|
Post by Robot on Aug 20, 2004 1:57:18 GMT -5
Đề nghị ưu tiên nghiên cứu công nghệ nano
TT - Sáng 16-8-2004, Hội nghị vật lý lý thuyết toàn quốc lần thứ 29 đã khai mạc tại Trường ĐH Khoa học tự nhiên (ĐH Quốc gia TP.HCM). Phát biểu tại hội nghị, ông Phan Thanh Bình - phó giám đốc ĐH Quốc gia TP.HCM - cho biết nghiên cứu và phát triển công nghệ nano đã được xác định là một trong những ưu tiên hàng đầu của ĐH Quốc gia TP.
Theo ông, các nhà khoa học ở ĐH Quốc gia TP đã tích cực bàn thảo chiến lược nghiên cứu và phát triển công nghệ nano đến năm 2020...
Hội nghị khoa học nói trên có gần 60 báo cáo khoa học ở nhiều chuyên đề khác nhau của vật lý lý thuyết. Đặc biệt, báo cáo khoa học tổng quan của giáo sư - viện sĩ Nguyễn Văn Hiệu về tình hình nghiên cứu, phát triển vật lý và công nghệ nano ở VN cũng như trên thế giới đã tạo sự quan tâm đặc biệt của giới khoa học.
Phát biểu tại buổi khai mạc Hội nghị, ông Lê Hoàng - tổng biên tập báo Tuổi Trẻ, một trong những đơn vị đóng góp tích cực về tài chính và nhân lực tổ chức hội nghị - cho biết: đây là lần đầu tiên báo Tuổi Trẻ “cùng chung tay góp sức” tổ chức sự kiện khoa học ý nghĩa nói trên, với hi vọng góp một phần công sức để dấy lên tinh thần khoa học, lòng đam mê và sẵn sàng dấn thân vào con đường nghiên cứu ở các bạn trẻ trên tất cả các lĩnh vực khoa học - công nghệ.
Tổng biên tập Lê Hoàng nhấn mạnh chủ trương của báo Tuổi Trẻ luôn dành sự quan tâm đặc biệt để giới thiệu các gương mặt trẻ đam mê nghiên cứu khoa học ở nhiều lĩnh vực khác nhau.
* Tối 16-8-2004, hội trường 1 Nhà văn hóa TP.HCM đông kín các bạn trẻ đến tham dự buổi giao lưu giữa các nhà khoa học nổi tiếng và giới trẻ TP.HCM, chủ đề “Tuổi trẻ và khoa học”.
QUỐC THANH - Đ.TƯƠI
Hội thảo quốc tế về công nghệ nano tại Hà Nội
Ngày 22-10, tại Hà Nội, hơn 200 nhà khoa học về vật lý nano của 12 nước và vùng lãnh thổ là Mỹ, Nhật Bản, Canađa, Hà Lan, Đan Mạch, Ba Lan, Thụy Sĩ, Pháp, Ấn Độ, Đài Loan, Hàn Quốc và Việt Nam đã tham dự hội thảo quốc tế về vật lý và công nghệ nano 2004.
Hội thảo do Viện Khoa học vật liệu, thuộc Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trường Đại học công nghệ (Đại học Quốc gia Hà Nội) kết hợp với Cơ quan nghiên cứu và phát triển vũ trụ Á châu của Hoa Kỳ tổ chức.
Đông đảo các chuyên gia hàng đầu thế giới về vật lý nano đã trình bày về những kết quả, kinh nghiệm và khó khăn đang gặp phải trong quá trình nghiên cứu về một ngành công nghệ mũi nhọn đang được phát triển trên toàn thế giới nhưng cũng còn rất mới mẻ ngay cả đối với nhiều nước phát triển.
Qua gần 60 báo cáo tham luận, các nhà khoa học đã tập trung vào thảo luận hai chủ đề lớn mà thế giới đang quan tâm: linh kiện và kích thước micro và nano met 10 mũ trừ 9 và các vật liệu thông minh ở kích thước nano met.
Ở Việt Nam công nghệ nano đã được biết đến trong vài năm gần đây, vì vậy, hội thảo có ý nghĩa rất quan trọng đối với các nhà khoa học Việt Nam, nhất là những cán bộ trẻ đang nghiên cứu về công nghệ nano. Đây là cơ hội để họ được tiếp cận với những nguồn thông tin khoa học mới, trao đổi đào tạo và định hướng nghiên cứu về lĩnh vực nano giữa các phòng thí nghiệm trong nước và quốc tế.
Công nghệ nano là công nghệ siêu nhỏ, đang được đầu tư nghiên cứu tại nhiều nước phát triển. Các nhà khoa học cho rằng công nghệ nano sẽ là công nghệ của thế kỷ 21 và sẽ tạo ra một bước nhảy vọt về khoa học công nghệ trong một tương lai không xa.
