Công nghệ Nano là gì? Những ứng dụng của công nghệ Nano

[thuha19051234]

Sự ra đời của những công nghệ mới không chỉ là giải pháp để ứng xử thân thiện với môi trường và cải thiện hiệu quả kinh tế, mà còn cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về bản chất của mọi thứ xung quanh ta.
Công nghệ Nano là một trong số đó, với ứng dụng tiềm năng vô tận trong hầu hết mọi lĩnh vực của cuộc sống, công nghệ này được xem là của hôm nay và của cả ngày mai.

Công nghệ Nano chế tạo những gì?​

Hiểu đơn giản, công nghệ Nano đề cập đến một phương pháp chế tạo các vật thể có phạm vi kích thước tính bằng nanomet. Kích thước của các vật thể này có thể lên tới vài trăm nanomet (1 nanomet bằng một phần triệu mét). Cấu trúc Nano cực kỳ phức tạp và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, việc phát minh ra kính hiển vi đã khởi đầu cho nghiên cứu toàn diện về cấu trúc ở kích thước nano.
Trên thực tế, những hiện tượng có quy mô lớn sẽ không mang đến cho chúng ta một cái nhìn rõ ràng và sâu sắc về hoạt động cũng như nguồn gốc của chúng, khi kích thước của hệ thống giảm theo cấp số nhân. Nhưng một mô hình thu nhỏ cũng có thể phản ánh mô hình vĩ mô. Công nghệ Nano được xem là giúp xóa đi sự chênh lệch về độ chính xác và độ chính xác giữa các hệ thống nhỏ và lớn. Khả năng quay 180 độ của các thuộc tính được quan sát trong khi thu nhỏ kích thước của hệ thống sẽ mở ra những con đường mới cho các ứng dụng mới và chưa được biết đến.

Kỹ thuật chế tạo vật liệu Nano ​

Sự khác biệt cơ bản và nhỏ nhất giữa các phương pháp sản xuất nano khác nhau là phương pháp từ trên xuống so với phương pháp từ dưới lên.
Kỹ thuật sản xuất nano từ trên xuống liên quan đến việc chiết xuất các vật liệu có kích thước nano nhỏ từ một vật liệu lớn hơn bằng cách loại bỏ tàn dư từ nó cho đến khi nhận được một vật liệu có kích thước và đặc tính mong muốn. Phương pháp này sử dụng trong các kỹ thuật in của công nghệ nano.

Phương pháp khác, từ dưới lên - đối cực của việc sản xuất từ trên xuống, các đối tượng được xây dựng từ cấp độ nguyên tử hoặc hạt nhật, được nâng lên về quy mô và kích thước cho đến khi chiết xuất được sản phẩm thích hợp.

Phương pháp chế tạo vật liệu nano từ trên xuống​

- Nano-Imprint Lithography: là kỹ thuật tạo ra cấu trúc 3D đảo ngược của một vật liệu Nano có từ trước, đối tượng được lấy được gọi là vật thể chính và quá trình này được thực hiện dưới áp suất rất cao để tiến hành nhân bản được chính xác hơn. Phương pháp này cũng có thể được coi là dập nổi kích thước Nano và do đó đòi hỏi các thiết bị rất phức tạp
- Nano-Sphere Lithograph: là kỹ thuật đặt nhiều quả cầu nano cạnh nhau, tạo nên mẫu có các thứ tự trên một mặt nạ. Mặt nạ này được đặt trong một chất keo, khác nhau đối với từng chất liệu của vật thể bề mặt. Khoảng trống giữa các quả cầu nano được xếp thành từng hàng tạo cơ hội để làm thành hoa văn tương đối phẳng. Các lỗ còn lại trên bề mặt sau quá trình này có thể được sử dụng để tạo ra các các cấu trúc và thiết kế nano 3D cực kỳ phức tạp.
- Kỹ thuật in lito (in thạch bản): trong kỹ thuật in thạch bản, lực tĩnh điện được triển khai trên phần mặt nạ để tạo ra các cấu trúc và thiết kế nano rất phức tạp dưới dạng các mảng ngắn. Đây cũng là điểm khác biệt duy nhất giữa in thạch bản keo và thạch quyển nano. Các loại cấu trúc nano khác nhau có thể được hình thành với sự trợ giúp của phương pháp này, chẳng hạn như các loại lỗ, hình nón và thậm chí là bánh mì sandwich.
- Scanning Probe Lithography: phương pháp này được đánh giá là tối ưu để sản xuất các cấu trúc nano có độ phân giải cao với các mẫu hình học rất phức tạp. Các cấu trúc giống như những đầu nhọn nhỏ nhất mà bạn có thể tưởng tượng được trên quy mô nguyên tử được sử dụng nhằm tạo ra các hình ảnh.

