quan tâm đến những nghiên cứu của chúng tôi nhưng họ cũng gặp phải khó khăn vì việc ứng dụng phát minh ở Việt Nam rất khó cũng như những hạn chế về khả năng công nghệ của chúng tôi.

Trước hết chúng tôi xin cung cấp cho các nhà đầu tư một số thông tin về vật liệu mới này và những lợi nhuận của nó.

Chúng tôi sẽ bán những sản phẩm này ra thị trường nước ngoài. Ống than nano chất lượng tốt có trị giá 350.000 đô la Mỹ/ kg, hoặc 200.000 đô la Mỹ/ kg đối với loại không tinh khiết. Chúng tôi sẽ bán sản phẩm của chúng tôi khoảng 50.000 đô la / kg.

Việc chế tạo một ống than nano từ than nano lỏng có quá đắt không?

Chúng tôi không thể chế tạo ống than nano bằng tay và trong công nghiệp chúng ta có thể dùng các máy móc để chế tạo nó. Các loại máy móc này cũng không đến nỗi quá đắt đỏ.

Chúng tôi có thể kêu gọi Việt Kiều (overseas Vietnameses) và các nhà đầu tư trong nước. Chúng tôi hy vọng rằng sẽ nhận được sự đầu tư hơn nữa của Chính phủ.


Note:
1 - Ống nano carbon <=> ống than nano.
2 - Để biết thêm về ống nano carbon và các ứng dụng của ống nano carbon, click vào (Ống carbon nano)
nguồn: tien (fotech.org)
 
Chỉnh sửa lần cuối:
Vietnam produces nano material - Báo chí Trung Quốc đưa tin

nguồn: www.chinaview.cn 2003-12-23 12:37:34

HANOI, Dec. 23 (Xinhuanet) -- Vietnam has succeeded in making its first nano (ultrasmall) material from several kinds of coal, local newspaper Youth reported on Tuesday.

Such kind of material will help the country's lucrative semiconductor industry take shape because it can be used to produce information technology products such as computer chips and inks, said Nguyen Chanh Khe, director of the Research Center underthe Saigon Hi-Tech Park (SHTP).

The SHTP and the Ho Chi Minh City University of Technology haveused the nano material, which is made from calcium carbide, coconut fibers or oil coal, to successfully produce printer inks.

reporter: Enditem

More investment to be poured into nanotechnology research

Vietnam will allocate US$300,000 this year to a national nanotechnology research project conducted by the Vietnam Physicists Association.

The project, submitted to the State for approval last year, will be headed by Prof. Nguyen Van Hieu and his colleagues from science institutes nationwide.

According to scientists, Vietnam is likely to begin studies on simulation theories and models for nano-devices, nano-crystalines magnetic materials, nano-catalyse materials and polymer materials.

From 2003-05, Vietnam will train 50 engineers, 10 masters and five PhD degree holders in nano-science. They will turn out some test products and will introduce teaching programmes on diamonds, carbon nano tubes, multi-layer structures and mono-layer structures.

From 2006-2010, Vietnam will set up establishments to produce nanotechnology products, expand research into nano-medicine.

Tens of masters and doctorate theses on nanotechnology have been successfully defended at Hanoi National University, Hanoi Technology University and the National Centre for Natural Science and Technology. In the 2001-02 academic year, the university added general nanotechnology courses into its technical physics engineering programme. The university also put forth a framework programme for post-graduate students.

Theo VOV news

CN Nano có vẻ càng ngày càng phát triển mạnh ở VN :D
Theo lời GS. VS Nguyễn Văn Hiệu - Hiệu trưởng trường ĐH Công Nghệ :D :
Nhưng nên nhớ rõ vật liệu nano là nhỏ tí xíu, nhanh cực kỳ và rẻ hết chê trái với công nghệ truyền thống là to tổ bố, chậm như rùa và đắt cắt cổ (GS. VS. Nguyễn VĂn Hiệu đã nói :D)
 
Chỉnh sửa lần cuối:
Hôm trước trường mình có giáo sư HIệu về giảng giải về Nano
Thầy KHôi đã ghi âm lại buổi nói chuyện và hứa cho mượn
Mọi người chờ tí nha
 
Có cái bài này kiếm được trên web. (có link ở cuối trang, nếu thích màu mè thì xem link hơn :))). Đọc thấy cũng hay hay, không đi sâu mà thiên về kiểu khoa học thường thức. Mọi người đọc xem.

