ĐỀ TÀI " CÔNG NGHỆ NANÔ VÀ VẬT LIỆU NANÔ TỪ NGHIÊN CỨU ĐẾN THỊ TRƯỜNG "

Chia sẻ: Phạm Huy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

95
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thời gian gần đây nhiều nhà hoạch định chính sách trên thế giới , kể cả Tổng thống của một số cường quốc công nghiệp đã quan tâm và thúc đẩy việc phát triển Khoa học Nanô và Công nghệ Nanô (KHNN&CNNN). Nhiều chính phủ và tập đoàn kinh tế lớn đã đầu tư cho KHNN&CNNN. Nhiều công trình khoa học, nhiều bằng phát minh và sáng chế về KHNN&CNNN đã được công bố.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ĐỀ TÀI " CÔNG NGHỆ NANÔ VÀ VẬT LIỆU NANÔ TỪ NGHIÊN CỨU ĐẾN THỊ TRƯỜNG "

C«ng nghÖ nan« vµ vËt liÖu nan« tõ nghiªn cøu ®Õn thÞ tr−êng GS. TS. Phan Hång Kh«i1,2 1. ViÖn Khoa häc VËt liÖu,ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam 2. Tr−êng §¹i häc C«ng nghÖ, §¹i häc Quèc gia Hµ Néi Hµ néi 6 - 2006 1
Môc lôc Trang I. Më ®Çu 3 II. KHNN vµ CNNN lµ g×? 3 III. Néi dung cña KHNN & CNNN 5 IV. S¶n phÈm cña CNNN vµ thÞ tr−êng 5 V. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn CNNN trªn thÕ giíi 15 5.1. Khu vùc ch©u ¸ Th¸i B×nh D−¬ng 17 5.1.1.ChÝnh s¸ch ph¸t triÓn CNNN cña c¸c n−íc APEC 18 5.1.2. C¸c nç lùc th−¬ng m¹i ho¸ CNNN ë khu vùc ch©u ¸ Th¸i 21 B×nh D−¬ng 5.1.3. §Çu t− cho CNNN cña khu vùc t− nh©n ë khu vùc ch©u ¸ 22 Th¸i B×nh D−¬ng 5.1.4. ChÝnh s¸ch vµ Ch−¬ng tr×nh CNNN ë mét sè n−íc ch©u ¸ 23 5.2. ChÝnh s¸ch ph¸t triÓn CNNN cña c¸c n−íc Ch©u ¢u 30 5.3. ChÝnh s¸ch ph¸t triÓn CNNN cña Mü 34 5.4. NhËn xÐt 37 VI. C¸c h−íng −u tiªn cña CNNN ë c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn 38 VII. C¸c ®Ò xuÊt 40 VIII. T×nh h×nh nghiªn cøu CNNN ë ViÖt nam 42 IX. KÕt luËn 44 Tµi liÖu tham kh¶o 46 2
I. Më ®Çu Trong thêi gian gÇn ®©y nhiÒu nhµ ho¹ch ®Þnh chÝnh s¸ch trªn thÕ giíi , kÓ c¶ Tæng thèng cña mét sè c−êng quèc c«ng nghiÖp ®· quan t©m vµ thóc ®Èy viÖc ph¸t triÓn Khoa häc Nan« vµ C«ng nghÖ Nan« (KHNN&CNNN). NhiÒu chÝnh phñ vµ tËp ®oµn kinh tÕ lín ®· ®Çu t− cho KHNN&CNNN. NhiÒu c«ng tr×nh khoa häc, nhiÒu b»ng ph¸t minh vµ s¸ng chÕ vÒ KHNN&CNNN ®· ®−îc c«ng bè. NhiÒu s¶n phÈm cña CNNN, ®Æc biÖt lµ c¸c lo¹i VËt liÖu Nan« (VLNN) ®· xuÊt hiÖn vµ ®ang ®−îc sö dông ngµy cµng nhiÒu trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp, y tÕ, b¶o vÖ m«i tr−êng, an ninh quèc phßng vµ ®êi sèng. ë ViÖt nam, c¸c nhµ khoa häc ë mét sè viÖn nghiªn cøu, tr−êng ®¹i häc còng ®· b¾t ®Çu tiÕp cËn víi KHNN&CNNN trªn c¶ hai b×nh diÖn: lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm. Mét vµi c«ng ty th−¬ng m¹i ë trong n−íc còng ®· nhËp khÈu mét sè s¶n phÈm CNNN cña n−íc ngoµi, VÊn ®Ò ®Æt ra cho chóng ta lµ cÇn t×m hiÓu xem KHNN&CNNN lµ g× vµ khoa häc, c«ng nghÖ ®ã, h«m nay hoÆc ngµy mai cho chóng ta c¸i g×? C«ng nghÖ ®ã lµ hiÖn thùc kh«ng? vµ mét ®iÒu quan träng n÷a lµ, chóng ta cÇn lµm g× ®Ó tiÕp cËn víi KHNN& CNNN? Tr−íc