Theo TTXVN
|
|
|
Post by Robot on Sept 29, 2004 10:10:33 GMT -5
Dùng công nghệ nano chữa bệnh... hôi chân Trong tương lai xa, công nghệ nano được kỳ vọng sẽ giúp chế tạo siêu máy tính tí hon hoặc giải quyết các vấn đề năng lượng mang tính chất sống còn. Nhưng với một triển vọng gần hơn, công nghệ nano sẽ giúp dệt ra những đôi tất hạn chế chân ..."tỏa hương". Phân tử nano của kim loại bạc và vàng sẽ hoạt động như sát thủ của vi khuẩn gây mùi hôi. Ít ra thì đấy cũng là hy vọng của NanoHorizons khi hãng này bắt đầu bán ra thị trường một dòng sản phẩm phân tử nano phù hợp cho quy trình sản xuất polymer chuẩn. Điều này có nghĩa là các vi phân tử vàng, bạc và kim loại - sát thủ của mọi vi trùng và vi khuẩn gây mùi hôi chân sẽ được "cấy" vào trong giày, thiết bị tập luyện thể thao và các sản phẩm làm từ nhựa hoặc sợi nylon khác. Còn hiện tại, ngay lúc này, NanoHorizons đang bắt tay cùng một hãng chuyên sản xuất bít tất, và vì thế, bạn có thể tìm thấy những đôi tất khử hôi kiểu này trên thị trường trong khoảng một năm nữa mà thôi. Các quy trình sản xuất hiện tại cũng có thể cấy ghép những kim loại nói trên vào sản phẩm, tuy nhiên họ chỉ có thể thao tác với các mảng hoặc khối kim loại kích thước tương đối lớn, hoặc đem "nhúng" nguyên một lớp kim loại vào bề mặt sản phẩm. Phương pháp này vì vậy dẫn đến tình trạng sản phẩm nặng và giá thành sản xuất cao hơn, mà độ bền sản phẩm cũng bị ảnh hưởng. Trong khi đó, NanoHorizons lại sử dụng các phân tử nano, có dạng hình cầu hoặc que, được thiết kế với mục đích gia tăng đáng kể lượng kim loại phục vụ cho các phản ứng hóa học diệt vi khuẩn. Ý tưởng của họ là cùng một hiệu quả "sát thủ" như vậy, nhưng khối lượng kim loại huy động nhỏ hơn nhiều so với các phương pháp thông thường, hoặc sử dụng cùng một lượng kim loại như vậy thì sẽ tiêu diệt được nhiều vi khuẩn hơn. Cũng theo NanoHorizons thì sức tiêu diệt của các phân tử nano có hiệu quả cao gấp 20 đến 100 lần so với các anh bạn đồng nghiệp là kim loại tấm. Từ cao xa đến "đời thường"... Sản phẩm tất khử mùi sản xuất bằng công nghệ phân tử nano. Chậm mà chắc, công nghệ nano ngày càng nổi lên như công nghệ đầy hứa hẹn của tương lai. Mặc dù tham vọng to lớn của các nhà khoa học máy tính là một ngày nào đó có thể tạo ra những con chip với thiết kế phân tử, song phần lớn những phát minh nano gõ cửa thị trường vài năm tới lại phục vụ cho những sản phẩm tiêu dùng thông thường. Các hãng xe hơi đang trộn phân tử nano vào trong kính chắn gió để giảm lóa. Quần chống bẩn sử dụng phân tử nano để giảm thiểu công sức cho các bà nội trợ và ...máy giặt. Ứng dụng phân tử nano đầu tiên của NanoHorizons là trong một dự án hợp tác với hãng dược chuyên sản xuất thiết bị cấy ghép vào cơ thể con người. Công nghệ cơ bản này giờ đã được du nhập sang địa hạt của thiết bị điện tử dân dụng. Phân tử bạc và vàng của NanoHorizons có giá dao động từ 100 - 400 USD/lít. Các kim loại khác như đồng cũng được sử dụng với giá rẻ hơn, song hiệu quả không cao bằng. Ngoài ra, các hãng cũng có thể sử dụng cả thủy ngân, nhưng cần phải thận trọng với các vấn đề liên quan đến độc tính. Các phân tử bạc và vàng có kích thước xê dịch từ 10 nanomet đến 90 nanomet. Sử dụng phân tử nano kim loại để giảm mùi hôi chân sẽ khiến giá thành sản phẩm tăng thêm từ 20 cent cho đến một USD nữa. Còn nếu sản phẩm là một thiết bị y tế với yêu cầu "xử lý" vi khuẩn lớn hơn nhiều, chi phí tất nhiên cũng cao hơn. (Cầm Thi - Theo CNET)
|
|
|
Post by Robot on Nov 17, 2004 11:38:32 GMT -5
Virus biến đổi gen
Nếu lý thuyết của Cambrios đúng, chip bán dẫn trong tương lai sẽ không còn là kết quả của quá trình chế tạo nữa. Chúng sẽ được... nhân giống! Hãng này đang sử dụng một phương pháp cho phép chế tạo bán dẫn và các thiết bị máy tính bằng cách kết hợp các chất vô cơ như catmi sunfit với cả một thư viện protein hữu cơ khổng lồ.
Trong đa số các tình huống, kết hợp kim loại với một virus hoặc vi khuẩn sống, không dẫn đến những bước đột phá. Song đôi lúc, phản ứng hoá học giữa một hợp chất kim loại với một protein có trong sinh vật có thể tạo ra... tinh thể hoặc phim.
Mike Napp, giám đốc điều hành Công ty Cambrios, nói: “Vô số, xét cho cùng, cũng chỉ là kết quả phản ứng giữa phấn với các loại protein có thể mà thôi. Đó là đường đi của sự tiến hoá. Bạn thử qua các sự lựa chọn và tìm xem cái nào phát huy hiệu quả. Protein có thể làm thay đổi vật chất. Chúng ta sẽ không thể tồn tại với tư cách con người nếu protein của chúng ta không thay đổi từng nguyên tố vật chất một”.
Hé mở cửa nhờ... công nghệ nano
Từ lâu, giới nghiên cứu đã đề cập đến phương pháp ứng dụng tự nhiên vào chế tạo chip, song những bước tiến thực tế gần đây của công nghệ nano mới có thể đưa ý tưởng này đến gần với hiện thực hơn bao giờ hết. Hãng nghiên cứu Nanomagnetics của Anh đang thử nghiệm cách chế tạo bộ nhớ tí hon, đồng bộ từ các tế bào protein và... huyết tương bò. Hãng Matsunutsa (Nhật Bản) cũng đang tiến hành những cuộc nghiên cứu tương tự. Nhiều hãng khác lại tìm cách áp dụng khả năng quang hợp của thực vật vào sản xuất năng lượng.
ở góc độ kinh viện, Trường đại học Bristol (Anh) đã thành lập Trung tâm Hoá học Cấu tạo Vật chất dưới quyền lãnh đạo của giáo sư Steven Mann, người đi tiên phong trong lĩnh vực này từ đầu thập niên 1990. Cũng trong tuần này, bang Montana (Mỹ ) đã tổ chức một cuộc hội thảo về sinh khoáng hoá. “Ngay lúc này, mọi nghiên cứu chủ yếu vẫn dừng lại trong các phòng thí nghiệm và học viện. Người ta đang dốc sức để có thể đưa chúng vào ứng dụng.’’ - Eric Mayes, giám đốc Nanomagnetics nói.
Dù chỉ có cả thảy tám nhân viên, Cambrios vẫn là một trong những công ty đi đầu trong nghiên cứu về vật chất sinh hoá. được sáng lập bởi hai người tiên phong khác là Angela Belcher - Giáo sư khoa học vật liệu Viện Công nghệ Massachusets và Evelyn Wu - Giáo sư điện tử và máy tính của đại học California, mới đây Cambrios đã nhận được 1,8 triệu USD vốn ban đầu từ Arch Ventures, Alloy Venture và Viện Sinh học Oxford.
|
|
|
Post by Robot on Nov 17, 2004 11:39:03 GMT -5
Đãi cát tìm vàng
Cách thức làm việc của Cambrios hoàn toàn có thể so sánh với câu thành ngữ cổ: “Đãi cát tìm vàng”. Giai đoạn đầu tiên: họ tạo ra hàng tỷ biến thể gien ngẫu nhiên của loại sinh vật diệt khuẩn E. Coli. (Các nhà khoa học thích làm việc với vi khuẩn E.Coli vì sự quen thuộc và “dễ hiểu” của nó).