The future of nanotechnology
Feature: August 2004

Visions of self-replicating nanomachines that could devour the Earth in a "grey goo" are probably wide of the mark, but "radical nanotechnology" could still deliver great benefits to society. The question is how best to achieve this goal

Nanotechnology is slowly creeping into popular culture, but not in a way that most scientists will like. There is a great example in Dorian - novelist Will Self's modern reworking of Oscar Wilde's The Picture of Dorian Gray. In one scene, set in a dingy industrial building on the outskirts of Los Angeles, we find Dorian Gray and his friends looking across rows of Dewar flasks, in which the heads and bodies of the dead are kept frozen, waiting for the day when medical science has advanced far enough to cure their ailments. Although one of Dorian's friends doubts that technology will ever be able to repair the damage caused when the body parts are thawed out, another friend - Fergus the Ferret - is more optimistic.

- Course they will, the Ferret yawned; Dorian says they'll do it with nannywhatsit, little robot thingies - isn't that it, Dorian?

- Nanotechnology, Fergus - you're quite right; they'll have tiny hyperintelligent robots working in concert to repair our damaged bodies.

This view that nanotechnology will lead to tiny robotic submarines navigating our bloodstream is ubiquitous, and images like that in figure 1 are frequently used to illustrate stories about nanotechnology in the press. Yet today's products of nanotechnology are much more mundane - stain-resistant trousers, better sun creams and tennis rackets reinforced with carbon nanotubes. There is an almost surreal gap between what the technology is believed to promise and what it actually delivers.


Figure 1
The reason for this disparity is that most definitions of nanotechnology are impossibly broad. They assume that any branch of technology that results from our ability to control and manipulate matter on length scales of 1-100 nm can be counted as nanotechnology. However, many successes that are attributed to nanotechnology are merely the result of years of research into conventional fields like materials or colloid science. It is therefore helpful to break up the definition of nanotechnology a little.

What we could call "incremental nanotechnology" involves improving the properties of many materials by controlling their nano-scale structure. Plastics, for example, can be reinforced using nano-scale clay particles, making them stronger, stiffer and more chemically resistant. Cosmetics can be formulated such that the oil phase is much more finely dispersed, thereby improving the feel of the product on the skin. These are the sorts of commercially available products that are said to be based on nanotechnology. The science underlying them is sophisticated and the products are often big improvements on what has gone before. However, they do not really represent a decisive break from the past.

In "evolutionary nanotechnology" we move beyond simple materials that have been redesigned at the nano-scale to actual nano-scale devices that do something interesting. Such devices can, for example, sense the environment, process information or convert energy from one form to another. They include nano-scale sensors, which exploit the huge surface area of carbon nanotubes and other nano-structured materials to detect environmental contaminants or biochemicals. Other products of evolutionary nanotechnology are semiconductor nanostructures - such as quantum dots and quantum wells - that are being used to build better solid-state lasers. Scientists are also developing ever more sophisticated ways of encapsulating molecules and delivering them on demand for targeted drug delivery.

Taken together, incremental and evolutionary nanotechnology are driving the current excitement in industry and academia for all things nano-scale. The biggest steps are currently being made in evolutionary nanotechnology, more and more products of which should appear on the market over the next five years.

