Tổng hợp những kiến thức xung quanh công nghệ Nano

1.Tìm hiểu công nghệ Nano là gì?

Trước tiên để bạn đọc hiểu rõ hơn về công nghệ nano, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về định nghĩa và sự phát triển của ngành công nghệ này.

1.1.Lịch sử phát triển

Từ những năm đầu của thế kỷ 21, công nghệ Nano đã được tìm ra và phát triển đến ngày nay. Với hàng loạt các thiết bị phân tích được sáng chế và nổi bật nhất phải kể đến kính hiển vi đầu dò quét. Chúng có khả năng quan sát đến kích thước hàng nguyên tử hoặc phân tử.

Thế nhưng, trên thực tế các hạt nano đã tồn tại trong thế giới tự nhiên từ hàng triệu năm trước. Từ thế kỉ 10, con người đã sử dụng các hạt nano để chế tạo ra các vật liệu nano. Chẳng hạn như thủy tinh, gốm sứ với đa dạng mẫu mã, kích thước và màu sắc khác nhau. Mặc dù sử dụng nhiều như vậy nhưng con người lại không hề biết về chúng.

1.2.Công nghệ Nano là gì?

Như chúng ta đã biết, công nghệ nano là ngành nghiên cứu, phát triển khoa học vật liệu và các thiết bị thông qua phân tử và nguyên tử.

Cụ thể là những công nghệ sẽ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo, ứng dụng các cấu trúc, thiết bị cũng như hệ thống bằng việc điều khiển kích thước và hình dáng dựa trên quy mô nanomet (nm). Với 1m = 1.000.0000.000nm.

1.3.Kích thước Nano 

Để có thể hình dung được kích thước của nano, chúng ta có thể thông qua một số ví dụ sau:

• Đường kính của một sợi tóc con người khoảng 80.000-100.000 nanomet

• Móng tay dài trong 1 giây bằng 1 nanomet

• Một tờ giấy mỏng có độ dày khoảng 100.000 nanomet

• Đường kính một nguyên tử vàng bằng 1/3 nanomet

• Chuỗi ADN con người có đường kính 2,5 nanomet

• Trong 1 inch có 25.400.000 nanomet

2.Vật liệu Nano

Vật liệu nano là vật liệu có cấu trúc các hạt, sợi, ống hay các tấm mỏng. Chúng có kích thước rất nhỏ, khoảng từ 1 đến 100 nanomet.

Về trạng thái, loại vật liệu này thường tồn tại ở 3 dạng là rắn, lỏng, khí.

Và phụ thuộc vào hình dáng, chúng được phân thành 3 loại sau đây:

• Vật liệu nano hai chiều (màng mỏng): thường là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do.

• Vật liệu nano một chiều (dây nano, ống nano): là vật liệu trong đó một chiều điện tử được tự do, hai chiều có kích thước nano.

• Vật liệu nano không chiều (đám nano, hạt nano): là cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử.

3.Phương pháp chế tạo Nano

Thông thường, người ta sẽ áp dụng 4 phương pháp sau đây để chế tạo Nano:

4 phương pháp chế tạo Nano phổ biến

Phương pháp hóa ướt:

• Phương pháp hóa ướt thường gồm các phương pháp sol-gel, thủy nhiệt, và đồng kết tủa. Khi ấy, dưới tác động của áp suất, nhiệt độ, độ pH,..thì các dung dịch chứa ion khác nhau sẽ được trộn vào nhau theo một tỷ phần thích hợp, mà các vật liệu nano được kết tủa từ dung dịch. Trải qua quá trình lọc, sấy khô, ta sẽ thu được các vật liệu có kích thước nano.

Phương pháp cơ khí nano:

• Gồm các phương pháp hợp kim cơ học, tán, nghiền. Với phương pháp này, các vật liệu ở dạng bột sẽ được nghiền đến kích thước nhỏ hơn. Hiện nay, các máy nghiền thường được sử dụng là máy nghiền quay hoặc máy nghiền bi hành tinh.

Phương pháp bay hơi nhiệt:

• Với các phương pháp vật lí, hóa học, quang khắc, lắng đọng trong chân không. Bằng việc áp dụng hiệu quả trong chế tạo lớp bao phủ bề mặt hoặc màng mỏng, người ta có thể dùng nó để chế tạo hạt nano từ việc cạo vật liệu nano từ tấm chắn.

Phương pháp pha khí:

• Phương pháp pha khí thường bao gồm các phương pháp plasma, đốt laser, nhiệt phân, nổ điện, bốc hơi ở nhiệt độ cao. Với nguyên tắc là hình thành vật liệu nano từ pha khí.

4.Công nghệ Nano có vai trò như thế nào trong cuộc sống?

Với sự phát triển mạnh mẽ, công nghệ Nano được ứng dụng phổ biến trong các lĩnh vực đời sống.