hÕt chóng ta t×m hiÓu kh¸i niÖm vÒ KHNN&CNNN vµ tiÕn tíi mét ®Þnh nghÜa vÒ khoa häc vµ c«ng nghÖ nµy. II. Khnn & CnNN lµ g×? KHNN&CNNN lµ mét lÜnh vùc khoa häc vµ c«ng nghÖ (KH&CN) míi, hiÖn ®¹i vµ liªn ngµnh, cã thÓ hiÓu d−íi c¸c gãc ®é chuyªn m«n kh¸c nhau. C¸c nhµ chuyªn m«n ®· cè g¾ng ®−a ra nhiÒu c¸ch diÔn ®¹t ng¾n vµ sóc tÝch, gÇn víi mét ®Þnh nghÜa: KHNN&CNNN, hiÓu mét c¸ch tæng qu¸t lµ khoa häc vµ c«ng nghÖ nh»m t¹o ra c¸c vËt liÖu, linh kiÖn vµ hÖ thèng cã c¸c tÝnh chÊt míi, næi tréi nhê vµo kÝch th−íc nanomÐt (10-9 m), ®ång thêi ®iÒu khiÓn ®−îc c¸c tÝnh chÊt vµ chøc n¨ng cña chóng ë kÝch th−íc nan«. NhiÒu ®Þnh nghÜa kh¸c vÒ KHNN&CNNN còng thÓ hiÖn néi dung ®ã. Nh− vËy KHNN&CNNN lµ KH&CN cña nh÷ng kÝch th−íc nhá, bao gåm vËt liÖu, linh kiÖn, thiÕt bÞ hoÆc hÖ thèng. KHNN&CNNN bao gåm nhiÒu vÊn ®Ò cña vËt lý, ho¸ häc, to¸n häc, y-sinh häc vµ c¸c ngµnh KH&CN kh¸c. D−íi ®©y b¶n chÊt vµ thùc tr¹ng cña KHNN&CNNN sÏ ®−îc tr×nh bµy mét c¸ch tãm t¾t. Nh©n tè trung t©m cña KHNN&CNNN lµ kÝch th−íc: Khi kÝch th−íc gi¶m tíi møc nan« mÐt th× c¸c hiÖu øng l−îng tö xuÊt hiÖn, nhê vËy cã thÓ thay ®æi c¸c 3
®Æc tr−ng cña vËt liÖu nh− mÇu s¾c, nhiÖt ®é nãng ch¶y, c¸c tÝnh chÊt nhiÖt, tõ, ®iÖn, quang mµ kh«ng cÇn thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc. §iÒu ®ã dÉn tíi xuÊt hiÖn c¸c tÝnh chÊt míi, c¸c s¶n phÈm míi kh«ng hÒ cã tr−íc ®©y. Khi kÝch th−íc gi¶m, tû sè gi÷a bÒ mÆt vµ thÓ tÝch t¨ng m¹nh, hiÖu øng bÒ mÆt chiÕm −u thÕ lµ ®iÒu kiÖn lý t−ëng cho c¸c vËt liÖu tæ hîp nan« (nanocomposite), c¸c t−¬ng t¸c ho¸ häc, xóc t¸c, c¸c vËt liÖu dù tr÷ n¨ng l−îng, c¸c thuèc ch÷a bÖnh .... thÓ hiÖn tÝnh chÊt ®Æc thï hoÆc t¨ng kh¶ n¨ng ho¹t ®éng. §ång thêi khi hiÖu suÊt lµm viÖc cña c¸c vËt liÖu cao lªn th× l−îng vËt liÖu sö dông sÏ nhá h¬n vµ l−îng chÊt th¶i Ýt ®i. C¸c linh kiÖn vµ hÖ thèng c¬ - quang - ®iÖn tö nan« rÊt nhá, mËt ®é linh kiÖn cao, qu·ng ®−êng ho¹t ®éng cña ®iÖn tö nhá, tèc ®é nhanh h¬n vµ n¨ng l−îng tiªu hao Ýt h¬n. V× vËy KHNN&CNNN còng lµ KH&CN th©n thiÖn víi m«i tr−êng. CÊu tróc kÝch th−íc nan« lµ ®Æc ®iÓm cña cÊu tróc sinh häc, h¬n thÕ n÷a c¸c c¬ thÓ sèng x©y dùng cÊu tróc nµy b»ng ph−¬ng ph¸p tù l¾p ghÐp. C¸c th«ng tin, tÝn hiÖu cho qu¸ tr×nh l¾p ghÐp n»m trªn bÒ mÆt c¸c cÊu tö nan«. C¸c s¶n phÈm cña CNNN víi mËt ®é cao, gÇn víi cÊu tróc sinh häc, v× vËy sù kÕt hîp gi÷a C«ng nghÖ Sinh häc vµ CNNN t¹o ra c¸c néi dung míi cho khoa häc c«ng nghÖ, ®Êy lµ Sinh häc Nan«. Tãm l¹i, VLNN víi kÝch th−íc tõ d−íi nan« tíi vµi chôc nan« mÐt cã c¸c tÝnh chÊt riªng, kh¸c h¼n víi tÝnh chÊt cña tõng nguyªn tö riªng biÖt vµ ®ång thêi còng kh¸c so víi vËt liÖu khèi. Nh− vËy cã thÓ ®−a ra thªm mét "chiÒu" n÷a cho b¶ng tuÇn hoµn c¸c nguyªn tè: ®ã lµ sè l−îng nguyªn tö N trong cÊu tróc vËt chÊt. RÊt nhiÒu c¸c tÝnh chÊt nh− c¬ häc, ®iÖn, tõ häc, quang häc, ho¸ häc thay ®æi ®ét biÕn khi sè l−îng nguyªn tö N h¹n chÕ trong ph¹m vi vµi tr¨m, thËm