Grey goo and radical nanotechnology

But where does this leave the original vision of nanotechnology as articulated by Eric Drexler? Back in 1986 Drexler published an influential book called Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology, in which he imagined sophisticated nano-scale machines that could operate with atomic precision. We might call this goal "radical nanotechnology". Drexler envisaged a particular way of achieving radical nanotechnology, which involved using hard materials like diamond to fabricate complex nano-scale structures by moving reactive molecular fragments into position. His approach was essentially mechanical, whereby tiny cogs, gears and bearings are integrated to make tiny robot factories, probes and vehicles (figure 2).


Figure 2
Drexler's most compelling argument that radical nanotechnology must be possible is that cell biology gives us endless examples of sophisticated nano-scale machines. These include molecular motors of the kind that make up our muscles, which can convert chemical energy to mechanical energy with astonishingly high efficiencies. There are also ion channels (see figure 3) and ion pumps that can control the flow of molecules through membranes. Other examples include ribosomes - molecular structures that can construct protein molecules, amino acid by amino acid, with ultimate precision according to the instructions on DNA.


Figure 3
Drexler argued that if biology works as well as it does, researchers ought to be able to do much better. Biology, after all, uses unpromising soft materials - proteins, lipids and polysaccharides - and random design methods that are restricted by the accidents of evolution. Motion is created by changes to the shapes of these molecules, rather than through the cogs and pistons of macroscopic engineering. Furthermore, molecules are moved around through their continual bombardment by other molecules - what is known as Brownian motion - rather than via pipes and tubes. We researchers, however, have the best materials at our disposal. Surely we can create what are, in effect, synthetic life forms that can reproduce and adapt to the environment and overcome "normal" life in the competition for resources?

Drexler's book raised one big spectre. By engineering a synthetic life form that could create runaway self-replicating machines, we might eventually render all normal life extinct. Could we make, by accident or malevolent design, a plague of self-replicating nanorobots that spreads across the biosphere, consuming its resources and rendering life, including ourselves, extinct? This scary possibility was dubbed by Drexler as the "grey goo" scenario. It is what triggered much of the public's doubts about nanotechnology and was the inspiration for Michael Crichton's novel Prey, which is shortly to be turned into a film.

However, many scientists simply dismissed Drexler's visions of tiny nano-scale robots as science fiction, so self-evidently absurd as not to be worth considering. Indeed, Drexler himself has recently declared that self-replicating machines are not, after all, necessary for molecular nanotechnology (see Phoenix and Drexler in further reading).

Flaws in Drexler's vision

It is nevertheless worth examining the shortcomings of Drexler's original vision because this may give clues as to how we might make radical nanotechnology feasible. Why, for example, do illustrations of nanosubmarines look so absurd to a scientific eye? The reason is that these pictures assume that the engineering that we employ on macroscopic scales can simply be scaled down to the nano-scale. But physics looks very different at such dimensions. Designs that function well in our macroscopic world will work less and less well as they shrink in size. A nanosubmarine would operate in a very different environment to its macroscopic counterpart.

Small objects have lower Reynolds numbers - a dimensionless quantity proportional to the ratio of the product of the size and flow speed to viscosity. The dominating force opposing motion therefore arises from viscosity rather than inertia. Fluid molecules, meanwhile, will continually bombard the object because of Brownian motion. The submarine would therefore be perpetually jostled around, while its internal parts and mechanisms would bend and flex in constant random motion. Another difference at the nano-scale is that surface forces are very strong: the nanosubmarine would probably just stick to the first surface it encountered. These three factors - low Reynolds numbers, ubiquitous Brownian motion and strong surface forces - are what makes nano-scale design very challenging, at least at ambient temperatures in the presence of water.

So is radical nanotechnology simply impossible? What biology teaches us is that, contrary to Drexler's implicit position, life is highly optimized, by billions of years of evolution, for the particular type of physics that operates at the nano-scale. The principles of self-assembly and molecular shape change that cell biology uses so extensively exploit the special physics of the nanoworld - namely ubiquitous Brownian motion and strong surface forces. In other words, if we want to fulfil the goals of radical nanotechnology, we should use soft materials and biological design paradigms. We should also stop worrying about grey goo, because it is going to be very hard to produce more highly optimized nano-scale organisms than nature has already achieved.

