Công nghệ nanô

Chia sẻ: Chu Hoang Hoang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

0
252
lượt xem
153
download

Công nghệ nanô

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Công nghệ nanô

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Công nghệ nanô

  1. Đ nh nghĩa CÔNG NGHÊ NANÔ ? “Công ngh nano là m t ngành khoa h c - k thu t quy mô nguyên t và phân t - kích thư c nanômét National Nanotechnology Initiative, 2007 3 Kích thư c Nanô mét 1 m = 109 nm 1 nm = 10-9 m 2 4
  2. Kích thư c T c kè: Nanô? T nhiên 10-2 m 1 cm 10 mm Nhân t o ð u ñinh 1-2 mm 1,000,000 nanometers = 21st Century Ki n -3 10 m 1 millimeter Thi t b MEMS Challenge (mm) Microwave ~ 5mm 10 -100 µm Con ve 0.1 mm 10-4 m 200 µm 100 mm The Microworld Tro, tàn thu c S i tóc ~ 60 – 120 µm wide ~ 10-20 µm 0.01 mm 10-5 m 10 mm P O Infrared O O O O O O T bào h ng c u O O O O O O O O T bào Ph n hoa O O O O O O O O b ch c u 1,000 nanometers = S S S S S S S S ~ 2-5 µm 10-6 m 1 micrometer Visible (mm) 0.1 mm 10-7 m Combine nanoscale 100 nm Ultraviolet building blocks to make novel functional The Nanoworld devices, e.g., a photosynthetic reaction ng Nanô 10x nm center with integral 0.01 mm (ñi n c c) semiconductor storage 10-8 m 10 nm ng nanô (transistor) ~10 nm diameter ATP synthase 10-9 m 1 nanometer (nm) Soft x-ray DNA ng Carbon 10-10 m 0.1 nm Thành lư ng t (48 nt Cu phân b trên b m t 5 7 ~2-1/2 nm c a 1 mũi dò STM (ñư ng kính 14 nm) ~1.3 nm Nguyên t Si Office of Basic Energy Sciences Kho ng cách ~nm Office of Science, U.S. DO Version 03-05-02 E L ch s nghiên c u S i nanô các ngón giúp t c kè bám ch t Ý tư ng v công ngh nano ñư c ñ xu t vào 29/12/1959 do nhà v t lý Richard Feynman: t t c m i th ñ u ñư c c u t o nên t các ph n t có kích thư c r t nh là các nguyên t và phân t . Richard Feynman. 6 8 http://robotics.eecs.berkeley.edu/~ronf/Gecko/index.html
  3. “Hi u ng lá sen” – không dính ư t? L ch s nghiên c u • Gi i Nobel Hóa h c ñư c trao năm 1996 cho 3 nhà khoa h c Harold Kroto, Robert Curl và Richard Smalley cho phát minh Carbon 60 ñư c tìm ra 1985. • ð n năm 1991, ng nanô Carbon 60 ñã ñư c t o ra và bi t ñ n nh tính siêu nh - siêu c ng – siêu nh : nh A “Buckyball.” hơn 6 l n nhưng ñ c ng g p 100 l n B m t c u trúc nanô ! so v i thép!!! A “Carbon Nanotube” 9 11 L ch s nghiên c u Các s n ph m t công ngh nanô • 1981 các nhà khoa h c c a IBM Zurich nh ch p STM Nanô carbon (Th y Sĩ) l n ñ u tiên ñã phát minh ra kính hi n vi ñi n t quét xuyên ng m (scanning tunnelling microscope - STM): cho phép quan sát ñư c t ng ñơn nguyên t • Năm 1990 các nhà khoa h c c a IBM ñã tìm Ch m lư ng t ra cách s d ng STM ñ di chuy n t ng nguyên t Xe (xenon) trên b m t niken “Ôtô Nano” (Rice University) Source: Fe trên ñ Cu di chuy n 35 nguyên t Xe H t nanô huỳnh t o ra IBM trên b m t Ni 10 H t nanô 12 quang
  4. ng d ng: hàng không, an ninh, qu c phòng Quân ñ i V is i Các s n ph m ng d ng công ngh Nanô Linh ki n -Qu n áo tư trang nh , ch ng ñ n, Thi t b ch ng cháy, có th thay ñ i m u s c V t li u siêu nh - siêu c ng có ch a theo môi trư ng, tàng hình… nanô Carbon ñư c s d ng ch t o v máy bay -C m bi n sinh h c ñư c tích h p bên Thu c – dư c ph m Qu c phòng trong có kh năng phát hi n nhanh và chính xác các lo i vũ khí không nhìn An ninh th y như hóa h c, sinh h c… Th c ph m C m bi n sinh h c Năng lư ng Hàng tiêu dùng M ph m, chăm sóc s c kh e 13 15 Công ngh Nanô và ñ i s ng ng d ng: công ngh vũ tr , v tinh Chăm sóc s c kh e Hàng tiêu dùng Lương th c, m ph m ð xu t g n ñây v thang máy dùng trong vũ tr (nh , c ng, b n) s d ng các ng nanô carbon ph c v các nghiên c u không gian Môi trư ng Công ngh Nanô Giáo d c Kinh t Vũ tr Qu c phòng/an ninh 14 16