chÝ vµi ngh×n nguyªn tö. Nh− vËy, ngoµi nguyªn tö A vµ sè ®iÖn tö ho¸ trÞ n, sè N còng trë thµnh mét ®¹i l−îng qui ®Þnh tÝnh chÊt cña vËt chÊt. KHNN&CNNN h×nh thµnh trong qu¸ tr×nh tÝch luü c¸c c¸c thµnh tùu khoa häc c«ng nghÖ: Kü thuËt ®Çu dß quÐt nan« mµ ®iÓn h×nh lµ hiÓn vi lùc nguyªn tö (AFM), hiÓn vi tunen (STM), hiÓn vi quang häc tr−êng gÇn (NOM), c¸c kü thuËt kh¾c ®iÖn tö, c¸c VLNN xuÊt hiÖn vµo cuèi nh÷ng n¨m 80 cña ThÕ kû tr−íc lµ nh÷ng tiÒn ®Ò quan träng ®Ó h«m nay, ng−êi ta cã thÓ m¹nh d¹n nãi vÒ mét ngµnh KH&CN míi, hiÖn ®¹i víi nh÷ng tÝnh chÊt vµ chøc n¨ng ch−a tõng cã vµ thèng nhÊt b»ng kÝch th−íc nan« mÐt. ChÝnh tÝnh hiÖn ®¹i víi c¸c tÝnh chÊt míi vµ tÝnh ®a ngµnh lµm cho CNNN ®−îc coi lµ mét b−íc ngoÆc trong sù ph¸t triÓn KH&CN hµng ®Çu cña ThÕ kû 21 nµy. 4
III. Néi dung cña KhNN & CNNN 3.1. Lý thuyÕt vµ m« pháng: §©y lµ hai c«ng cô nh»m dù ®o¸n, chØ ra c¸c tÝnh chÊt vµ thiÕt kÕ c¸c lo¹i vËt liÖu vµ linh kiÖn nan«. 3.2. VLNN - c¸c tÝnh chÊt vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o: §©y lµ mét tËp hîp hÕt søc ®a d¹ng c¸c lo¹i vËt liÖu kÝch th−íc nan« vµ cã c¸c tÝnh chÊt míi do hiÖu øng kÝch th−íc quy ®Þnh. §Êy lµ c¸c vËt liÖu v« c¬ hoÆc h÷u c¬, tinh thÓ hoÆc v« ®Þnh h×nh, ®¬n pha hoÆc ®a pha. VLNN cã c¸c tÝnh chÊt vµ kh¶ n¨ng øng dông hÕt søc ®a d¹ng nh−: èng nan« cacbon (CNT) võa cã tÝnh chÊt c¬ häc siªu bÒn, võa cã c¸c tÝnh chÊt dÉn ®iÖn, dÉn quang; c¸c chÊm l−îng tö (QDs) lµ mét bé phËn cÊu thµnh cña transito ®¬n ®iÖn tö; c¸c ®Çu dß nan« (nanotip); C¸c sîi l−îng tö dïng ®Ó dÉn c¸c nguyªn tö; thuèc viªn nan« cã kh¶ n¨ng hÊp thô vµo c¬ thÓ cao h¬n nhiÒu so víi thuèc viªn hiÖn nay... C¸c vËt liÖu nµy ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p vËt lý, ho¸ häc vµ sinh häc, ®−îc ph©n chia thµnh hai nhãm c«ng nghÖ chÝnh lµ Trªn-Xuèng (Top-Down) vµ D−íi-Lªn (Bottom-Up). 3.3. Linh kiÖn vµ thiÕt bÞ micr«-nan«: VLNN cã thÓ dïng trùc tiÕp nh− chÊt xóc t¸c, chÊt hÊp phô vµ còng cã thÓ lµ mét phÇn cÊu thµnh trong c¸c linh kiÖn ®iÖn tö, quang tö nh− tranzito ®¬n ®iÖn tö (SET) chÕ t¹o trªn c¬ së chÊm l−îng tö (QDs), l−u tr÷ th«ng tin trªn c¬ së hiÖu øng tõ trë khæng lå (GMR). 3.4. C¸c ph−¬ng tiÖn ®Ó chÕ t¹o vµ quan s¸t cÊu tróc nan«: ViÖc chÕ t¹o ra c¸c linh kiÖn nan« ®ßi hái nhiÒu c«ng cô tinh vi nh−: + KÝnh hiÓn vi quang häc tr−êng gÇn (NOM) cã ®é ph©n gi¶i nan« do lo¹i trõ ®−îc hiÖu øng giao thoa vµ cã kh¶ n¨ng ph©n cùc c¸c nguyªn tö vµ ®· trë thµnh mét c«ng cô dïng ®Ó quan s¸t cÊu tróc nan«, ®ång thêi dïng ®Ó dÉn c¸c nguyªn tö trong qu¸ tr×nh cÊy ghÐp nguyªn tö còng nh− dïng ®Ó thùc hiÖn kü thuËt kh¾c víi ®é ph©n gi¶i nan«. + Kü thuËt kh¾c nan« kh«ng dïng ¸nh s¸ng (Nano Lithography) còng lµ mét c«ng cô kh«ng thÓ thiÕu ®Ó chÕ t¹o c¸c linh kiÖn ®iÖn tö - quang tö nan«. + C¸c c«ng cô quÐt ®Çu dß nan« (SPM) dùa trªn c¸c hiÖu øng lùc, tõ, ®iÖn, nhiÖt, quang, ho¸... lµ nh÷ng c«ng cô cho phÐp quan s¸t vµ nhËn biÕt ë qui m« d−íi nan« kh«ng chØ h×nh th¸i vËt chÊt mµ cßn thµnh phÇn, nhiÖt ®é, c¸c qu¸ tr×nh vËt lý - ho¸ häc - ho¸ sinh x¶y ra trong c¸c tÕ bµo hoÆc trong c¸c chÊm l−îng tö. IV. s¶n phÈm cña CNNN vµ thÞ tr−êng CNNN cßn t×m ®−îc nhiÒu øng dông rÊt cã hiÖu qu¶ trong c«ng nghÖ ho¸ häc, c«ng nghÖ n¨ng l−îng, c«ng nghÖ sinh häc c«ng nghÖ xö lý m«i tr−êng. 5
