Công nghệ nano là công nghệ khoa học hiện đại được áp dụng nhiều nhất trong đời sống hiện nay. Nhờ ứng dụng công nghệ này mà y học, điện tử, may mặc, nông nghiệp trên thế giới có sự phát triển vượt bậc.
Vậy công nghệ này là gì? Nó được ứng dụng như thế nào trong đời sống hiện nay? Bài chia sẻ dưới đây digitalfuture sẽ giúp bạn giải đáp các thắc mắc trong lĩnh vực này.
Phân loại vật liệu nano
Có nhiều cách phân loại vật liệu nano trong đó có 2 cách phân loại được áp dụng nhiều nhất đó là phân loại theo hình dáng của vật liệu và phân loại theo kích thước của vật liệu.
Theo hình dáng thì vật liệu nano bao gồm các loại sau:
- Vật liệu nano không chiều
- Vật liệu nano 1 chiều
- Vật liệu nano 2 chiều
- Vật liệu có cấu trúc nano
Theo tính chất vật liệu nano bao gồm các loại sau:
- Vật liệu nano kim loại
- Vật liệu nano bán dẫn
- Vật liệu nano từ tính
- Vật liệu nano sinh học
Cơ sở khoa học của công nghệ nano
Cơ sở khoa học của công nghệ nano là gì? Có 3 cơ sở để nghiên cứu công nghệ nano đó là:
Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử
Đối với các vật liệu vĩ mô gồm nhiều nguyên tử có thể bỏ qua thăng giáng ngẫu nhiên và các hiệu ứng lượng tử được trung bình hóa với rất nhiều nguyên tử. Ngược lại, cấu trúc nano có ít nguyên tử thì tính chất lượng tử thể hiện rõ ràng hơn.
Hiệu ứng bề mặt
Các nguyên tử trên bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử nếu vật liệu có kích thước nano. Chính vì thế vật liệu có kích thước nanomet sẽ có tính chất khác biệt so với vật liệu dạng khối.
Kích thước tới hạn
Mỗi vật liệu đều có một giới hạn về kích thước nhất định. Nếu vật liệu vượt qua kích thước giới hạn sẽ có tính chất thay đổi hoàn toàn. Các vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do các vật liệu đã đạt đến tính chất tới hạn của vật liệu/.
Chế tạo vật liệu nano
Từ định nghĩa công nghệ nano chúng ta có thể dễ dàng nhận ra vật liệu nano có thể chế tạo bằng 2 phương pháp khác nhau đó là:
Phương pháp từ trên xuống
Đây là phương pháp nghiền, và biến dạng các vật liệu thể khối với tổ chức hạt thô thành hạt có kích thước nano.
Phương pháp từ dưới lên
Đây là phương pháp dùng nguyên tử hoặc ion để chế tạo ra các vật liệu nano. Các nguyên tử để hình thành nên vật liệu nano có thể được tạo ra từ phương pháp vật lý, hóa học, phương pháp kết hợp.
Hướng ứng dụng chung
Hướng ứng dụng chung của công nghệ nano là gì? Nhờ có cấu trúc đặc biệt mà nó có thể ứng dụng trong chế tạo các dụng cụ thông tin kỹ thuật. Chúng có thể được lắp ráp cho các vật liệu trung tâm như điện từ và quang. Bên cạnh đó, chúng còn có tiềm năng trong việc điều chế các vật liệu có tỉ trọng cao, tỉ số của diện tích bề mặt trên thể tích cao như bộ nhớ.
Các thiết bị dùng trong việc nghiên cứu và quan sát các cấu trúc nano
Một trong những thiết bị được sử dụng trong ngành công nghệ nano phổ biến nhất đó là:
- Kính hiển vi quét sử dụng hiệu ứng đường ngầm
- Epitaxy chùm phân tử
- Kính hiển vi điện tử quét
- Kính hiển vi nguyên tử lực
- Kính hiển vi điện tử truyền qua
Ứng dụng
Công nghệ nano được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và mang đến hiệu quả cao cho đời sống hiện nay như
Y học
Ngành y tế đã đạt được nhiều thành quả vượt bậc trong việc ứng dụng công nghệ nano vào khám chữa bệnh. Một trong những ứng dụng y tế thành công nhất đó chính là sử dụng hạt nano vàng.
Vậy chữa bệnh ung thư bằng hạt nano là gì? Người ta sẽ đưa hạt nano vào bên trong cơ thể sau đó dùng các tia thích hợp để kích hoạt hạt nano vàng gia nhiệt. Nhờ nhiệt độ của hạt nano mà các tế bào ung thư bị tiêu diệt nhanh chóng.
Ngoài ra, người ta còn sử dụng các robot có kích thước siêu nhỏ để đưa thuốc vào bên trong cơ thể đến các bộ phận cần điều trị. Điều này giúp cho việc chữa bệnh đạt hiệu quả tốt hơn.
Công nghệ nano được ứng dụng để sản xuất thuốc như nano curcumin của mỹ được sản xuất trên nền khoa học y tế tiên tiến nhất nước Mỹ. Viên sủi Nano Curcumin tích hợp nhiều ưu điểm vượt trội, tiêu biểu nhất phải kể đến tính chất oxy hóa vượt bậc hơn so với công nghệ nano hay curcumin
Điện tử
Hiện nay, các bộ vi xử lý của các thiết bị điện tử được ứng dụng công nghệ nano khá phổ biến như: chuột, bàn phím… Đặc biệt, kích thước pin cũng càng ngày càng được thu nhỏ khi sử dụng công nghệ đặc biệt này.
May mặc
Những ứng dụng công nghệ nano trong may mặc đó là:
- Quần áo có khả năng khử mùi, diệt khuẩn
- Quần áo có khả năng trở thành trạm phát điện di động
Nông nghiệp
Ứng dụng của ngành học công nghệ nano hiện nay trong nông nghiệp phổ biến nhất đó là chế tạo ra các loại phân bón lá, thuốc diệt trừ nấm bệnh cho cây trồng. Nhờ công nghệ này mà cây trồng có thể phát triển tốt, hạn chế được vấn nạn ô nhiễm môi trường.
Nhật Bản là 1 trong những quốc gia có ứng dụng công nghệ nano nhiều nhất tại châu Á hiện nay.Công nghệ nano Nhật Bản được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó có việc ứng dụng công nghệ nano trong xử lý nước thải.
Xử lý nước thải bằng công nghệ nano mang đến hiệu quả cao, tạo cho con người nguồn nước siêu sạch, tốt cho sức khỏe. Máy lọc nước công nghệ nano Nhật Bản hiện đang được yêu thích tại Việt Nam và nhiều nước trên thế giới
Công nghệ nano ở Việt Nam
Hiện nay, công nghệ nano tại Việt Nam đã bước đầu có sự phát triển. Ngành học công nghệ nano được nhiều bạn trẻ yêu thích do nhu cầu ngày càng tăng của xã hội đồng thời có cơ hội xin việc làm tốt với thu nhập cao so với các ngành học khác.
Công nghệ nano của Việt Nam mặc dù không chậm so với thế giới nhưng rất khó chuyển giao đòi hỏi sự đầu tư và đổi mới hơn nữa trong tương lai.
Trên đây là 1 số kiến thức cơ bản giới thiệu về công nghệ nano bạn có thể tham khảo. Đây là công nghệ mới có tầm ảnh hưởng quan trọng đối với đời sống của con người hiện nay.
Việc ứng dụng công nghệ này vào thực tiễn đã giúp con người nâng cao được chất lượng cuộc sống cũng như giải quyết được các vấn đề khó khăn về y tế, nước thải, điện tử…