Một con vi khuẩn bị biến đổi gien chỉ tạo ra một loại protein mới. Song với số lượng hàng tỷ con vi khuẩn thì số lượng protein mới thu được là rất lớn. Các nhà nghiên cứu khi đó sẽ kiểm tra cả cái thư viện protein khổng lồ này tương tác và phản ứng như thế nào với một vật chất lạ, thường là các chất kim loại khác nhau.
Do số lượng virus và loại protein do chúng tạo ra khổng lồ như vậy, nên người ta không thể cho kim loại tác dụng với từng loại protein một theo kiểu “gặp riêng giao lưu kín’’. Thay vào đó, kim loại được tiếp xúc với tất cả các protein khác nhau cùng lúc. Những protein nào không dính vào hay không phản ứng sẽ bị đào thải.
Những thí nghiệm sàng lọc tiếp theo sẽ mang đến những kết quả thú vị nhất. Kết quả cuối cùng quả thực là muôn hình muôn vẻ: cùng một vật chất vô cơ có thể tạo ra vô vàn các dòng tinh thể khác nhau, nhờ những thay đổi trong protein vi khuẩn. Tạo ra chất mới từ phản ứng hoá học giữa một tế bào protein với kim loại trong điều kiện có thêm xúc tác không xa lạ gì với những ai từng làm thí nghiệm môn hoá trong trường phổ thông. Tuy nhiên, điểm khác biệt căn bản nhất là đa số mọi người đã không liên tưởng đến vai trò của protein trong quá trình này, mà chỉ chăm chăm nhớ về khoáng chất vô cơ và các nguyên tố.
“Mặc áo” cho vi khuẩn
Một phương pháp thứ hai là kết hợp vật chất vô cơ với các biến thể của một loại virus hình ống có tên M13, dài 880 nanomet và đường kính 6 nanomet. Thay vì cố tạo ra một hợp chất thứ ba, các nhà nghiên cứu lại tìm cách kiểm tra xem chất vô cơ có thể tạo thành lớp vỏ bao bọc bên ngoài virus hay không. Hiểu về bản chất, họ đang cố tạo ra những phiên bản hoá thạch của con virus đó. Quá trình này một ngày nào đó sẽ có thể vận dụng để sản xuất dây nano. (Dây nano là một chuỗi nguyên tử thường làm từ silicon nguyên chất, có thể dùng để dẫn điện hoặc ánh sáng.)
Trong tương lai, người ta cũng có thể vận dụng phương pháp thứ hai để tạo ra dây nano từ nhiều loại vật chất khác nhau, hay thậm chí là dây nano tổng hợp kiểu nhựa composite. Chẳng hạn như hồi tháng Giêng vừa qua, Phòng thí nghiệm của Belcher đã cho ra đời loại dây nano làm bằng... catmi sunfit vậy.
Cả hai phương pháp nói trên, “đãi cát tìm vàng’’ và “hoá thạch’’ vi khuẩn đều được phản ánh rút ra trong cái tên Cambrios, xuất phát từ kỷ Cambrian thời cổ đại. Kéo dài từ năm 543 triệu đến 490 triệu trước CN, kỷ nguyên này đã chứng kiến một khối lượng dồi dào, phong phú các dạng sự sống mới hình thành. Rất nhiều hoá thạch ngày nay mà chúng ta thu thập được là kết quả của kỷ Cambrian.
Giờ đây, nhiệm vụ đặt ra cho Cambrios là phải bắt tay vào phân loại và liệt kê tất cả những vật chất có thể đưa vào sản xuất đại trà và kinh doanh được. Chưa hết, hãng còn phải xây dựng một danh sách những ứng dụng tiềm năng. Phim siêu mỏng là một trong những ứng dụng như vậy. Hiện tại, ghép nối các lớp phim khác nhau luôn yêu cầu môi trường nhiệt độ cao và tiệt trùng. Phương pháp sinh học có thể giúp cắt giảm chi phí đáng kể khi cho phép nhà sản xuất tiến hành công việc này ở một nhiệt độ thấp hơn. Những hợp chất sử dụng để chế tạo thiết bị điện tử như vàng, silicon và germani, rồi từ tính như platinum cô-ban, platinum sắt cũng sẽ góp mặt.
(Theo VNcentral)
|
|
|
Post by Robot on Dec 14, 2004 8:26:39 GMT -5
Phẫu thuật nano cho tế bào sống Các nhà nghiên cứu Nhật Bản vừa sáng chế ra một loại kim tí hon, có khả năng phẫu thuật ngay trên tế bào sống mà không làm tổn hại tế bào. Thiết bị này sẽ giúp đỡ các nhà sinh học rất nhiều trong công cuộc tìm kiếm liệu pháp gien và phát triển những loại thuốc mới. www.vnn.vn/dataimages/normal/images419809_livercell141204.jpg[/img] Tế bào gan vẫn khỏe mạnh sau khi tiến hành phẫu thuật. Đối với công nghệ hiện nay, dùng ống dẫn cực nhỏ để lấy vật chất ra khỏi trứng thụ tinh đã trở thành "chuyện thường ngày ở huyện." Tuy nhiên, các ống dẫn tí hon này lại khá "lóng ngóng" và rất khó điều khiển chính xác để không làm tổn hại đến tế bào. Và khi áp qua vách tế bào, chúng thường biến dạng mạnh đến mức làm chết cả tế bào. Giờ đây, các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã biến kính hiển vi năng lượng nguyên tử (AFM) thành một công cụ phẫu thuật tế bào có khả năng bổ sung hoặc lấy đi các mô tại những địa điểm chính xác bên trong mà không hề làm tổn hại đến tế bào. AFM trông giống như tay xách của một chiếc đài nghe đĩa, với một đầu chóp tí hon có khả năng cảm nhận những thay đổi nhỏ về lực khi nó được đưa qua bề mặt của một vật thể gì đấy. AFM thường được dùng để vẽ bản đồ ở cấp phân tử của một vật chất mới. Không giống như một mao quản tí hon, AFM có thể cảm nhận được lực mà nó tác động lên tế bào, do đó nó phản ứng cực kỳ nhạy. TS Chikashi Nakamura, nhà khoa học tế bào thuộc Viện Công nghệ và Khoa học Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia tại Hyogo (Nhật Bản), đã cùng cộng sự thuộc ĐH Nông nghiệp và Công nghệ Tokyo mô tả công trình của mình trên tờ NanoLetters. Nhóm nghiên cứu sử dụng một chùm ion mạnh để "chuốt nhọn" đầu AFM chuẩn làm bằng silicon thành một mũi kim dài 8 micromet và rộng 200 nanomet. Khi các nhà nghiên cứu đưa mũi kim vào tế bào thận