The path to radical nanotechnology

Even if the most extreme visions of the nanotechnology evangelists do not come to pass, nanotechnology - in the form of machines structured on the nano-scale that do interesting and useful things - will certainly play a growing part in our lives over the next half-century. How revolutionary the impact of these new technologies will be is difficult to say. Scientists almost always greatly overestimate how much can be done over a 10 year period, but underestimate what can be done in 50 years.

Sometimes the contrast between the grand visions of nanotechnology - robotic nanosubmarines repairing our bodies - and the reality it delivers - say an improved all-in-one shampoo and conditioner - has a profoundly bathetic quality. But the experience we will gain in manipulating matter on the nano-scale in industrial quantities is going to be invaluable. Similarly, there is no point being dismissive about the fact that lots of early applications of nanotechnology will be essentially toys - whether for children or adults - just as data-storage technology is currently being driven forward by the needs of digital TV recorders and portable music players like Apple's iPod. These apparently frivolous applications will provide the incentive and resources to push the technology further.

But which design philosophy of radical nanotechnology will prevail - Drexler's original "diamondoid" visions or something closer to the marvellous contrivances of cell biology? One way of finding the answer would be to simply develop the existing technologies that have driven the relentless miniaturization of microelectronics. This "top-down" approach, which uses techniques like photolithography and etching, has already been used to make so-called microelectromechanical systems (MEMS). Such systems are commercially available and have components on length scales of many microns - the acceleration sensors in airbags being a well known example. All we need to do now is shrink these systems even further to create true nanoelectromechanical systems, or NEMS (see Roukes in further reading).

The advantage of this top-down approach is that a massive amount of existing technology and understanding is already in place. The investment, both in terms of plant, and research and development, is currently huge, driven as it is by the vast economic power of the electronics and computing industries. But, as we have seen, the disadvantage is that there are both physical and economic bounds to how small this technology can go. Although industry has shown extraordinary ingenuity in overcoming seemingly insurmountable barriers already - new ultraviolet light sources and phase-shifting masks have made feature sizes below 100 nm a commercial reality - maybe its luck will soon run out. A more fundamental problem is the importance in the nanoworld of Brownian motion and surface forces. Strong surface forces may make the moving parts of a NEMS device stick together and seize up.

Taking a lead from nature

So how could we follow biology's example and work with the "grain" of the nanoworld? The most obvious method is simply to exploit the existing components that nature gives us. One way would be to deliberately remove and isolate from their natural habitats a number of components, such as molecular motors, and then incorporate them into artificial nanostructures. For example, Nadrian Seeman at New York University and others have shown how the self-assembly properties of DNA can be used to create quite complicated nano-scale structures and devices (figure 4). Another approach would be to start with a whole, living organism - probably a simple bacterium - and then genetically engineer a stripped-down version that contains only the components that we are interested in.


Figure 4
One can think of this approach - often called "bionanotechnology" - as the Mad Max or Scrap Heap Challenge approach to nano-engineering. We are stripping down and then partially reassembling a very complex and only partially understood system to obtain something else that works. This approach exploits the fact that evolution - nature's remarkable optimization tool - has produced very powerful and efficient nanomachines. We now understand enough about biology to be able to separate out a cell's components and to some extent utilize them outside the context of a living cell - as illustrated in the work of Carlo Montemagno at the University of California at Los Angeles and Harold Craighead from Cornell University (figure 5). This approach is quick and the most likely way to achieve radical nanotechnology soon.


Figure 5
As we learn more about how bionanotechnology works, it should be possible to use some of the design methods of biology and apply them to synthetic materials. Like bionanotechnology, such "biomimetic nanotechnology" would work with the grain of the special physics of the nanoworld. Of course, the task of copying even life's simplest mechanisms is formidably hard. Proteins, for example, function so well as enzymes because the particular sequence of amino acids has been selected by evolution from a myriad of possibilities. So when designing synthetic molecules, we need to take note of how evolution achieved this.

But despite the difficulties, biomimetic nanotechnology will let us do some useful - if crude - things. For example, ALZA, a subsidiary of Johnson and Johnson, has already been able to wrap a drug molecule in a nanoscopic container - in this case a spherical shell made from double layers of phospholipid molecules - and transport it to where it is required in the body. The container can then be made to open and release its bounty.

I do not think that Drexler's alternative approach - based on mechanical devices made from rigid materials - fundamentally contradicts any physical laws, but I fear that its proponents underestimate the problems that certain features of the nanoworld will pose for it. The close tolerances that we take for granted in macroscopic engineering will be very difficult to achieve at the nano-scale because the machines will be shaken about so much by Brownian motion. Finding ways for surfaces to slide past each other without sticking together or feeling excessive friction is going to be difficult. Unlike the top-down route using silicon, we have no large base of experience and expertise to draw on, and no big economic pressures driving the research forward. And unlike the bionanotechnological and biomimetic approaches, it is working against the grain, rather than with the grain, of the special physics of the nanoworld. Drexler's approach to radical nanotechnology, in other words, is the least likely to deliver results.

Concerns and fears

Assuming that some kind of radical nanotechnology is possible and feasible, the question is whether we should even want these developments to take place. Some 50 years ago it was generally taken for granted that scientific progress was good for society, but this is certainly not the case now. In some quarters, there are calls for a cautious approach to nanotechnology; at the most extreme, there are demands for a complete moratorium on the development of the technology. In the light of these concerns, the UK government last year asked the Royal Society and the Royal Academy of Engineering to carry out a major survey into the benefits and possible problems of nanotechnology. The report, which is based on extensive collaboration with the public, has just been published.

There are two key concerns as far as the public is concerned. The first relates to the kind of incremental nanotechnology that is already at or near market - namely that finely divided matter might be intrinsically more toxic than the forms in which we normally encounter it. If the properties of matter are so dramatically affected by size, the argument goes, matter that is harmless in bulk quantities might be more toxic and more effective at getting into our bodies when it is in the form of nano-scale particles.

We know that the physical form of a material can drastically affect its toxicity. One sobering example is asbestos, which comes in two chemically identical forms - serpentine and chrysotile asbestos. While the former is a harmless mineral that consists of flat sheets of atoms, the latter contains nano-scale tubes of atoms. Exposure to this tubular form is what has killed so many people from lung cancer and other diseases. Carbon nanotubes, like chrysotile, are the rolled-up version of a sheet-forming mineral that itself is not toxic - in this case, graphite. Although we have no definitive evidence that carbon nanotubes are dangerously toxic, prudence certainly suggests that we should be careful when handling them. After all, every new material has the potential to be toxic.

Regulations controlling the introduction of new materials into the workplace and the environment are, rightly, much stricter now than in the past, and we should appreciate that the properties of materials depend on their physical manifestation as well as their chemical content. But we do not have to assume that all nano-scale materials are inherently dangerous. Imposing a blanket ban would be absurd and unenforceable, simply because we have enough experience of many forms of nanoparticles to know they are safe. If we wanted to avoid nanoparticles completely, we would have to give up drinking milk, full as it is of nano-scale casein particles.

Evolutionary nanotechnology is certainly going to lead to far-reaching changes in society, which we should get to grips with now. It will allow computing that is so cheap and powerful that every product or gadget - no matter the price - will be able to process, sense and transmit information. Radio-frequency identification chips, which are already available, are just the beginning. But the prospect of cheap, powerful, computing - when combined with mass storage and automated image processing - is a totalitarian's dream and a libertarian's nightmare.

The public's second big fear of nanotechnology - beyond these concrete social, environmental and economic factors - concerns the proper relationship between man and nature. Is it right to take living organisms from nature and then reassemble and reconstruct their most basic structures, possibly with additional synthetic components? By replacing living parts of the body with man-made artefacts, are we blurring the line between man and machine? These fears are at the root of the most far-reaching concern about nanotechnology - the grey-goo problem. Of course, fear of loss of control is a primal fear about any technology. The question is whether it is realistic to worry about it.