Phương pháp chế tạo vật liệu nano từ dưới lên​

- Tổng hợp Sol-Gel: đây là phương pháp đa trùng ngưng từ các chất vô cơ, bao gồm các giai đoạn Thủy phân, đa trùng ngưng, sấy và phân hủy nhiệt. Quá trình này được thực hiện trong pha lỏng, sau đó các chất lỏng được để trên bề mặt và cuối dùng trở thành các chất dạng gel. Phương pháp sol-gel được sử dụng chủ yếu để chế tạo các nano oxit kim loại.
- Plasma Arcing: Phương pháp này chủ yếu được sử dụng để thu thập các lớp trên bề mặt, một quá trình khử kim loại từ các hợp chất dưới tác động của dòng khí nóng, thường là bằng dòng điện hồ quang có cường độ lớn plasma được tạo ra với nhiệt độ từ 4000 - 10000 độ C và một dòng khí khử được đưa vào. Sau khi khi tiền chất được chuyển thành các hạt nano kim loại dưới dạng pha ngưng tụ. Kết quả cuối cùng là cho phép thu nhận các hạt nano kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao.
- Kết tủa hóa học: chất mà bạn muốn kết tủa sẽ được chuyển sang thể khí và sau đó được phép lắng đọng dưới dạng chất rắn trên bề mặt của một vật thể khác. Quá trình kết thủa sẽ được thực hiện trong dung lịch nước, để thu nhận các hạt nano đa lớp thông qua kiểm soát chặt chẽ nồng độ các ion tham gia và độ axit của môi trường phản ứng. Phương pháp này sẽ giúp thu về các hạt nano có phân bố kích thước gần nhau, phù hợp để chế tạo các bộ cảm biến ứng dụng trong nông nghiệp.

Tầm quan trọng của Công nghệ Nano​

1. Sử dụng hàng ngày và áp dụng trong lĩnh vực y tế

- Sử dụng để chế tạo các loại áo bảo vệ cá nhân vô khuẩn, không gỉ và không có nếp nhăn
- Sản xuất nước và các loại màng mỏng không có cặn cho máy tính để bàn, laptop, máy ảnh và kính mắt.
- Ứng dụng để sản xuất các loại vải thông minh
- Hỗ trợ trong quá trình tăng trọng lượng cho ngành công nghiệp ô tô
- Dùng trong kỹ thuật sinh học Nano với vai trò quan trọng, chuyển đổi các chất thành các chất khác.
- Hỗ trợ sản xuất pin và động cơ mạnh mẽ cho ngành công nghiệp ô tô
- Các hạt nano được sử dụng để tạo ra các chất xúc tác đặc biệt nhằm tăng tốc độ và năng suất của các phản ứng hóa học
- Áp dụng trong các phương pháp điều trị ung thư tiềm năng gồm cả phát hiện và chữa bệnh.
- Các hạt nano có đặc tính phát hiện tạp chất trong nước, do đó nó có thể lọc và tạo ra nguồn nước sạch.
2. Công nghệ điện tử, năng lượng

- Tạo ra loại máy tính MRAM với khả năng khởi động ngay lập tức
- Tạo ra bóng bán dẫn tốc độ cao và nhỏ gọn nhờ sự trợ giúp của công nghệ Nano.
- Sản xuất TV và màn hình máy tính có độ nét cao
- Tạo màn hình siêu linh hoạt có khả năng gập lại.
- Ứng dụng trong các dịch vụ chăm sóc và chẩn đoán.
- Giúp tạo ra các kỹ thuật giải trình tự gen hiệu quả.
- Tăng năng lượng của các loại nhân liệu theo cấp số nhân.
- Cải thiện hiệu quả và tiết kiệm chi phí cho các tấm pin mặt trời
Có thể khẳng định, phạm vi ứng dụng của công nghệ Nano là vô tận, những sản phẩm được tạo ra ngày càng tốt hơn với sự trợ giúp của công nghệ này. Nhờ công nghệ Nano, con người giờ đây đã có khả năng tạo ra những chất riêng vời thuộc tính và đặc điểm cơ bản được quyết định bởi chính chúng ta. Tất cả mọi thứ sẽ được sản xuất với chi phí thấp nhưng cấp độ chất lượng ở cao nhất.
Nguồn scienceabc