phôi thai người, tế bào chỉ lõm vào 1 micromet. Màng tế bào nhanh chóng trở lại hình dạng ban đầu của nó, và mũi kim được đẩy vào nhân tế bào. Theo lời nhóm nghiên cứu, đây là lần đầu tiên vật chất rắn được đưa vào nhân tế bào sống một cách chính xác đến như vậy. Mũi kim (xanh) đang thăm dò tế bào gan (đỏ ). Saul Tendler, nhà vật lý sinh học thuộc ĐH Nottingham (Anh), cho biết, loại kim mới sẽ cho phép giới nghiên cứu tiêm phân tử vào những vùng cụ thể bên trong tế bào. Chẳng hạn, các chuỗi ADN có thể được đưa thẳng vào nhân để thử nghiệm các kỹ thuật liệu pháp gien mới. Bên cạnh đấy, nó còn cho phép theo dõi thành phần hóa học của một tế bào trong thời gian thực, bằng cách bọc đầu kim bằng những phân tử bám vào các chất hóa học bên trong tế bào. Nếu đầu kim được thiết kế để phát sáng hoặc thay đổi điện cực khi các phân tử bám vào, các nhà khoa học có thể theo dõi phản ứng của tế bào trước những loại thuốc mới. Theo Ian Hall, nhà nghiên cứu y khoa phân tử tại ĐH Nottingham, công cụ này sẽ đặc biệt có ích cho việc nghiên cứu tế bào người trong những căn bệnh như hen suyễn hoặc xơ nang. Do các tế bào nói trên thường xuyên thiếu hụt, phương pháp theo dõi thành phần hóa học của một tế bào mang bệnh như thế sẽ đóng vai trò hết sức quan trọng. "Vấn đề hàng đầu của tôi là thiếu hụt tế bào", ông nói. Khánh Hà (Theo Nature)
|
|
|
Post by Robot on Dec 30, 2004 12:56:25 GMT -5
Công nghệ nano chẩn đoán di căn ung thư 21:11' 28/12/2004 (GMT+7) Các chuyên gia thuộc Trường Y Harvard vừa phát triển một kỹ thuật xác định xem ung thư đã di căn hay chưa bằng cách tiêm các hạt từ tí hon để những hạt này tích tụ trong mô ung thư.
Chụp ảnh cộng hưởng từ. Bằng cách theo dõi sự chuyển động của hạt từ trên phim chụp, bác sĩ có thể xác định tình trạng di căn của khối u mà không cần phải lấy mẫu sinh thiết. Nhóm nghiên cứu hy vọng nó sẽ làm cuộc sống của bệnh nhân dễ dàng hơn, đồng thời giúp bác sĩ chẩn đoán chính xác hơn.
Theo TS Ralph Weissleder, thành viên nhóm nghiên cứu, kỹ thuật trên thực chất là tìm kiếm các tín hiệu cho thấy ung thư đã di căn tới hạch bạch huyết. Hạch bạch huyết là những cấu trúc có kích cỡ bằng hạt đậu Hà Lan, tồn tại theo từng nhóm khắp cơ thể như ở cổ, nách và bẹn. Khi khối u di căn, nó thường lan tới một loại hạch bạch huyết có tên là hạch canh gác. Bằng cách trích mẫu hạch bạch huyết, bác sĩ có thể kiểm tra để phát hiện tế bào ác tính.
Nếu không phát hiện tế bào ác tính, điều đó có nghĩa là tế bào ung thư chưa xâm nhập sâu vào hệ bạch huyết. Tuy nhiên, lấy mẫu sinh thiết hạch bạch huyết thường làm bệnh nhân hoảng sợ và không chính xác. Chính vì lý do này mà các nhà nghiên cứu trên thế giới đang tìm kiếm phương pháp tốt hơn để đánh giá ung thư chính xác hơn.
Nhóm nghiên cứu tại Trường Y Harvard đã tuyển 70 bệnh nhân mắc nhiều dạng ung thư khác nhau và tiêm hạt từ nano cho họ. Những hạt này tiến về phía tế bào ung thư trong các hạch bạch huyết vì tế bào ung thư có tính chất xác định từ. Sử dụng phim chụp bằng kỹ thuật cộng hưởng từ, họ xác định được sự khác biệt giữa hạch ác tính và hạch lành tính.
Sau đó, các nhà nghiên cứu phát triển một chương trình máy tính, có thể dò hạch bạch huyết nào là ung thư và đưa ra cấu trúc ba chiều của hạch đó để bác sĩ xem xét. Phát ngôn viên của Viện Nghiên cứu Ung thư Anh cho rằng, bước đột phá trên có khả năng tăng độ chuẩn xác trong chẩn đoán ung thư. Tuy nhiên, kỹ thuật mới có độ sai lệch là 8%.
Minh Sơn (Theo BBC)
|
|
|
Post by Robot on Jan 7, 2005 10:47:03 GMT -5
Vài nét về Công nghệ Nano
Ngày nay các cluster công nghệ cao hàng đầu trên thế giới đang tập trung vào info - công nghệ thông tin, bio - công nghệ sinh học và Nano - công nghệ siêu nhỏ. Vậy Nano là gì? và vì sao công nghệ Nano có thể sánh ngang tầm với công nghệ thông tin và công nghệ sinh học. Bài viết này cố gắng giải đáp một phần câu hỏi đó.
Công nghệ Nano (Nanotechnology), hay còn gọi là sản xuất phân tử, là một ngành khoa học kỹ thuật liên quan tới thiết kế và sản xuất các mạch điện tử và thiết bị cực nhỏ ở cấp độ phân tử của vật thể. Viện công nghệ Nano Anh quốc (Institute of Nanotechnology) định nghĩa Nano là "một ngành khoa học và công nghệ mà ở đó các kích thước từ 0,1nm (Nanomét) tới 100nm đóng vai trò chủ đạo". Nanomét là đơn vị đo lường vũ trụ bằng 1 phần tỷ mét. Công nghệ Nano thường đi đôi với các hệ thống vi cơ điện MEMS (micro-electromechanical systems). Các hệ thống này thường sử dụng công nghệ Nano nhưng có thể bao gồm cả các công nghệ khác ở cấp độ cao hơn phân tử.
Chương trình Nano quốc gia của Mỹ NNI định nghĩa công nghệ Nano phải bao hàm: - Nghiên cứu và phát triển công nghệ ở cấp độ phân tử hoặc vi phân, với kích thước khoảng 1 - 100 nm. - Tạo ra và sử dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống có các đặc tính và chức năng mới do kích thước cực nhỏ. - Có khả năng kiểm soát và thao tác ở cấp độ nguyên tử.
Hiện nay, nghiên cứu ADN có kích thước 2,5 Nanomét trong khi hồng cầu có kích thước khoảng 2,5 micromét. Chẳng hạn Nanotube, nguồn điện tích xạ trường phong phú, một dạng mới của carbon, được Sumio Iijima tìm ra năm 1991 và được công bố năm 1995.
Việc đưa các nghiên cứu về công nghệ Nano vào sản xuất hàng loạt vẫn còn nhiều hạn chế, tuy nhiên một số sản phẩm đã nhanh chóng tiếp cận thị trường và đã có những ảnh hưởng nhất định. Năm 2000, tức là 9 năm sau, đèn jumbotron được tung ra thị trường, một loại đèn trên cơ sở Nanotube sử dụng các hạt điện tích xạ trường để bắn phá phốt pho. Đến nay, đèn được sử dụng ở nhiều sân vận động. Có thể thấy tốc độ phát triển của công nghệ này nhanh hơn trước rất nhiều khi biết rằng 23 năm là khoảng thời gian từ khi các thuộc tính bán dẫn của germanium được mô hình hóa cho đến khi sản phẩm đầu tiên, radio bán dẫn, ra đời.
Việc khám phá ra một dạng năng lượng mới ở cấp độ Nano, C60, hay còn gọi là buckyball đã đem lại cho Robert F. Curl Jr., Sir Harold W. Kroto, và Richard E. Smalley giải Nobel Hóa học 1996, mở đầu cho làn sóng nghiên cứu các đặc tính mới của C60 cũng như các vật liệu ở cấp độ Nano khác. Khoa học Nano được tạo thuận lợi bởi những tiến bộ về các thiết bị hiển vi. Giải Nobel 1986 về Vật lý đã được trao cho 3 nhà phát minh trong lĩnh vực này là Ernst Ruska, Gerd Binnig và Heinrich Rohrer. kính hiển vi quét sử dụng hiệu ứng đường ngầm STM (scanning tunneling microscope) là một trong những công cụ cho phép các nhà khoa học không những có thể quan sát mà còn thao tác được trên các hạt, các nguyên tử và tiểu phân tử ở cấp độ Nano. Khi công nghệ Nano vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm thì các hạt kích thước Nano đã được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Vật liệu kích thước Nano được sử dụng trong các ngành điện tử, sinh dược, mỹ phẩm, năng lượng, ứng dụng vật liệu và xúc tác... Các sản phẩm đem lại nhiều lợi nhuận nhất từ các hạt Nano là đánh bóng cơ hóa, băng từ, xúc tác tự động, sợi quang học... Các vật liệu Nano, có thể ở dạng bột hoặc dạng lỏng, thường được kết hợp với các vật liệu khác để tăng cường thêm các chức năng cho sản phẩm.
(to be continued)
|
|
|
Post by Robot on Jan 7, 2005 10:47:31 GMT -5
Các ứng dụng trong ngành điện tử bao gồm: ổ cứng máy tính, bộ nhớ từ, cảm ứng, máy dò quặng và la bàn. Như đã biết, chỉ có thể gắn các thành phần vào một chip bán dẫn ở một giới hạn nhất định. Thông thường, các vi mạch được khắc lên chíp bằng cách dùng axít bóc đi một diện tích nhỏ. Tuy nhiên, trên lý thuyết, có thể tạo ra chíp từ từng nguyên tử, giúp cho thiết bị có kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với công nghệ khắc axít. Phương pháp này sẽ không tạo ra bất kỳ một nguyên tử nào không cần thiết. Dây dẫn điện công nghệ Nano (Nanowire) có thể chỉ dày 1 nguyên tử. Một cổng logic chỉ cần vài nguyên tử. Một bit dữ liệu có thể được biểu hiện bằng sự có mặt hay không có mặt của một điện tích (electron) đơn lẻ. Công nghệ Nano hứa hẹn tạo ra thế hệ máy tính và thiết bị viễn thông mạnh hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, đáng quan tâm nhất và cũng chứa đựng nhiều nguy cơ nhất là những ứng dụng trong nghiên cứu dược. Các Nanorobot (robot cực nhỏ ) có thể được sử dụng như những kháng thể được lập trình. Khi các vi khuẩn và vi rút gây bệnh liên tục biến đổi để lẩn tránh thuốc, các Nanorobot sẽ được lập trình lại để lựa tìm và tiêu diệt chúng. Một loại Nanorobot khác có khả năng tách rời và tiêu diệt tế bào ung thư. Nanorobot là những máy cực nhỏ được thiết kế nhằm thực hiện những nhiệm vụ chuyên biệt hoặc lặp đi lặp lại với độ chính xác gần như tuyệt đối. Nanorobot cũng giống như các dạng robot khác được chia làm 2 loại: (1) robot tự động (autonomous) mang một máy tính Nano điều khiển nó và cho phép nó hoạt động độc lập; (2) robot bọ (insect) là những robot đồng nhất thuộc một nhóm robot được kiểm soát bởi một máy tính trung tâm. Nanorobot có lợi ích đặc biệt trong ngành y. Một nhóm robot bọ có khả năng tự bắt chước (self-replication) có thể hoạt động như một loại vắc xin phòng chống bệnh tật. Các robot này thậm chí còn có tác dụng như những kháng thể hay tác nhân diệt vi rút trong người bệnh bị suy giảm miễn dịch hay đối với các loại bệnh không biểu hiện trước các công cụ kiểm tra truyền thống. Nanorobot có thể tìm kiếm và tiêu diệt các loại vi khuẩn, vi rút. Nanorobot còn có khả năng ứng dụng trong quy trình lắp ráp các hệ thống tí hon và vô cùng phức tạp. Chúng có thể hoạt động ở cấp độ nguyên tử để tạo ra các thiết bị hay các vi mạch. Ưu thế quan trọng của Nanorobot là đòi hỏi rất ít năng lượng khi hoạt động. Bên cạnh đó, Nanorobot có thể duy trì hoạt động hàng chục năm hay thậm chí hàng thế kỷ. Các hệ thống ở kích thước Nano còn hoạt động nhanh hơn rất nhiều các hệ thống lớn hơn nhờ sự dịch chuyển nhỏ cho phép các hiện tượng cơ và điện xảy ra trong thời gian ngắn hơn với tốc độ tuyệt đối. Lưu trữ sử dụng công nghệ Nano là giải pháp tăng triệt để khả năng lưu trữ thông qua nhiều công nghệ và từ đó thay thế các phương tiện lưu trữ hiện nay bằng các thiết bị và phương tiện có mật độ cực cao. Đang trong giai đoạn phát triển, ứng dụng công nghệ Nano này sử dụng nhiều phương thức, bao gồm cả công nghệ quang học. Dự án Millipede của IBM đã tạo ra một mẫu thiết bị lưu trữ Nano có thể viết và đọc dữ liệu giống như một chuỗi các dấu viết tay trên một tấm phim nhựa. Dư án nghiên cứu "Millipede" của IBM năm 2002 đã chứng minh khả năng lưu trữ 25 triệu trang sách (25 đĩa DVD) vào trong một diện tích chỉ nhỏ bằng con tem. Thay cho việc sử dụng các thiết bị từ hay điện tử để lưu trữ dữ liệu, Millipede sử dụng hàng ngàn mũi kim có kích thước Nano để dập các dấu lõm biểu hiện cho các bit dữ liệu lên một tấm phim nhựa mỏng. Công nghệ này có thể coi là sự thu nhỏ ở cấp độ Nano của công nghệ thẻ dập (punch card) đã được phát minh từ hơn 110 năm trước. Tuy nhiên Millipede có hai điểm khác biệt: (1) cho phép ghi lại (re-writable); (2) có thể lưu trữ hơn 3 triệu bit dữ liệu trong một diện tích chỉ bằng 1 lỗ trên thẻ dập truyền thống. Hơn thế nữa, các nhà khoa học của IBM tin rằng có thể tạo ra khả năng lưu trữ lớn hơn nữa. Gerd Binnig, giải Nobel vật lý 1986, một trong những người điều hành chương trình Millipede, cho biết: "Vì mũi kim kích thước Nano có thể tác động tới từng nguyên tử nên chúng tôi mong đợi những thành tựu mới vượt qua mức giới hạn hiện nay hàng ngàn lần". Các dự án Nano hiện đang là mục tiêu của các quỹ đầu tư mạo hiểm (venture capital fund). Harris & Harris Group, Inc. quỹ đầu tư chủ yếu vào công nghệ Nano đang nắm trong tay cổ phần của 16 công ty công nghệ siêu nhỏ, trong đó có 14 công ty về công nghệ Nano (4 về vật liệu, 6 về điện tử, 3 về ảnh, 2 về sinh học và 1 về thiết bị ). Quỹ đang tìm kiếm các dự án tích hợp giữa nhiều công nghệ Nano. Silicon Valley Nano Ventures, quỹ đầu tư mạo hiểm mang tên Thung lũng Silicon, cũng đầu tư vào 6 công ty OptivaInc, Nanospire, Nanostellar, Tailored Materials Corporation và Integrated Nanosystems dưới hình thức cổ đông thiểu số (0,25 - 3 triệu đôla Mỹ ). Định hướng đầu tư tương lai của Quỹ là các công cụ, các phần mềm và vật liệu cần thiết cho các ứng dụng phát triển công nghệ Nano, các kênh phân phối và tạo lập thị trường. Đang trong quá trình tích lũy vốn, quỹ đầu tư Alameda Capital nhắm vào thị trường truyền thống về công nghệ thông tin, khoa học đời sống và năng lượng với sự hội tụ đa công nghệ bao gồm cả các loại vật liệu tiên tiến sử dụng công nghệ Nano. Trịnh Minh Giang 26/11/2004 Viet Management Group www.vietmanagement.com/forum/index.php?showtopic=335
|
|
|
Post by Robot on Jan 9, 2005 11:35:34 GMT -5
Sự ra đời của cánh quạt nano Những thanh kim loại mảnh hơn bề rộng sợi tóc người 500 lần đã được một nhóm nghiên cứu Canada biến thành loại cánh quạt tí hon, có thể quay tít khi được gắn với miếng xốp silicon.
Cánh quạt nano, quay tít trước sự hỗ trợ của "nhiên liệu" hydro peroxit. Chuyển động của chúng được thúc đẩy nhờ bổ sung hydro peroxit (H2O2) vào dung dịch chứa. Phản ứng xảy ra ở các đầu tự do sẽ giải phóng bong bóng khí để cung cấp lực đẩy, quay các thanh cánh quạt với một tốc độ gần như liên tục. Chỉ đến khi nguồn hydro peroxit cạn kiệt, "cánh quạt" mới ngừng quay.
Nhà khoa học Geoffrey Ozin và cộng sự tại ĐH Toronto đã sử dụng các thanh nano một đầu bằng vàng và đầu ngắn hơn bằng nickel. Các thanh này được gắn với miếng xốp silicon tại đầu vàng, vì vàng không phản ứng với hydro peroxit. Trong khi đó, nickel lại đóng vai trò chất xúc tác trong phản ứng phân huỷ tạo ra ôxy và nước từ H2O2.
Khi các bong bóng ôxy nổi lên trên bề mặt nickel, nó sẽ tạo ra hiện tượng đẩy khí đối với các thanh nano. Nhóm nghiên cứu khám phá ra hành vi của thanh nano một cách hoàn toàn tình cờ. Chúng quay theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ, và thể hiện nhiều kiểu chuyển động vòng tròn.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng nếu động cơ nano có tương lai, họ phải tìm ra phương pháp bắt các phần khác nhau tương tác theo tổng thể. GS Ozin cho biết: "Chuyển động quay vòng là tâm điểm của nhiều máy móc hiện nay, chẳng hạn như động cơ in quay, chân vịt, đồng hồ... Rõ ràng là các máy móc này không chỉ đơn giản là một cánh quạt".
Trước đây, cánh quạt nano đã từng được chế tạo. Năm 2000, nhà nghiên cứu Carlo Montemagno thuộc ĐH California, Los Angeles (Mỹ ) đã sử dụng phân tử sinh học ATP synthase để đẩy một cánh quạt nickel. Một nhà nghiên cứu nói: "Động cơ sinh học đã làm được nhiều việc thông minh đến nỗi có người phải thốt lên là "lừa bịp". Tuy nhiên, cánh quạt do nhóm của GS Ozin chế tạo dường như không thể kiểm soát được, vì vậy chưa hẳn là máy móc nano".
Khánh Hà (Theo BBC)
|
|
|
Post by Robot on Jan 25, 2005 12:55:25 GMT -5
Gioi thieu voi moi nguoi chum bai ve nanotechnology suu tam duoc cua tac gia M2M, Admin SvLen.Com (neu ko doc duoc tieng Viet, xin xem file attached).
CÔNG NGHỆ NANO Chúng ta đang sống giữa thế kỷ 21, thế kỷ của những phát minh, những nghiên cứu , những công nghệ mới... Có khi nào ta tự hỏi rằng mình đang bắt nhịp với thời đại, mình nắm bắt được những thứ đang diễn ra xung quanh ko?
Đáp án thuận có lẽ không nhiều. Bản thân mỗi người có lắm thứ trước mắt, thường nhật phải thực hiện ưu tiên. Trong một khía cạnh nhỏ nào đó, những sinh viên chúng ta ai cũng bận rộn với bài vở ở trường ĐH, thời gian cho tìm tòi, học hỏi những điều mới mẻ trên thế giới không lớn. Ta cảm thấy thật là bé nhỏ trước và hữu hạn trước bể kiến thức mới mênh mông, mà việc nắm cái cũ, cái căn bản cũng đủ tiêu tốn một lượng lớn thời gian vốn dĩ đã ít ỏi.
Nhờ computer và internet mà chúng ta có thể biết được nhiều thông tin bổ ích, khi thực sự ta tìm tòi và khám phá cái thế giới " ảo" đầy hữu dụng này. Và bạn, và tôi, cùng nhau ghé qua phần "CÔNG NGHỆ MỚI" nhé.
Chúng ta ai cũng đã nghe nói đến nhân bản vô tính (clone), chế tạo robots, các chuyến bay vào vũ trụ, công bố bản đồ gen người, những thế hệ máy tính mới cùng các thiết bị phần cứng, phần mềm... Và tôi cũng muốn nói đến một vấn đề nữa, đó là Công Nghệ NANO - nanotechnology. Chúng ta cùng bắt đầu khám phá những điều thú vị xung quanh nó.
Đầu tiên, tôi xin liệt kê qua các công nghệ hiện nay:
1. Công nghệ thông tin- truyền thông 2. Công nghệ sinh học 3. Công nghệ vật liệu tiên tiến 4. Công nghệ tự động hoá và cơ điện tử 5. Năng lượng nguyên tử và các dạng năng lượng mới 6. Công nghệ vũ trụ 7. Công nghệ cơ khí - chế tạo máy 8. Công nghệ bảo quản và chế biến nông sản, thực phẩm.
Và hẳn các bạn cũng biết Nanotechnology nằm trong phần " Công nghệ vật liệu tiên tiến". Nhưng thực ra vai trò của nó khôngchỉ bao gồm ở đấy, nanotechnology góp mặt trong các linh kiện điện tử thế hệ mới (các vi mạch máy tính, chip và linh kiện bán dẫn) , trong sinh học ( diệt các khối ung thư bằng hạt nano), trong môi trường ( hạt nano vận chuyển các chất độc ra khỏi dòng sông)...
Mặc dù công nghệ nano vẫn đang ở giai đoạn sơ khai, nhưng tiềm năng và ứng dụng của nó hết sức to lớn. Ngành khoa học mới mẻ này sẽ thay đổi hoàn toàn cuộc sống của chúng ta và ảnh hưởng đến mọi mặt của cuộc sống.
|
|
|
Post by Robot on Jan 25, 2005 12:55:39 GMT -5
Những bước đầu tiên của công nghệ nano
Thuật ngữ "nano" bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là "lùn". Theo ý nghĩa số học, một nanomet bằng 1 phần tỷ mét, tức là 10 mũ -9 mét. Để dễ hiểu hơn về khái niệm nano, chúng ta hãy thử hình dung qua một vật thể thật bé: sợi tóc người có đường kính 50.000 nanomet.Với ý nghĩa vật lý, nano là những phần tử, đối tương, thiết bị có kích thước "nano".Các nguyên tử và phân tử đơn giản có kích thước khoảng 0.1 nanomét. Khái niệm này được nhà vật lý người Mỹ có giải Nobel Richard Feynman đưa ra lần đầu tiên vào năm 1959. Tuy nhiên, phải đến đầu những năm 1970, giới khoa học thế giới mới bắt đầu sử dụng thuật ngữ "công nghệ nano" do kỹ sư người Nhật Norio Taniguchi đề xướng.
Mặc dù biết rằng vật chất tồn tại trên quy mô nano, các nhà khoa học không thể phân tích được nano qua kính hiển vi. Khi được phóng đại lên 10.000 lần, hình ảnh trở nên mờ nhạt; và khi lên tới 100.000 lần, chúng ta không thể nhìn thấy được gì nữa cả.
Bước đột biến bắt đầu xảy ra vào năm 1981, khi các nhà nghiên cứu thuộc IBM ở Zurich (Thuỵ Sỹ ) phát minh ra kính hiển vi có khả năng quan sát trọn vẹn một nguyên tử. Công nghệ này giúp họ phân tích được các loại vật chất nhỏ tí hon, từ đó xác định hình dạng của vật chất bằng cách cảm nhận thay vì quan sát, tương tự như khi người mù đọc chữ Braille, chỉ có điều ở kích thước nguyên tử.
Ý tưởng của Feynman được tiếp tục phát triển bởi K. Eric Drexler ( cũng là người Mỹ ). Ông là một trong những tên tuổi không thể khôngnhắc đến trong làng công nghệ nano. Một vài năm trở về trước, tạp chí "Newsweek" đã bình bầu ông trong danh sách 100 người có những phát minh quyết định số phận của thế kỷ 21.
Công nghệ NANO - những khái niệm cơ bản
Công nghệ nano là một ngành công nghệ mới 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).
Như ta đã biết rằng, các vật thể đều được cấu tạo từ những nguyên tử. Tuỳ theo sự sắp xếp của chúng trong các sản phẩm mà ta thu được những tính chất khác nhau. Một ví dụ tiêu biểu mà tôi nghĩ ai cũng dễ hình dung là các nguyên tử carbon. Nếu ta sắp xếp lại trật tự của chúng trong than đá thì ta có thể nhận được kim cương. Nếu ta định hình lại các nguyên tử trong cát (đồng thời thêm vào một lượng nhỏ các phần tử khác), ta thu được computer chips. Nếu làm công việc tương tự với các hạt đất, ta có thể nhận được khoai tây.
Hiện nay, các phương pháp sản xuất chỉ phát thảo qua ở cấp độ phân tử. Ví dụ như việc đúc (casting), sự xay tán (grind), kỹ thuật in thạch bản (lithography)... mới dừng lại ở việc di chuyển những nguyên tử theo khối nguyên lớn (so với kích thước của nó). Nó giống như việc lấy những khối(block) của trò chơi lắp ráp Lego ra, mà tay ta lại đeo cái găng boxing (hê hê). Vâng, bạn có thể chất đống các khối nhỏ vào với nhau, nhưng bạn khó lòng lấy nó ra và thực hiện những gì mình muốn với chúng.
Trong tương lai, nanotechnology sẽ giúp chúng ta tháo cái găng tay vướng víu kia ra. Và chúng ta có thể thao tác trên những cấu trúc căn bản tự nhiên ( fundamental building blocks) một cách dễ dàng, khôngđắt đỏ và dựa trên những định luật vật lý. Đây quả là vấn đề thiết yếu nếu như chúng ta tiếp tục cuộc cách mạng phần cứng trong công nghệ thông tin. Nó còn cho fép chúng ta chế tạo nhưng sản phẩm thế hệ mới vừa sạch, mạnh, và đặc biệt là chính xác.
Ta có hai khái niệm về công nghệ này, 1 là "nanotechnology" ( cụ thể - specific definition), hoặc rộng hơn ta dùng "molecular nanotechnology" ( công nghệ nano thuộc phân tử ) hoặc "molecular manufacturing" ( chế tạo thuộc fân tử ).
Nhưng cho dẫu chúng ta gọi nó là thế nào đi chăng nữa, những lợi ích thiết thực mà nanotechnology mang lại cho chúng ta gồm 3 mục chính: - Nhận được những trật tự cần thiết của mọi nguyên tử. - Tạo nên các cấu trúc phù hợp với những định luật vật lý được định rõ ở mức phân tử - Thu được giá thành sản fẩm khôngvượt cao quá so với giá thành nguyên liệu và năng lượng cần cho việc sản xuất.
Có hai khái niệm liên quan đến nanotechnology là: + Lắp đặt theo vị trí ( Positional assembly) - để nhận được những fân tử ở đúng vị trí cần thiết. + Tự tái tạo ( self replication) - giúp hạ giá thành.
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. 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.
|
|
|
Post by Robot on Jan 25, 2005 12:56:41 GMT -5
Sau đây là những ứng dụng của công nghệ nano trong các lĩnh vực của sản xuất và đời sống - mà có lẽ chúng ta sẽ còn nói đến mệt nghỉ...
1. 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 (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 2003 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.
|
|
|
Post by Robot on Jan 25, 2005 12:59:26 GMT -5
2. 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).
3. 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.
|
|
|
Post by Robot on Jan 25, 2005 12:59:51 GMT -5
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 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. 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.
|
|
|
Post by Robot on Jan 25, 2005 13:01:07 GMT -5
Chế tạo sợi nano carbon dài nhất thế giới
Các nhà khoa học Mỹ mới chế tạo thành công sợi nano carbon dài 20 centimét - một kỷ lục đáng kinh ngạc nếu ta biết rằng sợi này chỉ mảnh cỡ vài phần nghìn đường kính sợi tóc. Thành tựu này là bước tiến mới trong kỹ thuật nano, nhằm chế tạo chip bán dẫn mạnh hơn cho máy tính tương lai.
"Đến nay, chúng tôi mới sản xuất được các ống nano carbon cỡ vài milimét, vì thế không đủ độ dài cần thiết cho các ứng dụng thực tế", ông Pulickel Ajayan, Viện Rensselaer ở Troy (Mỹ), nói. Bằng phương pháp ngưng tụ hơi hóa học (CVD - Chemical Vapour Deposition), lần đầu tiên nhóm nghiên cứu đã tạo ra các sợi nano dài 20 centimét. Nhờ chất xúc tác là lưu huỳnh và hydro, các phân tử carbon đã liên kết với nhau thành chuỗi cực mảnh mà không bị đứt.
"Trong quá trình này, các phân tử carbon đã kết hợp thành cấu trúc bền vững. Những sợi nano carbon dẻo như sợi mỳ ống luộc chứ không giòn như trước", ông Ajayan giải thích.
Tuần qua, một nhóm nghiên cứu khác của Viện Rensselaer đã phát hiện một tính chất mới của các ống nano carbon, đó là tính nhạy cảm với ánh sáng *. Một sinh viên đã phát hiện ra điều này khi dùng máy ảnh chụp các ống nano. Tương lai, người ta có thể dùng ống nano chế tạo sensor ánh sáng, hoặc làm ngòi nổ cho mìn.
Ánh sáng có thể đốt cháy ống nano
Những ống nano carbon kích cỡ vài phần tỷ milimét có thể bùng nổ và bốc cháy dưới tác dụng của chớp sáng cường độ nhẹ. Một sinh viên năm thứ nhất của Viện Rensselaer ở Troy (Mỹ) đã tình cờ phát hiện ra hiệu ứng này khi dùng máy ảnh chụp một đám ống nano trong phòng thí nghiệm.
Andres de la Guardia - tác giả của phát hiện trên - rất ngạc nhiên khi thấy đám ống nano này bùng cháy dưới chớp sáng của đèn máy ảnh. Anh đã ghi lại hiệu ứng này và thông báo với Giáo sư Ganapathiraman Ramanath - một chuyên gia về ống nano carbon.
Những phân tích tiếp theo của Ramanath cho thấy, ống nano carbon rất nhạy cảm với ánh sáng. Ở môi trường thiếu ôxy, ánh sáng không gây cháy, nhưng có thể làm thay đổi cấu trúc tinh thể của ống. Hiệu ứng này khiến các nhà khoa học phải hết sức cảnh giác khi sử dụng ống nano carbon trong các mạch vi điện tử.
Tuy nhiên, tính năng nhạy cảm với ánh sáng của ống nano carbon cũng có nhiều lợi thế trong việc mở ra các hướng ứng dụng mới, như dùng làm sensor ánh sáng, hoặc ngòi nổ cho mìn.
Hạt nano chuyển chì và cadmium ra khỏi cơ thể
Các nhà khoa học Đức mới chế tạo thành công hạt nano đường kính 100 nanomét (1 nanomét = 1 phần tỷ mét). Hạt nano này rỗng ruột, vỏ có nhiều lỗ hổng như lỗ chân lông ở da, đủ cho các ion chì và cadmium lọt qua. Người ta có thể dùng nó để đem chất độc kim loại ra ngoài.
Thành tựu này của nhóm nghiên cứu thuộc Viện Hóa học Max - Plank, Postdam (Đức), ngay lập tức được giới y học đón nhận nồng nhiệt.
Nhóm khoa học dẫn đầu bởi Sascha General đã tìm thấy hình mẫu lý tưởng để thiết kế hạt nano rỗng, đó là các màng tế bào. Màng tế bào có những "rãnh protein", thực chất là những lỗ hổng, cho phép một số ion nhất định (của khoáng chất hòa tan) đi qua.
Mô phỏng nguyên lý hoạt động của màng tế bào, nhóm khoa học đã chế tạo hạt nano rỗng từ chất dẻo (polyethylenimin). Chất dẻo này tạo khung màng, trong khi hai phụ chất hóa học đặc biệt khác giúp màng luôn phồng lên.
Khi đặt hạt nano rỗng này lên một mặt phẳng bằng than chì và quan sát dưới kính hiển vi điện tử, các nhà khoa học thấy rằng, nó trông giống hệt một quả bóng rỗng với các lỗ nhỏ chi chít trên bề mặt. Hạt nano có đường kính khoảng 100 nanomét, các lỗ hổng ở vỏ có đường kính 10,4 nanomét, vừa đủ cho các ion chì và cadmium lọt qua. Tương lai, hạt nano rỗng sẽ được sử dụng trong y học. Nó sẽ chui vào các mạch máu để lấy bớt chất độc kim loại nặng ra ngoài.
|
|