  5. ng d ng: y sinh ng d ng: ngành năng lư ng • Thi t k các chu i sinh h c theo Ch t o v t li u nanô có kh năng h p th các trình t quá trình sinh h c t và lưu tr ngu n năng lư ng m t tr i và nhiên chuy n ñ i thành năng lư ng ñi n (pin m t tr i). • S a ch a sai h ng và l p ráp các chu i ph n t sinh h c, gien,… • Chu n ñoán và ñi u tr b nh Công ngh m i, v t li u m i t o ra ngu n năng lư ng s ch như s d ng Hyñrô ñ cung c p cho các pin nhiên li u 17 19 ng d ng: ngành đi n t N i dung môn h c • Ngành ñi n t nanô k t h p v i ngành sinh h c, hóa h c, v t lý, k thu t, và khoa h c máy tính ñ t o ra các con chip máy tính (nanochips), nanomotors, … g n • Công ngh nanô v i cơ th ngư i có s liên h v i h th n kinh • V t li u nanô • Công ngh nano ch t o ra các máy tính siêu nh ti t ki m năng lư ng • Phương pháp nghiên c u và quan sát các c u trúc nanô • Phương pháp ch t o v t li u nano • ng d ng v t li u nano 18 20
  6. Phân lo i v t li u nanô theo s chi u V T LI U NANÔ ? • V t li u nano không chi u (c ba chi u đ u có kích thư c nano, không còn chi u t do nào cho đi n t ), ví d , đám nano, h t nano... • V t li u nano m t chi u là v t li u trong đó hai chi u có kích thư c nano, đi n t V t li u nano là v t li u trong ñó ít nh t đư c t do trên m t chi u (hai chi u c m tù), ví d , dây nano, ng nano,... • V t li u nano hai chi u là v t li u trong đó m t chi u có kích thư c nano, hai m t chi u có kích thư c nano mét (< 100 nm) chi u t do, ví d , màng m ng,... • V t li u nano ba chi u là v t li u d ng kh i đư c c u t o t các h t nanô tinh th • V t li u có c u trúc nano hay nanocomposite trong đó ch có m t ph n c a v t li u có kích thư c nm, ho c c u trúc c a nó có nano không chi u, m t chi u, hai chi u đan xen l n nhau. 21 23 Phân lo i v t li u Nanô theo hình d ng Phân lo i v t li u nanô theo s chi u a- chu i h t nanô b- băng nanô c- dây nanô d- ch m nanô e- ti p xúc nanô f- ng nanô g- ch m lõm nanô h- b c thang nanô j- xuy n nanô k- màng m ng ch t o theo khuôn 22 24
  7. M t s ví d v t li u nanô theo s chi u V t li u nanô 0 chi u 1 chi u L n Trung bình Nh 100 nm 1 nm Vi mô d ng h t màng m ng Vĩ mô dây nanô Nhi u tính ch t m i/lư ng t c u trúc d th màng ghi t Tính ch t truy n th ng/c ñi n (vĩ mô) -Nhi t: to nóng ch y hình kim -Cơ: ñàn h i 2 chi u -Quang: h p th , truy n qua -ði n: qui t c lư ng t -T : hi u ng b m t, ñơn ñômen,… màng m ng -Hóa: xúc tác, ph n ng hóa h c,… ña l p Do ñóng góp c a hi u ng b m t: các s nguyên t n m trên b m t s chi m t l ñáng k so v i t ng s nguyên t h t nanô m c trên c u trúc c t - T ph n b m t/th tích: S/V ~ 1/r l n - Năng lư ng b m t chi m ưu th do liên k t bên trong lõi nh - S giam c m không gian c a các tính ch t (Kích thư c v t li u ~ ñ dài t i h n c a m t s tính ch t: 25 Quãng ñư ng t do TB, sai h ng, xuyên ng m…) 27 Đ dài t i h n c a m t s tính ch t c a v t li u V t li u nanô Các tính ch t v t lý, hóa h c c a các v t li u ñ u có m t gi i h n v kích thư c. N u v t li u mà nh hơn kích thư c này thì tính ch t c a nó hoàn toàn b thay ñ i. Kích th c t i h n Tính ch t ð dài t i h n (nm) Lĩnh v c Bư c sóng ñi n t 10-100 Quãng ñư ng t do trung bình Tính ch t ñi n 1-100 không ñàn h i Hi u ng ñư ng ng m 1-10 ð dày vách ñômen 10-100 Tính ch t t Quãng ñư ng tán x spin 1-100 H lư ng t 1-100 Tính ch t quang ð dài suy gi m 10-100 ð sâu b m t kim lo i 10-100 ð dài liên k t c p Cooper 0,1-100 Tính siêu d n ð th m th u Meisner 1-100 Tương tác b t ñ nh x 1-1000 Biên h t 1-10 Tính ch t cơ Bán kính kh i ñ ng ñ t v 1-100 Sai h ng m m 0,1-10 Nhi t ñ nóng ch y ~ năng lư ng liên k t => T nc gi m khi xu ng kích thư c nanô ð nhăn b m t 1-10 26 28
  8. Ví d : hi u ng b m t Kính thông minh Hình d ng gi t nư c ph thu c vào 3 thành ph n l c liên k t: b m t ti p xúc, không khí và phân t nư c bên trong. Kính thư ng Kính t làm s ch TiO2 Ch ng ư t hoàn toàn Ch ng ư t t t Ch ng ư t kém T làm s ch b ng “hi u ng lá sen” 29 31 Ví d : hi u ng b m t và ng d ng Kính sinh thái t làm s ch Ph l p m ng nanô TiO2 (~15 nm) lên kính có tác d ng: -H p th b c x t ngo i c a m t tr i t o ra hi u ng xúc tác quang hóa, phân h y T nhiên ch t b n trên kính - L p x p nanô ch ng ư t và khi nư c rơi xu ng b m t kinh, các gi t nư c hút nhau, hình thành nên m t màn nư c s r a trôi ch t b n Liên k t v i b m t m nh Liên k t v i b m t y u Sơn t làm s ch ng d ng: Kính t làm s ch (sơn nanô), v i t 30 làm s ch… 32
Đồng bộ tài khoản