4.1.Trong y học và sinh học

• Các hạt nano được ứng dụng như các robot nano thâm nhập vào cơ thể với mục đích can thiệp ở quy mô phân tử hoặc tế bào.

• Hiện nay, con người đã có thể chế tạo ra hạt nano có đặc tính sinh học. Với khả năng hỗ trợ chẩn đoán bệnh, tiêu diệt các tế bào ung thư, dẫn truyền thuốc,…

4.2.Nguồn năng lượng

Ứng dụng phổ biến trong pin năng lượng mặt trời

• Đóng vai trò nâng cao chất lượng pin năng lượng mặt trời, tăng hiệu quả, dự trữ pin và siêu tụ điện.

• Ngoài ra, chúng còn có thể tạo ra chất siêu dẫn làm dây dẫn điện để vận chuyển điện đường dài…

4.3.Ngành điện tử – cơ khí

• Công nghệ nano được sử dụng để giúp chế tạo các linh kiện điện tử nano với tốc độ xử lý cực nhanh.

• Bên cạnh đó, chúng còn được dùng để làm các thiết bị ghi thông tin cực nhỏ như chế tạo màn hình điện thoại, máy tính.

• Đồng thời, tạo ra các vật liệu nano siêu nhẹ – siêu bền, chẳng hạn như sản xuất các thiết bị máy bay, xe hơi, tàu vũ trụ…

4.4.Ngành may mặc và thực phẩm

• Do có khả năng thu hút và tiêu diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó chịu trong quần áo nên thường được áp dụng trên một số mẫu quần áo thể thao. Ngoài ra, còn được ứng dụng trong một số loại quần lót khử mùi.

Được sử dụng trên quần áo thể thao để khử mùi hôi

• Không chỉ vậy, công nghệ Nano có khả năng làm thay đổi hương vị của các loại thực phẩm. Điều này giúp cho con người có thể thưởng thức những món ăn với hương vị vô cùng lạ mà giá trị dinh dưỡng vẫn cao nhờ công nghệ nano thực phẩm.

• Ngoài ra, bằng cách tạo ra những vật liệu đựng thực phẩm có thể diệt khuẩn, công nghệ Nano sẽ giúp con người lưu trữ thực phẩm được lâu hơn nhiều lần.

4.5.Giảm tải ô nhiểm môi trường

• Bằng việc áp dụng công nghệ Nano trong một quy trình mới, gọn nhẹ hơn, tiết kiệm năng lượng, giảm tác động đến môi trường, có thể thay thế những vật liệu, hóa chất và quy trình sản xuất truyền thống gây ô nhiễm môi trường.

• Việc chế tạo thành công các màng lọc nano đã góp phần lọc được các phân tử gây ô nhiễm, các chất hấp phụ, xúc tác nano dùng để xử lý chất thải hoàn toàn và nhanh chóng…

5.Vai trò quan trọng trong máy lọc nước Nano

Có thể nói rằng, máy lọc nước Nano là một trong những sản phẩm sử dụng công nghệ Nano nổi bật nhất. Với màng lọc có cấu tạo lỗ rỗng và kích thước siêu nhỏ, nhằm loại bỏ các tạp chất, bụi bẩn và vi khuẩn tồn tại trong nguồn nước đầu vào.

Máy lọc nước sử dụng công nghệ Nano

Không chỉ vậy, các màng lọc còn giúp giữ lại những khoáng chất tự nhiên có trong nước và mang lại lợi ích cho cơ thể con người.

Chính vì vậy, máy lọc nước sử dụng công nghệ Nano chắc chắn là sự lựa chọn hoàn hảo, đảm bảo an toàn và mang đến nguồn nước sạch, phục vụ nhu cầu sinh hoạt cho cả gia đình.

6.Công nghệ Nano có gây ảnh hưởng gì không?

Mặc dù, sự xuất hiện của công nghệ Nano đánh dấu bước ngoặt lớn, thể hiện sự phát triển vượt bậc trong ngành khoa học công nghệ. Tuy nhiên, công nghệ Nano vẫn được ví như một “con dao hai lưỡi”. Bởi ngoài những ưu điểm thì công nghệ Nano vẫn tồn tại không ít tác dụng phụ.

Theo như một số chuyên gia Thụy Sĩ cho biết, phân tử Nano có thể gây tổn hại mô cơ bằng các phản ứng hóa học. Chính vì vậy, nếu không kiểm soát được lượng phân tử Nano, chúng có thể gây kích ứng, rối loạn quá trình trao đổi enzyme và tê liệt hệ miễn dịch.

Tóm lại, công nghệ Nano đóng vai trò rất lớn đối với tất cả mọi mặt trong đời sống con người. Hy vọng, bài viết này đã cung cấp tới bạn đọc đầy đủ những kiến thức hữu ích, cũng như có được câu trả lời cho câu hỏi công nghệ Nano là gì?