We should be clear about what this proposition implies: that we can out-engineer evolution by making an entirely synthetic form of life that is better adapted to the Earth's environment than life itself is. Such a feat is unrealistic in the next 20 years - and probably for a lot longer. We simply do not have a detailed enough knowledge of how life itself works. We have the "parts list", but very little understanding of how it all fits together and operates as a complex system. Still, our appreciation of how nature engineers at the nano-scale will grow rapidly, and attempts to mimic some of the functions of life will help us to appreciate how biology operates.

But is it even possible in principle to develop a different form of life that works better than the one that currently exists? To find out, we need to take a view on how perfectly adapted life is to its environment. We need to know how many times life got started and how many alternative schemes were tried and failed. We need to know if any of these other schemes, which might possibly have been eliminated by chance or accident, could have done better. Evolution is a very efficient way of finding the optimal solution to the problem of life. Does it always find the best possible solution? Maybe not, but I would be very surprised if we can do better.

About the author
Richard Jones is in the Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, Hicks Building, Hounsfield Road, Sheffield S3 7RH, UK, e-mail [email protected]. This article is based on the final chapter in Jones's new book Soft Machines: Nanotechnology and Life, which is published this month by Oxford University Press

link : http://physicsweb.org/articles/world/17/8/7
 
Mình đọc thấy bài viết này khá thú vị nên copy sang đây để các bạn cùng đọc. Tác giả bài viết này là một cựu sinh viên Khoa Vật lý - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN.

Vật liệu nano
Zạ Trạch
Liên hệ: [email protected]

Khoa học ứng dụng đi về đâu?

Xu hướng của khoa học ứng dụng (bài này không đề cập đến khoa học cơ bản) hiện nay là tích hợp lại để cùng nghiên cứu các đối tượng nhỏ bé có kích thước tiến đến kích thước của nguyên tử. Hàng ngàn năm trước đây, kể từ khi các nhà bác học cổ Hy Lạp xác lập các nguyên tắc đầu tiên về khoa học (đúng hơn là siêu hình học), thì các ngành khoa học đều được tập trung thành một môn duy nhất đó là triết học, chính vì thế người ta gọi họ là nhà bác học vì họ biết hầu hết các vấn đề của khoa học. Đối tượng của khoa học lúc bất giờ là các vật thể vĩ mô. Cùng với thời gian, hiểu biết của con người càng tăng lên, và do đó, độ phức tạp cũng gia tăng, khoa học được phân ra theo các ngành khác nhau như toán học, vật lí, hóa học, sinh học,... để nghiên cứu các vật thể ở cấp độ lớn hơn micro mét. Sự phân chia đó đang kết thúc và khoa học một lần nữa lại tích hợp với nhau khi nghiên cứu các vật thể ở cấp độ nano mét. Nếu ta gọi sự phân chia theo các ngành toán, lí, hóa, sinh là phân chia theo chiều dọc, thì việc phân chia thành các ngành khoa học nano, công nghệ nano, khoa học vật liệu mới,... là phân chia theo chiều ngang. Điều này có thể được thấy thông qua các tạp chí khoa học có liên quan. Ví dụ các tạp chí nổi tiếng về vật lí như Physical Review có số đầu tiên từ năm 1901, hoặc tạp chí hóa học Journal of the American Chemical Society có số đầu tiên từ năm 1879, đó là các tạp chí có mặt rất lâu truyền tải các nghiên cứu khoa học sôi nổi nhất trong thế kỷ trước. Trong thời gian gần đây, người ta thấy xuất hiện một loạt các tạp chí không theo một ngành cụ thể nào mà tích hợp của rất nhiều ngành khác nhau như tạp chí uy tín Nano Letters có số đầu tiên từ năm 2001, tạp chí Nanotoday có số đầu tiên từ năm 2003. Chúng thể hiện xu hướng mới của khoa học đang phân chia lại theo chiều ngang tương tự như khoa học hàng ngàn năm về trước. Bài này xin giới thiệu sơ lược về đối tượng của khoa học và công nghệ nano, đó là vật liệu nano.

Vật liệu nano là gì?

Vật liệu nano (nano materials) là đối tượng nghiến cứu của khoa học và công nghệ nano, nó là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động nhất trong thời gian gần đây. Điều đó được thể hiện bằng số các công trình khoa học, số các bằng phát minh sáng chế (hình 1), số các công ty (hình 2) có liên quan đến khoa học, công nghệ nano gia tăng theo cấp số mũ. Con số ước tính về số tiền đầu tư vào lĩnh vực này lên đến 8,6 tỷ đô la vào năm 2004 [1]. Vậy thì tại sao vật liệu nano lại thu hút được nhiều đầu tư về tài chính và nhân lực đến vậy? Bài này sẽ điểm sơ qua về vật liệu nano, các phương pháp chế tạo, tính chất lí hóa, và các ứng dụng của chúng.


Hình 1: Số các công trình khoa học và bằng phát minh sáng chế tăng theo cấp số mũ theo thời gian.


Hình 2: Số các công ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano cũng tuân theo quy luật cấp số mũ.

Khi ta nói đến nano là nói đến một phần tỷ của cái gì đó, ví dụ, một nano giây là một khoảng thời gian bằng một phần tỷ của một giây. Còn nano mà chúng ta dùng ở đây có nghĩa là nano mét, một phần tỷ của một mét. Nói một cách rõ hơn là vật liệu chất rắn có kích thước nm vì yếu tố quan trọng nhất mà chúng ta sẽ làm việc là vật liệu ở trạng thái rắn. Vật liệu nano là một thuật ngữ rất phổ biến, tuy vậy không phải ai cũng có một khái niệm rõ ràng về thuật ngữ đó. Để hiểu rõ khái niệm vật liệu nano, chúng ta cần biết hai khái niệm có liên quan là khoa học nano (nanoscience) và công nghệ nano (nanotechnology). Theo Viện hàn lâm hoàng gia Anh quốc thì [2]:
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 và đại 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.
Công nghệ nano là việc thiết kế, phân tích đặc trưng, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị, và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng và kích thước trên quy mô nano mét.
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. Để có một con số dễ hình dung, nếu ta có một quả cầu có bán kính bằng quả bóng bàn thì thể tích đó đủ để làm ra rất nhiều hạt nano có kích thước 10 nm, nếu ta xếp các hạt đó thành một hàng dài kế tiếp nhau thì độ dài của chúng bằng một ngàn lần chu vi của trái đất.
(còn nữa)

Tài liệu tham khảo
1. The Nanotech Report 2004 Investment Overview and Market Research for Nanotechnology (3rd edition) Lux Research Inc., New York 2004.
2. Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties, The Royal Society & The Royal Academy of Engineering, London, 2004.

Chán wa ko biết post hình lên đây thế nào
 
Chỉnh sửa lần cuối:
ôi cái thằng khoa kia , mày post bài của người khác thì phải trích dẫn là từ trang nào , của ai ( hehe cả việc người đó lấy bài ở đâu chứ) bài này nếu ko nhầm thì là ở bên fotech nhà mình do bác LL post lại của một anh trường mình cũ mà !!
 
này ở trên có đề tên + tác giả đàng hoàng đấy, bác làm ơn đọc kĩ rồi hãy nói, nếu mod thấy có bài nào phạm quy thì cứ xóa, tôi ko phàn nàn
 
Chỉnh sửa lần cuối:
ôi dào ! tao đùa mày tý ấy mà , ý tao bảo là mày post từ đâu , cái chỗ mày lấy lại được lấy ở đâu mày phải nói hết HEHE , nói hết thì có mà chết !!
 
Back
Bên trên