§©y lµ mét lÜnh vùc c«ng nghÖ míi, ®−îc hÇu hÕt c¸c n−íc trªn thÕ giíi xÕp vµo lÜnh vùc KH&CN −u tiªn hµng ®Çu. KHNN&CNNN ®· vµ ®ang ®−îc øng dông trong rÊt nhiÒu lÜnh vùc nh− trong C«ng nghiÖp §iÖn tö - Quang ®iÖn tö (transito mét ®iÖn tö, lade chÊm l−îng tö, c¸c bé vi xö lý tèc ®é siªu nhanh, c¸c bé hiÓn thÞ vµ c¸c linh kiÖn c¶m biÕn cã cÊu tróc nan«,...); trong C«ng nghiÖp ho¸ häc (xóc t¸c, chÊt mÇu, mùc in, ...); trong C«ng nghÖ n¨ng l−îng (vËt liÖu tÝch tr÷ n¨ng l−îng, pin hydro, pin Li, pin mÆt trêi Gratzel,...); Trong Y- Sinh häc vµ N«ng nghiÖp (thuèc ch÷a bÖnh, m« nh©n t¹o, c¸c ph−¬ng tiÖn chÈn ®o¸n, ®iÒu trÞ vµ quan s¸t c¸c qu¸ tr×nh sinh ho¸ qui m« tÕ bµo,...); Trong Hµng kh«ng - Vò trô - Qu©n sù (vËt liÖu siªu bÒn, siªu nhÑ, chÞu nhiÖt, chÞu bøc x¹, sens¬ nh¹y khÝ, sens¬ sinh häc, pin n¨ng l−îng,...); trong C«ng nghÖ xö lý m«i tr−êng (vËt liÖu khö ®éc, VLNN xèp dïng ®Ó läc n−íc, läc bôi, gi¶m chÊt th¶i c«ng nghiÖp vµ gi¶m tiªu hao n¨ng l−îng). Ph©n bè thÞ tr−êng c¸c s¶n phÈm cña CNNN trong n¨m 2001 so víi n¨m 1996 nh− sau (B¶ng1): B¶ng 1. ThÞ tr−êng thÕ giíi vÒ vËt liÖu nano (triÖu USD) No Lo¹i vËt liÖu N¨m 1996 N¨m 2001 1 Gèm 5.912 8.811 2 S¬n phñ 2.103 8.811 3 ChÊt mµu, thuèc nhuém 568 1.137 4 N¨ng l−îng mÆt trêi 454 795 5 Mü phÈm chèng r¸m n¾ng da 227 284 6 Polyme vµ compozit - 1.023 Tæng céng: 9.266 20.864 NhiÒu s¶n phÈm cña CNNN d−íi d¹ng vËt liÖu, linh kiÖn cã c¸c chøc n¨ng míi ®· vµ ®ang ®−îc øng dông vµ mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. ChØ riªng bé nhí tõ trë khæng lå (GMR) ®−îc dïng thay thÕ c¸c ®Üa cøng truyÒn thèng ®· mang lîi nhuËn nhiÒu chôc tØ ®«la Mü trong vµi n¨m gÇn ®©y. ChÊt xóc t¸c Zeolite ZSM-5 ®−îc dïng réng r·i trong c«ng nghÖ ho¸ dÇu, vËt liÖu xèp nano MCM-41 dïng trong c«ng nghÖ xö lý m«i tr−êng còng ®· mang l¹i lîi Ých kinh tÕ lín kh«ng kÐm (xem gi¶n ®å d−íi ®©y). Tõ gi¶n ®å cã thÓ nhËn thÊy hiÖn t¹i VLNN chiÕm tØ phÇn øng dông cao nhÊt (40%). 6
H×nh 1. Tû lÖ c¸c lÜnh vùc øng dông CNNN Tõ gi¶n ®å trªn cã thÓ nhËn thÊy hiÖn t¹i VLNN chiÕm tØ lÖ øng dông cao nhÊt (40%). Trung Quèc lµ mét n−íc rÊt quan t©m ph¸t triÓn nghiªn cøu vµ øng dông KHNN&CNNN. PhÇn c¸c s¶n phÈm chÕ t¹o tõ VLNN ph©n theo c¸c lÜnh vùc øng dông t¹i Trung Quèc ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 2. H×nh 2: PhÇn c¸c s¶n phÈm chÕ t¹o tõ VLNN theo c¸c lÜnh vùc øng dông vµ sè l−îng c¸c c«ng ty s¶n xuÊt c¸c VLNN ë Trung Quèc (thèng kª n¨m 2004)[4] Mét sè dù ®o¸n vÒ hiÖu qu¶ kinh tÕ cña mét sè lÜnh vùc CNNN mang l¹i trong vßng 10-15 n¨m tíi: + Ngµnh §iÖn tö: CNNN sÏ ®em l¹i lîi nhuËn hµng n¨m kho¶ng 300 tØ USD. + Ngµnh d−îc phÈm: kho¶ng mét nöa c¸c s¶n phÈm d−îc sÏ ®−îc s¶n xuÊt trªn c¬ së CNNN ®em l¹i lîi nhuËn hµng n¨m kho¶ng 180 tØ USD. 7
+ Ngµnh Ho¸ häc: Xóc t¸c cã cÊu tróc nan« ®−îc øng dông trong c«ng nghiÖp dÇu khÝ vµ ho¸ häc sÏ ®em l¹i lîi nhuËn hµng n¨m kho¶ng 100 tØ USD. + M«i tr−êng: dù ®o¸n nÕu ¸p dông CNNN ë tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc sÏ gi¶m tiªu hao n¨ng l−îng h¬n 10%, tøc lµ tiÕt kiÖm kho¶ng 100 tØ USD hµng n¨m, ®ång thêi sÏ gi¶m t−¬ng ®−¬ng 200 triÖu tÊn khÝ cacbon ®ioxit ph¸t x¹. + Riªng trong lÜnh quèc phßng, KHNN & CNNN còng ®· vµ ®ang t×m thÊy nh÷ng øng dông hÕt søc ®a d¹ng: Tõ nh÷ng qu©n trang chèng ®¹n ®Õn c¸c mµng h×nh ph¼ng cho tíi c¸c lo¹i b¨ng vÕt th−¬ng. C¸c VLNN ®· th©m nhËp vµo rÊt nhiÒu lÜnh vùc phôc vô quèc phßng. “H·y thö h×nh dung t¸c ®éng t©m lý lªn tinh thÇn ®èi ph−¬ng sÏ kinh khñng tíi møc nµo nÕu nh− ng−êi lÝnh cã thÓ chèng ®−îc ®¹n b»ng nh÷ng chiÕn bµo nhÑ nh− l«ng vµ cã thÓ nh¶y qua mét bøc t−êng cao tíi 6m nhê n¨ng l−îng ®· ®−îc tÝch tr÷ ë ®Õ giÇy” - ®ã lµ lêi cña Thomas L. Magnanti, gi¸o s− thuéc ViÖn C«ng nghÖ Massachusettes (MIT – Hoa Kú) khi m« t¶ nh÷ng tÝnh n¨ng kú diÖu cña c¸c VLNN [2]. Thùc tÕ, qu©n ®éi Mü võa míi rãt thªm 50 triÖu USD cho MIT – mét trong nh÷ng tr−êng ®¹i häc hµng ®Çu cña Mü, ®Ó thµnh lËp mét c¬ së nghiªn cøu míi chuyªn nghiªn cøu c¸c CNNN dïng cho qu©n ®éi víi nhiÖm vô lµ trong vßng 5 n¨m tíi, ph¶i t¹o ra ®−îc trang bÞ cho cã tÝnh chÊt c¸ch m¹ng cho lÝnh Mü. Nh÷ng môc tiªu cô thÓ: ngôy trang, chèng ®¹n, ph¸t hiÖn kÞp thêi vµ b¶o vÖ chèng l¹i nh÷ng cuéc tÊn c«ng b»ng vò khÝ ho¸ häc, sinh häc. TÊt c¶ chØ víi mét trang bÞ nÆng 2 kg thay v× 6 kg hiÖn nay. C¸c nhµ nghiªn cøu cña MIT ®· ®−a ra nh÷ng ý t−ëng øng dông c¸c VLNN rÊt ®éc ®¸o. Ch¼ng h¹n, ®Ó chèng l¹i sù tÊn c«ng b»ng vò khÝ sinh häc (nh− vi trïng g©y bÖnh ®Ëu mïa hoÆc bÖnh than…), hä ®· ®−a ra ý t−ëng phñ quÇn ¸o chiÕn ®Êu cña binh lÝnh mét líp máng b¸n thÊm, cã nh÷ng lç nhá kÝch th−íc cì ph©n tö, chØ cho phÐp kh«ng khÝ vµ n−íc ®i qua, cßn c¸c t¸c nh©n ho¸ häc hay sinh häc g©y ®éc th× bÞ gi÷ l¹i. Ngoµi ra, cßn ®−îc g¾n mét dông cô b¸o ®éng sinh häc víi ng−ìng rÊt thÊp. Nguyªn lý ho¹t ®éng nh− sau: c¸c h¹t vµng kim lo¹i cã kÝch th−íc nan« trong dung dÞch ®−îc liªn kÕt víi nhau b»ng nh÷ng chuçi ADN ®−îc m· ho¸ ®Æc biÖt ®Ó nhËn d¹ng ra c¸c ADN cña c¸c t¸c nh©n sinh häc ®éc h¹i. Khi tiÕp xóc víi mét l−îng cùc nhá c¸c t¸c nh©n sinh häc l¹, ADN lËp tøc sÏ thay ®æi cÊu tróc vµ c¸c tÝnh chÊt quang häc cña c¸c h¹t nan« vµng còng thay ®æi theo, ®iÒu nµy sÏ lµm cho mµu cña dông cô thay ®æi. ThËm chÝ còng cã nh÷ng ý t−ëng vÒ viÖc sö dông c¸c VLNN ®Ó lµm ngôy trang: c¸c h¹t nan« ®−îc ®−a vµo trong v¶i sÏ ph¶n øng víi ¸nh s¸ng vµ t¸i t¹o ra mµu s¾c cña m«i tr−êng xung quanh, cho phÐp nh÷ng ng−êi lÝnh hoµ lÉn vµo quang c¶nh cña ®Þa h×nh. 8
§Ó b¶o vÖ m¾t tr−íc c¸c tia lade cùc m¹nh, ng−êi ta ®−a ra ý t−ëng: c¸c con quay cã kÝch th−íc ph©n tö quay liªn tôc theo ba chiÒu cã thÓ chÆn ®−îc c¸c tia lade c−êng ®é cao. Khi ®−îc l¾p trªn kÝnh b¶o vÖ, nh÷ng con quay nµy cã thÓ cøu nh÷ng ng−êi lÝnh khái bÞ mï d−íi t¸c dông cña sóng lade. Ngoµi chuyÖn cã thÓ cung cÊp thuèc men theo yªu cÇu, nh÷ng thiÕt bÞ cùc nhá l¾p trong c¸c qu©n phôc, khi tiÕp xóc víi m¸u, cã kh¶ n¨ng lµm cho c¸c èng nan« thay ®æi c¶ vÒ h×nh d¹ng lÉn kÝch th−íc. Nh÷ng èng nµy sÏ co l¹i t¹o ra ¸p lùc lªn vÕt th−¬ng. Cßn nÕu ng−êi lÝnh bÞ g·y x−¬ng th× líp lãt cña ¸o (hoÆc quÇn) sÏ ho¸ r¾n gièng nh− lµ bã bét, t¹m thêi cè ®Þnh x−¬ng g·y tr−íc khi ng−êi lÝnh ®−îc chuyÓn ®Õn khu vùc ®iÒu trÞ. D−íi ®©y lµ nh÷ng øng dông cô thÓ cña VLNN ®· ®−îc ®−a vµo thùc tiÔn: + C¸c tñ kÝnh, kÝnh kþ n−íc, tù lµm s¹ch dïng trong c¸c ngµnh x©y dùng, chÕ t¹o «t«, m¸y bay, vµ c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng kh¸c, v.v... ®−îc phñ c¸c h¹t titan oxit nan« cã kh¶ n¨ng chèng b¸m dÝnh n−íc, chèng mèc, diÖt khuÈn nhê hiÖu øng quang ®iÖn ho¸; + Mµn h×nh ph¼ng, máng, nhÑ, kÝch th−íc lín, cã ®é nÐt cao vµ ®é s¸ng cao, chÕ t¹o tõ èng nan« cacbon ®ang ®−îc nhiÒu h·ng næi tiÕng trªn thÕ giíi nh− Motorola (Mü), Mitshubishi (NhËt B¶n), Samsung (Hµn Quèc) hoµn thiÖn ®Ó s¶n xuÊt hµng lo¹t vµ ®−a ra b¸n trªn thÞ tr−êng trong mét vµi n¨m tíi. Theo th«ng b¸o cña H·ng M«torola, trong vµi n¨m tíi h·ng sÏ b¸n mµn h×nh ph¼ng èng nan« cacbon 44 inch, chiÒu dµy chØ cã 3,3 mm vµ víi gi¸ thµnh xuÊt x−ëng dù kiÕn d−íi 400 USD (H×nh 3); H×nh 3: Mµn h×nh siªu ph¼ng 42 inch cã chiÒu dµy 3,3 mm do h·ng Motorola (Mü) chÕ t¹o tõ èng nan« víi gi¸ s¶n xuÊt dù kiÕn d−íi 400 USD [3] + §Æc biÖt lÜnh vùc nano-composit trªn c¬ së nano-clay, èng nan« cacbon, bét nan« oxit (TiO2, SiO2, ZnO, SrO2…), bét nan« kim lo¹i, cã nhiÒu tÝnh n¨ng ®Æc biÖt, ®· vµ ®ang ®−îc nghiªn cøu, s¶n xuÊt ngµy cµng réng r·i ë trªn thÕ giíi. VLNN composit sö dông trong mét sè lÜnh vùc chuyªn dông nh− c¸c chi tiÕt m¸y tù b«i tr¬n (H×nh 3), c¸c dông cô thÓ thao cao cÊp. VÝ dô, mét h·ng s¶n 9
xuÊt cña BØ ®· chÕ t¹o khung xe ®¹p ®ua siªu cøng, siªu nhÑ tõ vËt liÖu composit èng nan« cacbon. Xe ®¹p cã khung víi träng l−îng d−íi 1 kg ®· ®−îc ®−a vµo sö dông t¹i cuéc ®ua xe ®¹p quèc tÕ vßng quanh n−íc Ph¸p n¨m 2005 (H×nh 4); H×nh4: VLNN composit vµ mét sè øng H×nh5: Khung xe ®¹p chÕ t¹o tõ VLNN dông trong m¸y bay (mì b«i tr¬n, c¸c composit (èng nan« cacbon) siªu cøng, chi tiÕt tù b«i tr¬n) [4] siªu nhÑ (träng l−îng khung
H×nh 6: M¸y b¬m n−íc sö dông b¹c cao su nan« s¶n xuÊt t¹i nhµ m¸y b¬m n−íc H¶i D−¬ng [5]. + QuÇn ¸o chøa c¸c h¹t, sîi nan« ®Ó b¶o vÖ cho c¸c ph©n tö b«ng kh«ng hÊp thô n−íc, kh«ng bÞ c¸c vÕt bÈn vµ kh«ng bÞ biÕn d¹ng, kh«ng bÞ nhµu (H×nh 6). H×nh 7: v¶i may mÆc chøa VLNN [6] H×nh 8: VLNN trong b¶o qu¶n bia [7] + C¸c s¶n phÈm nh− bé läc, b×nh ®ùng söa, b¨ng cøu th−¬ng,.. ®−îc tÈm phñ VLNN b¹c cã kh¶ n¨ng läc khÝ ®éc h¹i, diÖt vi trïng, b¶o qu¶n thùc phÈm tèt h¬n vµ lµm gi¶m sù viªm nhiÔm c¸c vÕt th−¬ng (H×nh 7 - 9). H×nh 9: VLNN Ag trong b¶o qu¶n s÷a [8] 11
+ Nguån tÝch tr÷ n¨ng l−îng: NhiÒu phßng thÝ nghiÖm ®ang nghiªn cøu chÕ t¹o bé nguån cho ®iÖn tho¹i di ®éng ho¹t ®éng100 ngµy lªn tôc gi÷a hai lÇn n¹p, nguån n¨ng l−îng cho « t« s¹ch, th©n m«i tr−êng (ch¹y ®−îc 5000-8000 dÆm) nhê dïng c¸c èng nan«, c¸c sîi graphit nan« ®Ó tÝch tr÷ hydro víi kh¶ n¨ng chøa 30l hydro/1g VLNN (H×nh 10, 11). H×nh 10: M¸y ph¸t hy®ro sö dông èng H×nh11: Nghiªn cøu tÝch tr÷ Hy®ro nan« cacbon v¸ch ®¬n (Physical Review nh»m môc ®Ých dïng lµm nguån n¨ng Letters Volume 95, 23-11, 2005).[9] l−îng s¹ch cho «t« [9] + Hîp kim nan« Nhê sù ph¸t triÓn nhanh cña CNNN, vËt liÖu siªu dÎo chÕ t¹o tõ c¸c bét kim lo¹i nan« ®· ®¹t ®−îc ®é dÎo kû lôc (cã thÓ ®¹t ®Õn 5100% ®èi víi b¨ng ®ång (Cu) chÕ t¹o tõ bét ®ång nan« (H×nh 12), hîp kim nh«m (Al) nan« siªu dÎo (h×nh 13). Hîp kim titan nan« siªu cøng (B¶ng 3), chÞu mµi mßn cao. C¸c lo¹i hîp kim nµy b−íc ®Çu ®· t×m ®−îc chç ®øng trong mét sè lÜnh vùc øng dông ®Æc biÖt (H×nh 14,15) H×nh 12: B¨ng ®ång (Cu) chÕ t¹o tõ bét H×nh 13: Hîp kim nh«m nan« siªu ®ång nan«, cã ®é ®é dÎo ®¹t ®Õn 5100%. [4] dÎo 1420 vµ øng dông [10] 12
B¶ng 3: So s¸nh tÝnh chÊt c¬ häc cña titan (Ti) khèi vµ Ti nan« BT1-0 [10] N CÊu tróc TÝnh chÊt c¬ häc σ-1 Mpa Np σâ, Mpa σ02, Mpa δ, % ψ, % 1 Ti khèi 460 400 27 60 255 4211 2 Ti nan« 820 800 15 60 460 34504* 17504** H×nh 14: C¸c chi tiÕt c¬ khÝ chÕ t¹o tõ kim lo¹i Al nan« vµ Ti nan« BT1-0 [10] I II III H×nh 15: Mét sè dông cô dïng trong phÉu thuËt chÕ t¹o tõ vËt liÖu Ti nan« [10] + ThiÕt bÞ ghi nhiÖt vµ nh×n ®ªm sö dông ®Çu thu hång ngo¹i giÕng l−îng tö vµ chÊm l−îng tö (H×nh 16) 13
H×nh16: ThiÕt bÞ ghi nhiÖt vµ nh×n ®ªm sö dông thu hång ngo¹i chÊm l−îng tö [11] Tuy nhiªn, bªn c¹nh nh÷ng lîi Ých do CNNN ®em ®Õn cho con ng−êi, c¸c nhµ khoa häc còng ®· sím c¶nh b¸o nh÷ng hiÓm ho¹ cã thÓ x¶y ra do sö dông CNNN. Ngay t¹i héi nghÞ vÒ CNNN ph©n tö n¨m 1995 (Foresight Conference on Molecular Nanotechnology), ®« ®èc, phã chñ tÞch Ban tham m−u hçn hîp qu©n ®éi Mü, «ng David E. Jeremiah trong bµi ph¸t biÓu cña m×nh ®· nãi vÒ nh÷ng øng dông qu©n sù cña CNNN ph©n tö nh− sau: “Nh÷ng øng dông qu©n sù cña s¶n xuÊt ph©n tö cã tiÒm n¨ng lín h¬n c¶ vò khÝ h¹t nh©n lµm thay ®æi tËn gèc c¸n c©n lùc l−îng.” ("Military applications of molecular manufacturing have even greater potential than nuclear weapons to radically change the balance of power“). CNNN ph©n tö cho ta kh¶ n¨ng chÕ t¹o c¸c vò khÝ cã hiÖu qu¶ cùc kú khñng khiÕp (horrifically effective weapons). VÝ dô, c«n trïng nhá nhÊt còng chØ 200 micron, trong khi ®ã CNNN cã thÓ t¹o ra c¸c lo¹i vò khÝ siªu nhá ®Ó ®−a c¸c c¸c chÊt ®éc th©m nhËp trùc tiÕp vµo c¬ thÓ ng−êi víi l−îng chÊt ®éc g©y chÕt ng−êi chØ kho¶ng 100 nanogram. Cã kho¶ng 50 tØ c¸c ph−¬ng thøc mang chÊt ®éc. VÒ lý thuyÕt ®ñ giÕt mäi ng−êi trªn tr¸i ®Êt nµy – l−îng chÊt ®éc chØ chøa trong mét chiÕc vali duy nhÊt. CNNN sÏ t¹o ra c¸c khÈu sóng cùc m¹nh víi mäi kÝch cì vµ víi c¸c viªn ®¹n tù dÉn ®−êng. C¸c vò khÝ kh«ng gian vò trô sÏ nhÑ h¬n vµ t¸c dông xa h¬n. B»ng c¸ch chÕ t¹o sö dông rÊt Ýt hoÆc kh«ng cã kim lo¹i, chóng sÏ tr¸nh ®−îc sãng ra®a. C¸c m¸y tÝnh nÐn cho phÐp ®iÒu khiÓn tõ xa bÊt kú lo¹i vò khÝ nµo vµ cho phÐp chÕ t¹o c¸c robot th«ng minh, nhá, gän. Mét c©u hái quan träng ®−îc ®Æt ta lµ liÖu vò khÝ CNNN æn ®Þnh hay kh«ng æn ®Þnh. Vò khÝ h¹t nh©n cã lÏ cã thÓ ng¨n chÆn ®−îc c¸c cuéc chiÕn tranh h¹t nh©n tõ ngµy sinh ra nã. Tuy nhiªn vò khÝ sö dông CNNN kh«ng gièng nh− vò khÝ h¹t nh©n. Cã thÓ so s¸nh 2 lo¹i vò khÝ theo bèn yÕu tè sau ®©y: 1/ YÕu tè râ rµng nhÊt lµ kh¶ n¨ng huû diÖt hµng lo¹t g©y ra hiÓm häa l©u dµi cña tÊt c¶ c¸c lo¹i vò khÝ h¹t nh©n. Cuéc chiÕn tranh do CNNN mang l¹i cã lÏ sÏ cã t¸c dông trong thêi gian ng¾n. 14
2/ Vò khÝ h¹t nh©n g©y ra sù ph¸ huû bõa b·i kh«ng chän läc trong khi vò khÝ CNNN cã môc tiªu chñ ®Þnh; 3/ Vò khÝ h¹t nh©n ®ßi hái nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn c«ng nghiÖp quy m« lín, nh−ng l¹i cã thÓ kiÓm so¸t ®−îc dÔ dµng h¬n so víi viÖc ph¸t triÓn vò khÝ CNNN. Vò khÝ CNNN dÔ dµng ph¸t triÓn nhanh vµ rÎ h¬n; 4/ Cuèi cïng, vò khÝ h¹t nh©n kh«ng thÓ dÔ dµng phæ biÕn, trong khi ®ã vò khÝ CNNN l¹i qu¸ dÔ phæ biÕn cho ng−êi kh¸c sö dông. Møc ®é kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc tiÒm n¨ng cña ®èi ph−¬ng cµng lín, thêi gian ph¶n øng c¸c cuéc tÊn c«ng cña ®èi ph−¬ng cµng ng¾n, kh¶ n¨ng tiªu diÖt c¸c môc tiªu cña ®èi ph−¬ng trong mét cuéc tÊn c«ng cµng chÝnh x¸c, ®· lµm cho cuéc ch¹y ®ua vò trang vò khÝ CNNN cµng gia t¨ng. Ngoµi ra cßn mét nguy c¬ tiÒm Èn kh¸c, ®ã lµ sè l−îng c¸c quèc gia/l·nh thæ trªn thÕ giíi cã CNNN trong tay ngµy cµng nhiÒu h¬n, nÕu nh− CNNN kh«ng ®−îc céng ®ång quèc tÕ kiÓm so¸t chÆt chÏ. Tuy nhiªn ®iÒu nµy sÏ khã h¬n gÊp nhiÒu lÇn so víi viÖc kiÓm so¸t vò khÝ h¹t nh©n. Tãm l¹i CNNN ®ang ngµy cµng ®−îc ¸p dông phæ biÕn vµ th−¬ng m¹i hãa. §Ó minh ho¹ cho c¸c nç lùc nh»m nhanh chãng th−¬ng m¹i ho¸ CNNN nªu trªn, chóng t«i xin giíi thiÖu mét sè s¶n cña CNNN tr×nh bµy t¹i c¸c héi chî quèc tÕ tæ chøc hµng n¨m. Trªn h×nh 17 cã thÓ nhËn thÊy sè l−îng c¸c c«ng ty tham gia héi chî, sè gian hµng triÓn l·m, vµ sè kh¸ch th¨m dù héi chî hµng t¨ng lªn mét c¸ch râ rÖt. H×nh 17: BiÓu ®å biÓu diÔn sù t¨ng tr−ëng sè l−îng c¸c c«ng ty tham gia Héi chî Quèc tÕ CNNN, sè l−îng c¸c gian hµng vµ sè kh¸ch tham dù Héi chî [3] V. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn CNNN trªn thÕ giíi Nh×n chung, t×nh h×nh nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn CNNN cña c¸c n−íc cã kh¸c nhau, phô thuéc vµ tiÒm n¨ng, tr×nh ®é khoa häc vµ c«ng nghÖ, yªu cÇu ph¸t triÓn kinh tÕ x· héi, an ninh quèc phßng cña mçi n−íc. 15
C¸c n−íc nh− