ọ ế : nanotechnology) là ngành công nghệ liên quan đ nế , đ c là công ngh nanô, ( ụ ti ng Anh ấ ế ị ế ạ ệ ề ệ ệ t k , phân tích, ch t o và ng d ng các c u trúc, thi ứ ế ế nanômét (nm, 1 nm = 10-9 m). Ranh gi c trên quy mô ể t b và h th ng b ng vi c đi u khi n ằ khoa i gi a công ngh nano và ướ đôi khi không rõ ràng, tuy nhiên chúng đ u có chung đ i t ệ ố ớ ng là ố ượ ề ữ v t li u nano ậ ệ ệ . Công nghệ Công ngh nano vi c thi ệ hình dáng, kích th h c nano ọ nano bao g m các v n đ chính sau đây: ấ ề ồ

• C s khoa h c nano • • Ch t o v t li u nano •

ọ Ph ng pháp quan sát và can thi p qui mô nm ệ ở

ơ ở ươ ế ạ ậ ệ ng d ng v t li u nano ụ ậ ệ Ứ

ứ ề ự ớ . Quy mô này t ử ạ i các ng, s can thi p vào các v t li u v i quy ệ ượ ệ c vào c vài ng ng v i kích th ỡ ướ ớ ớ ẳ ậ ệ nanômét cho ạ ấ ủ ạ i tên g i cho môn khoa h c này. là ngành khoa h cọ nghiên c u v các hi n t Khoa h c nano ọ mô nguyên tử, phân tử và đ i phân t ươ ứ đ n vài trăm nanômét. T i các quy mô đó, tính ch t c a v t li u khác h n v i tính ch t c a chúng t ấ ủ ậ ệ ế quy mô l n h n. Quy mô này cũng mang l ọ ạ ớ ơ ọ

V t li u nano c c ậ ệ là lo i ạ v t li u ậ ệ có kích th ướ ỡ nanômét.

ố ượ ọ ứ ủ khoa h c nano ồ ừ ắ ấ ủ ậ ệ ng. Đây là lý do mang l và công ngh nano ệ kích th ướ ủ ậ ệ thông th ấ hóa lý c a ủ v t li u ớ , nó liên k t hai lĩnh v c trên v i ự ế i kích ỡ nanômét, đ t t c c a chúng, vào c ạ ớ i tên g i cho ọ ạ ườ ng nghiên c u c a Đây là đ i t nhau. Tính ch t c a v t li u nano b t ngu n t th i h n c a nhi u tính ch t c t ề ướ ớ ạ ủ v t li u. ậ ệ

vài ừ nm đ n vài trăm nm ph thu c vào b n ch t ụ ấ v t li u ậ ệ và ế ả ộ ả ộ Kích th ướ ậ ệ tính ch tấ c n nghiên c u. c v t li u nano tr i m t kho ng t ả ầ ứ

Phân lo i v t li u nano ạ ậ ệ

• V t li u nano không chi u

ề ạ ướ ề ộ ậ ệ ườ ượ ậ ậ ệ ứ ạ ủ ậ ệ c nano mét. V tr ng thái c a v t li u, ệ c t p trung nghiên c u hi n i ta phân ra ậ ệ trong đó ít nh t m t chi u có kích th v t li u ấ r nắ , l ngỏ và khí. V t li u nano đ ớ ế i ta phân chia thành ba tr ng thái, ậ ệ ắ ậ ệ ấ ỏ ườ ề V t li u nano là ng nay, ch y u là v t li u r n, sau đó m i đ n ch t l ng và khí. V hình dáng v t li u, ng ủ ế thành các lo i sau: ạ

• V t li u nano m t chi u

• V t li u nano hai chi u

• Ngoài ra còn có v t li u có c u trúc nano ầ ủ ậ hay nanocomposite trong đó ch có m t ph n c a v t ậ ệ c nm, ho c c u trúc c a nó có nano không chi u, m t chi u, hai chi u đan xen ủ

c nano, không còn chi u t do nào cho ậ ệ ề (c ba chi u đ u có kích th ề ề ả ướ ề ự ... c nano, đi n t c t đ đi n tệ ử), ví d , ụ đám nano, h t nano ạ ậ ệ ộ ướ ệ ử ượ ự do trên m t chi u (hai chi u c m tù), ví d , ,... ề ề là v t li u trong đó hai chi u có kích th ề ầ ụ dây nano, ng nano c nano, hai chi u t ề là v t li u trong đó m t chi u có kích th ậ ệ ộ ướ ề ự ụ do, ví d , ề ố ề ậ ệ ộ ậ ệ màng m ngỏ ,... ộ ỉ ấ ặ ấ ướ ề ề ề ộ li u có kích th ệ l n nhau. ẫ

−) là m t h t h nguyên t

êlectron, đ , hay ọ ượ ư ể ạ ạ ơ ấ . Trong h t s c p . Từ ỹ ạ i Hi Đi n tệ ử (còn g i là c bi u di n nh là e ễ nguyên tử êlectron quay xung quanh h t nhân (bao g m các ồ êlectron b t ngu n t ắ ồ ừ ti ng Hy L p ử ộ ạ ạ proton và neutron) trên qu đ o êlectron ườ ạ ηλεκτρον (phát âm là "êlectron") có nghĩa là "h phách" do ng ế ổ

ự ủ ệ ế ấ ả ậ ỏ ộ ổ l p c đ i l n đ u tiên quan sát th y kh năng hút các v t nh (do l c hút tĩnh đi n) c a m t mi ng h ạ ổ ạ ầ phách sau khi đ c chà xát v i lông thú. ớ ầ ượ

ệ ộ dòng đi nệ . Vì các êlectron trong nguyên tử ng th c mà nó t và khi chúng chuy n đ ng s sinh ra ẽ ể ng tác v i các nguyên t khác nên chúng đóng vai trò quan tr ng trong ứ ươ ử ớ ọ Các êlectron có đi n tích xác đ nh ph ươ ị hóa h cọ .

c ch t o sao cho chi u dày nh ế : Thin film) là m t hay nhi u l p ộ ậ ệ đ ế ạ ượ ề ạ ề ớ v t li u ề ệ ỏ ề ộ ế ề ng t ườ ự ỡ ủ ỏ chi u dài t ề ỏ i (chi u r ng và chi u dài). Khái ni m "m ng" trong màng m ng ỏ ớ nguyên tử, đ n vài nanomet, hay hàng micromet. Khi chi u dày c a ủ c a ủ đi n tệ ử (c 10 đ n 100 ế ấ ủ thì tính ch t c a màng m ng hoàn toàn thay đ i so v i tính ch t c a ớ do trung bình (mean free path) ấ ủ ỏ ổ Màng m ngỏ (ti ng Anh h n r t nhi u so v i các chi u còn l ề ớ ề ơ ấ vài l p r t đa d ng, có th ch t ể ỉ ừ ấ ạ màng m ng đ nh so v i ớ quãng đ ỏ ng tác nm) ho c các ươ ặ v t li u kh i. ậ ệ ố

nh ch p c t ngang màng m ng đa l p Si/SiO2/Cu/IrMn/CoFeB/MgO/CoFeB/Ta/Cu/Au đ ự ỏ truy n qua ề ớ TECNAI T20, các l p ch có chi u dày t ớ ề ỉ ệ c th c hi n ượ ụ vài nanomet đ n vài ch c ế ừ ệ ử Ả ụ ắ trên kính hi n vi đi n t ể nanomet

ệ ậ ệ , ẽ ủ khoa h c và công ngh v t li u ự ạ ộ ọ Hi n nay màng m ng đang là m t lĩnh v c nghiên c u m nh m c a ệ v t lý ch t r n ậ ấ ắ ... v i nhi u kh năng ng d ng to l n trong đ i s ng hàng ngày, trong s n xu t ả ỏ ớ ờ ố ứ ớ ấ ... ứ ụ ề ả

\Phân lo i v t li u nano ạ ậ ệ

• V t li u nano không chi u

ề ạ ướ ề ộ ậ ệ ườ ượ ậ ậ ệ ứ ạ c nano mét. V tr ng thái c a v t li u, ủ ậ ệ ệ c t p trung nghiên c u hi n i ta phân ra ậ ệ trong đó ít nh t m t chi u có kích th v t li u ấ r nắ , l ngỏ và khí. V t li u nano đ ớ ế i ta phân chia thành ba tr ng thái, ậ ệ ắ ậ ệ ấ ỏ ườ ề V t li u nano là ng nay, ch y u là v t li u r n, sau đó m i đ n ch t l ng và khí. V hình dáng v t li u, ng ủ ế thành các lo i sau: ạ

• V t li u nano m t chi u

• V t li u nano hai chi u

• Ngoài ra còn có v t li u có c u trúc nano ầ ủ ậ hay nanocomposite trong đó ch có m t ph n c a v t ậ ệ c nm, ho c c u trúc c a nó có nano không chi u, m t chi u, hai chi u đan xen ủ

c nano, không còn chi u t do nào cho ậ ệ ề (c ba chi u đ u có kích th ề ề ả ướ ề ự ... c nano, đi n t c t đ đi n tệ ử), ví d , ụ đám nano, h t nano ạ ậ ệ ộ ướ ệ ử ượ ự do trên m t chi u (hai chi u c m tù), ví d , ,... ề ề là v t li u trong đó hai chi u có kích th ề ầ ụ dây nano, ng nano c nano, hai chi u t ề là v t li u trong đó m t chi u có kích th ậ ệ ộ ướ ề ự ụ do, ví d , ề ố ề ậ ệ ộ ậ ệ màng m ngỏ ,... ộ ỉ ấ ặ ấ ướ ề ề ề ộ li u có kích th ệ l n nhau. ẫ

C s khoa h c c a công ngh nano

ọ ủ

ơ ở

ệ

Có ba c s khoa h c đ nghiên c u công ngh nano. ọ ể ơ ở ứ ệ

tính ch t c đi n đ n tính ch t l

ng t

Chuy n ti p t ể

ế ừ

ấ ổ ể

ấ ượ

ế

ử

ng t ồ ệ ứ ử đ ượ ượ ấ (1 ề ẫ h n thì các thăng giáng ng u nhiên ơ ề nguyên tử, các hi u ng l 12 nguyên t ) và có th b qua các ể ỏ ử ng t tính ch t l ể ệ ấ ượ , nó có các m c năng l ấ ng t Đ i v i v t li u vĩ mô g m r t nhi u ố ớ ậ ệ µm3 có kho ng 10 nhi u nguyên t ả ử các c u trúc nano có ít nguyên t ử ơ c coi nh m t đ i nguyên t l ư ộ ạ ượ ớ ấ c trung bình hóa v i r t . Nh ngư ụ ộ ch mấ . ử ử th hi n rõ ràng h n. Ví d m t ố ứ ng gi ng nh m t nguyên t ư ộ ử có th đ ể ượ ượ ử

Hi u ng b m t ề ặ

ệ ứ

c nm, các s nguyên t ố ớ ổ ử ằ ế ể ố ậ ệ ử n m trên b m t s chi m t l ề ặ ẽ . Chính vì v y các hi u ng có liên quan đ n b m t, g i t ọ ắ ỉ ệ ệ ứ ề ặ c nanomet khác bi t so v i v t li u d ng kh i. Khi v t li u có kích th ướ nguyên t ậ quan tr ng làm cho tính ch t c a v t li u có kích th ọ đáng k so v i t ng s t là hi u ng b m t s tr nên ề ặ ẽ ở ố ệ ứ ấ ủ ậ ệ ớ ậ ệ ở ạ ế ướ ệ

Kích th

i h n

c t

ướ ớ ạ

ộ ề ậ ệ ướ ườ ị ể ấ ủ ậ ệ . Ví d đi n tr c a m t kim lo i tuân theo ủ ấ ủ t là do kích th ệ ụ ệ ở ủ ả ự ố ng có giá tr t c c a v t li u xu ng nh h n ế ườ ị ỏ c. N u v t li u mà nh , hóa h cọ c a các v t li u đ u có m t gi i h n v kích th ậ ệ ế ớ ạ ề ướ ướ ớ ạ . V tậ i h n c t kích th c này thì tính ch t c a nó hoàn toàn b thay đ i. Ng i ta g i đó là ổ ọ ướ ớ ạ ủ i h n c a c t c v i kích th c c a nó có th so sánh đ ướ ủ ượ ớ kích th đ nh lu t Ohm c vĩ mô ộ ướ ở ậ ị ạ ng t ỏ ơ quãng đ ườ ướ ủ ậ ệ ậ ng t ệ ử ữ ử. Không ph iả ướ ẽ c nano đ u có tính ch t khác bi do trung vài đ n vài trăm nm, thì đ nh lu t Ohm không quy t c l ụ ắ ượ t mà nó ph thu c vào tính ch t mà nó ộ ị ừ c nano s tuân theo các ệ trong kim lo i, mà th ạ ở ủ ậ ướ ề ấ ấ c nghiên c u. Các tính ch t ấ v t lýậ h n kích th ơ li u nano có tính ch t đ c bi ấ ặ ệ các tính ch t c a v t li u mà ta th y hàng ngày. N u ta gi m kích th ế ấ bình c a đi n t ủ còn đúng n a. Lúc đó đi n tr c a v t có kích th ệ b t c v t li u nào có kích th ấ ứ ậ ệ đ ứ ượ

ấ ừ ư ệ ấ ề ấ ọ ấ i h n trong kho ng nm. Chính vì th mà ng ế , tính ch t quang và các tính ch t hóa h c khác đ u có i ta g i ngành khoa h c và công ngh liên quan là ọ ườ ệ ọ Các tính ch t khác nh tính ch t đi n, tính ch t t ấ đ dài t ả ớ ạ ộ . và công ngh nano khoa h c nano ọ ệ

Ch t o v t li u nano

ế ạ ậ ệ

ậ ệ ươ ng pháp t ươ ngươ ừ ươ ng pháp t trên xu ng ( ừ ố ng pháp t o h t kích th ạ ạ ng pháp hình thành h t nano t i lên là ph các c nano t các nguyên ượ i lên ( ướ ớ c ch t o b ng hai ph ằ ế ạ bottom-up). Ph c l n h n; ph ươ ơ ng pháp: ph ươ ng pháp t trên xu ng là ph ừ ố d ừ ướ top-down) và ph ướ ừ ươ ạ V t li u nano đ pháp t d ừ ướ h t có kích th ạ .ử t

Ph

ng pháp t

trên xu ng

ươ

ừ

ố

ch c h t thô thành c ỹ ỡ ơ ả ể ư ể ế ả ụ ươ ớ ứ ữ c nano. Đây là các ph ướ ộ ẫ ố ớ ổ ứ ạ ế ng pháp đ n gi n, r ti n nh ng r t hi u qu , có th ti n hành cho ể ế ấ ề ng pháp nghi n, ế ấ ộ các v t li u r t c ng và đ t trong m t ạ đ bi n v t li u th kh i v i t ậ nghi nề và bi n d ng ậ ệ ươ ệ ẻ ề c khá l n ( ng d ng làm v t li u k t c u). Trong ph ậ ệ ấ ứ ặ ớ ề ắ c tr n l n v i nh ng viên bi đ ể ề ề ả ậ ệ c làm t ừ ượ ề ặ ỡ ộ ế ng pháp bi n d ng đ ế ọ c nano. K t qu thu đ ế ớ ươ ạ ỹ ạ ạ ự ớ ệ ằ ươ ạ ừ ộ ế bi nế ng h p c th . N u nhi ợ ụ ể ế c l ượ ọ ượ ạ ớ ng dùng các ph i ta th i thì đ ề c là các v t li u nano m t chi u (dây nano) ho c hai chi u (l p có chi u ề quang kh cắ đ t o ra các c u trúc ườ ậ ệ ườ ể ạ ấ Nguyên lý: dùng k thu t h t kích th ướ ạ nhi u lo i v t li u v i kích th ớ ạ ậ ệ ề v t li u d ng b t đ ậ ệ ộ ượ ở ạ cái c i. ố Máy nghi nề có th là nghi n l c, nghi n rung ho c nghi n quay (còn g i là nghi n ki u hành ể ậ tinh). Các viên bi c ng va ch m vào nhau và phá v b t đ n kích th c là v t ượ ướ ứ ệ t c s d ng v i các k thu t đ c bi li u nano không chi u (các h t nano). Ph ậ ặ ượ ử ụ ề nh m t o ra s bi n d ng c l n(có th >10) mà không làm phá hu v t li u, đó là các ph ng pháp ỷ ậ ệ ể ự ế ạ t đ c đi u ch nh tùy thu c vào t ng tr t đệ ộ có th đ SPD đi n hình. ệ ộ Nhi ườ ỉ ể ượ ề ể , còn ng c g i là gia công l n h n nhi c g i là bi n d ng nóng i thì đ t đ k t tinh l ạ ớ ượ ọ ạ ệ ộ ế ơ ộ . K t qu thu đ d ng ngu i ặ ề ộ ượ ả ế ạ dày nm). Ngoài ra, hi n nay ng ng pháp ươ ệ nano ph c t p. ứ ạ

Ph

ng pháp t

i lên

ươ

d ừ ướ

•

ho c ion. Ph i lên đ d ừ ướ ươ ượ ạ ử ặ ẩ ng pháp t ậ ệ ộ ượ ng pháp t ể c phát tri n ng c a s n ph m cu i cùng. Ph n l n các v t li u nano mà ươ ng ậ ệ i lên có th là ph ể ầ ớ d ừ ướ ố ươ ệ các nguyên t ủ ả ng pháp này. Ph ng pháp hóa-lý. Nguyên lý: hình thành v t li u nano t ừ r t m nh m vì tính linh đ ng và ch t l ấ ượ ẽ ấ c ch t o t chúng ta dùng hi n nay đ ph ế ạ ừ ươ , hóa h cọ ho c k t h p c hai ph pháp v t lýậ ươ ặ ế ợ ả

•

ạ ươ ể . Nguyên tử c t o ra t nguyên t ho c ử ặ chuy n pha ng pháp t o v t li u nano t ậ ệ ph b c bay nhi ượ ạ ố ậ ừ ươ ng pháp chuy n pha: v t li u đ ể ộ ớ ố c nung nóng r i cho ngu i v i t c t ệ (đ tố , phún xạ, ồ ừ ng pháp v t lý: ậ ệ ượ t ị ệ đ x y ra chuy n pha vô đ nh hình - ể ng đ c dùng đ t o các ể ả ng pháp v t lý th ậ , x lý nhi ử ). Ph ươ ể ạ ượ ườ

ậ ệ ạ ọ ươ ọ ng pháp hóa h c: là ph ạ ả Ph ng pháp v t lý: là ph ậ ươ đ hình thành v t li u nano đ ậ ệ ể ). Ph phóng đi n h quang ươ ồ ệ vô đ nh hình c tr ng thái đ nhanh đ thu đ ị ạ ượ ộ ể ng pháp ngu i nhanh tinh th (ể k t tinh ) (ph ế ộ ươ ổ ứ máy tính. h t nano, màng nano, ví d : ụ c ng ạ ng pháp t o v t li u nano t Ph các ion. Ph ừ ươ ươ đi m là r t đa d ng vì tùy thu c vào v t li u c th mà ng ườ ậ ệ ụ ể ộ ể cho phù h p. Tuy nhiên, chúng ta v n có th phân lo i các ph ấ ợ ể ẫ ạ ng pháp hóa h c có đ c ặ ế ạ i ta ph i thay đ i k thu t ch t o ậ ổ ỹ ạ ng pháp hóa h c thành hai lo i: ọ ươ

•

ừ pha l ngỏ (ph ươ tệ ừ pha khí (nhi ộ ng pháp ạ ự ạ ắ ậ ạ ậ ệ ươ ươ ụ t ể ạ hình thành v t li u nano t ậ ệ phân,...). Ph ươ Ph ươ h c nh : ọ ng nano, màng nano, b t nano,... ố ế ủ , sol-gel,...) và t k t t a ng pháp này có th t o các h t nano, dây nano, ng nano, màng nano, b t nano,... ố ể ạ ng pháp t o v t li u nano d a trên các nguyên t c v t lý và hóa ng pháp k t h p: là ph ế ợ , ng ng tư ng pháp này có th t o các h t nano, dây nano, ừ pha khí,... Ph ư đi n phân ệ ộ

H ng ng d ng chung

ướ ứ

ụ

ấ ề ụ ữ ụ ầ ậ ủ ố ể ứ ớ ứ ư ữ ữ ậ ệ ữ ợ ắ ộ ấ ủ ậ ộ ạ ữ ấ t cho nh ng s n ph m m i và r t h u d ng. Các c u trúc nano có ti m năng ng d ng làm thành ph n ch ch t trong nh ng d ng c ụ thông tin kỹ thu t có nh ng ch c năng mà tru c kia ch a có. Chúng có th đu c l p ráp trong nh ng v t li u trung ứ tâm cho đi n tệ ừ và quang. Nh ng vi c u trúc này là m t tr ng thái đ c nh t c a v t ch t có nh ng h a h n đ c bi ặ ẹ ấ ữ ụ ấ ớ ữ ệ ả ẩ

i và do đó làm tăng t tr ng gói ớ ờ ữ ặ ạ ể ỉ ọ ứ ỉ ọ ả ữ ữ ệ ph c t p gi a nh ng vi c u trúc k ừ ứ ạ ữ ớ ấ ặ ố ộ ử ng tác đi n và t ệ ử ữ ơ l n, nh ng khác bi ữ phân t ươ ữ nh ng t ể ừ ữ ố ớ ữ ữ ng gi a nh ng c u hình khác nhau có th t o đ ề h u c c các thay đ i đáng k t ổ ớ ỉ ọ ấ ệ ỉ ố ủ ệ Nh vào kích thu c nh , nh ng c u trúc nano có th đóng gói ch t l ấ ỏ i đi m: t c đ x lý d li u và kh năng ch a thông tin gia (packing density). T tr ng gói cao có nhi u l ể ề ợ ỉ ọ ế tăng. T tr ng gói cao là nguyên nhân cho nh ng t ấ ữ ươ c n nhau. Đ i v i nhi u vi c u trúc, đ c bi t nh v năng t là nh ng ệ ệ ỏ ề ề ậ ng tác đó. Vì l ấ ể ạ ượ ượ ệ v y mà chúng có nhi u ti m năng cho vi c đi u ch nh ng v t li u v i t tr ng cao và t s c a di n ề ậ tích b m t trên th tích cao, ch ng h n nh ế ữ ớ (memory). ề ư b nhộ ề ặ ể ẳ ạ

ữ ậ ự ữ ữ ệ ợ ỹ ữ ế ẩ ờ quy ọ ế ph c t p mà chúng có th phô bày ra nh ng l p bi u ể ể ở ấ ứ ạ ữ ớ và c u trúc ấ ữ h phi tuy n ớ ư ắ ệ ớ ệ ủ ả ử ữ Nh ng ph c t p này hoàn toàn ch a đu c khám phá và vi c xây d ng nh ng k thu t d a vào nh ng vi ự ứ ạ c u trúc đòi h i s hi u bi ở t sâu s c khoa h c căn b n tìm n trong chúng. Nh ng ph c t p này cũng m ả ỏ ự ể ấ đu ng cho s ti p c n v i nh ng ứ ạ ớ ự ế ậ hi n (ệ behavior) trên căn b n khác v i nh ng l p bi u hi n c a c hai c u trúc phân t ể ả mô micrômét.

i c a khoa h c ch a đ c thám hi m t ọ ữ ớ ủ ư ượ ọ ể ườ ứ ẹ ng t n. Nó h a h n ậ Khoa h c nano là m t trong nh ng biên gi ộ nhi u phát minh k thu t lý thú nh t. ỹ ề ậ ấ

Các nguyên lý và hi u ng dùng

ệ ứ

ữ ủ ấ ấ ậ ấ ọ ộ ở ớ dang nguyên th ( ự ụ ể nano-size) có th có nh ng tính ch t mà v t ch t khi ấ ữ ể ấ ậ ở M t trong nh ng tính ch t quan tr ng c a c u trúc nano là s ph thu c vào kích thu c. V t ch t khi ộ d ng vi th ( ể bulk) không thể ạ th y đu c. ấ ợ

ấ ẫ ử c a các đi n t ệ ớ nanômét, các đi n tệ ử không còn di chuy n trong ể d ng sóng. ặ bi u hi n ra ệ ử ể ấ ậ ở ạ ữ ỏ ẫ ớ Khi kích thu c c a v t ch t tr nên nh t i kích thu c ớ ủ ậ ỏ ớ ấ ở ệ nh m t dòng sông, mà đ c tính ch t d n đi n c l ủ ặ ư ộ ơ ượ ng t Kích thu c nh d n đ n nh ng hi n t ng l ạ ượ ệ ượ ữ ế bao g m, ch ng h n nh : ng t thú m i. M t vài h qu c a hi u ng l ư ẳ ử ượ ệ ng t m i và t o cho v t ch t có thêm nh ng đ c tính kỳ ử ớ ồ ệ ứ ả ủ ạ ộ ớ

• Hi u ng đ ệ ứ ủ ể

: đi n t ng h m ầ ệ ử ể ứ ườ ệ ứ ỡ ể ượ c có th t c th i chuy n đ ng xuyên qua m t l p ể ộ xây d ng ự ở ậ ệ ộ chíp mà còn có th ho t đ ng nhanh h n, v i ít đi n t ạ ộ ộ ớ cách đi nệ . L iợ kích c nano không nh ng có th đ h n và ớ ữ ệ ử ơ ơ ờ đi m c a hi u ng này là các v t li u đi n t ệ ử đóng gói d y đ c h n trên m t ầ m t ít năng l ng. ặ ơ ng h n nh ng ơ ữ transistor thông th ể ườ ượ ấ

•

ự ấ ủ ậ ổ ủ ữ ư ệ ấ ẳ ạ ấ ấ S thay đ i c a nh ng tính ch t c a v t ch t ch ng h n nh tính ch t đi n và tính ch t quang phi tuy n (ế non-linear optical).

d ng vi mô có th tr nên khác xa v i v t ch t ằ ề ậ ớ ỉ ấ ở ạ ớ ậ ể ở ấ ở ạ d ng B ng cách đi u ch nh kích thu c, v t ch t nguyên th .ể

• Hi n nay liên h gi a tính ch t c a v t ch t và kích th

ng t t là QD ( ộ ạ ậ ấ ỏ ớ ấ ứ ượ ệ ỏ ệ ử ẽ ộ ổ ữ ộ ộ và l ự ạ ử, đu c vi t t ế ắ ợ i m c vi c b thêm hay l y đi m t đi n t ấ ặ ự ế ề tr ng hình thành do s v ng m t c a m t đ ên t ự ắ ộ ỗ ố ạ ộ ặ ủ ộ ị ậ ệ ng), hi u ng l ổ ẳ ệ ứ ấ quantum dots). M t QD là m t h t v t ch t có kich thu c ớ s làm thay đ i tính ch t c a nó theo m t cách h u ích ấ ủ tr ng trong v t ch t ấ ỗ ố ủ ữ ệ ử ; m t l tr ng ho t đ ng nh là m t đi n tích ộ ư ộ ỗ ố ử xu t phát và làm cho tính ch t c a v t ch t thay đ i h n đi. Khi ta kích thích ấ ủ ậ ng đ phát sáng c a nó càng tăng. Vì v y mà QD là c a ngõ ườ ượ ủ ử ậ ộ Thí d : ụ Ch m l nh t nào đó. Do s h n ch v không gian (ho c s giam hãm) c a nh ng đi n t (m t l d ng t ươ ử ấ ượ ng và c m t QD, QD càng nh thì năng l ỏ ộ cho hàng lo t nh ng áp d ng k thu t m i. ớ ậ ỹ ữ ụ ạ

ấ ệ ị ả ủ ậ ướ ẳ ạ tr ừ ệ ữ ữ ủ ấ ủ ậ ấ ấ ắ ấ ư tính s t tắ ừ và hi n t tính c a môt ch t r n (ch ng h n nh ậ ỉ ệ c là chúng tuân theo "đ nh lu t t l " t đ nóng ch y c a m t ộ ả ủ ệ ộ ừ ễ), và band gap ng t ẫ (semiconductor) ph thu c r t nhi u vào kích th ạ ộ ấ ề ấ ễ ư ệ ượ c c a tinh th thành ph n, ầ ướ ủ ể c nanômét. H u h t b t c m t thu c tính nào ế ấ ứ ộ ộ ấ ủ c này các tính ch t c a ướ ẳ ụ i h n c a kích th ớ ạ ủ ớ ầ t, và du i kích th ớ ướ c đ c bi ướ ặ ế ợ ệ (scaling law). Nh ng tính ch t căn b n c a v t ch t, ch ng h n nh nhi kim lo iạ , t c a ủ ch t bán d n mi n là chúng n m trong gi ằ trong v t r n đ u k t h p v i môt kích th ậ ắ ề v t ch t s thay đ i. ấ ẽ ậ ổ

ố ế ệ ậ ự ữ ữ ấ ố ng cho s sáng t o ra nh ng th h v t ch t v i nh ng tính ch t mong mu n, , mà còn b i s đi u ch nh kích thu c và hình ỉ ấ ớ ở ự ề ạ ọ ủ ấ ử ầ ớ M i quan h này m đ ở ườ ệ không ch b i thay đ i thành ph n hóa h c c a các c u t ổ ỉ ở d ng.ạ

Các thi

t b dùng trong vi c nghiên c u và quan sát các c u trúc

ế ị

ứ

ệ

ấ

nano

t b đ ề ế ị ượ ử ụ ử ụ ệ ườ c s d ng nhi u trong công ngh nano là ủ ế ể ồ ự ộ ng đ ể ầ ả ề ặ ủ ậ ầ ả ớ ỡ ừ ấ ặ ề ặ ệ kính hi n vi quét s d ng hi u ữ ỏ ầ (Scanning Tunneling Microscope - STM). Nó ch y u bao g m m t đ u dò c c nh có ng ng m ộ ầ ề ặ phân tử ho c nguyên t ), cho ầ ử ầ , các đi n tệ ử ng ng m ơ ượ ộ máy x y ra. Khi đ u dò đu c quét trên b m t, do ợ ầ ng t ử ả ả ệ ứ ể c a v t ch t. M t trong nh ng thi ứ th quét trên b m t. Tuy nhiên, do đ u dò này ch cách b m t c a v t c n quan sát vào kho ng vài ỉ nguyên tử và đ u dò có c u trúc tinh vi (kích thu c c ch ng kho ng vài hi u ng c l ầ có th vu t qua kho ng không gian gi a b m t c a v t li u và đ u dò. K thu t này làm cho m t ữ ề ặ ủ ậ ệ tính có th xây d ng và phóng đ i nh ng hình nh c a phân t ữ hi u ng đ ườ ệ ứ ỹ ậ và nguyên t ử ủ ậ ợ ể ự ủ ử ấ ạ ả

• Molecular beam epitaxy • Molecular self-assembly • Electron beam lithography • Focused ion beam • Electron microsopy • X-ray crystallography

Nh ng ph ữ ươ ng ti n d ng c khác bao g m: ụ ệ ụ ồ

• NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy • AFM (Atomic Force Microsopy) • SEM (Scanning Electron Microscopy) • TEM (Transmission Electron Microscopy)

Đi u ch v t li u

ế ậ ệ

ề

ữ ẫ ấ ể ề ấ ấ ậ ắ . Nh ng k thu t ph bi n bao g m c th y nhi u nh t trong lãnh (X- ỹ ệ ử ữ ậ ỹ ượ ữ ồ quang kh cắ (photolithography), quang kh c tia X ấ ắ ắ ệ ử (electron beam lithography), soft lithography, chùm ion h i tộ ụ Nh ng k thu t l p ráp các vi c u trúc thành nh ng ki u m u c u trúc đ v c vi đi n t ổ ế ự ray lithography), quang kh c chùm đi n t (focused ion beam), solgel.

ng pháp tính toán

[s aử ] Các ph

ươ

ệ ệ ể ượ ự ử ụ ằ c th c hi n b ng cách s d ng phép ng pháp ab initio là ph simulation). Ph ạ ượ ứ ấ ng t ) và mô ph ng ( ượ ử ỏ ngươ ệ ươ Bên c nh th c nghi m, vi c nghiên c u các vi c u trúc có th đ tính l ư pháp ph bi n nh t hi n nay. (ch ng h n nh hoá l ạ ệ ự ng t ử ổ ế ẳ ấ

ồ ab initio molecular dynamics, quantum Monte Carlo, quantum mechanics, vv... t h u hi u trong vi c tìm hi u tính ch t c a v t ch t ữ ữ ệ ữ ấ ủ ậ ở d ng vi mô b i ấ ở ạ ể ệ Nh ng thí d bao g m ụ ng pháp này đ c bi Nh ng ph ệ ươ . vì nh ng vi c u trúc ch ch a vài nguyên t ử ấ ữ ặ ỉ ứ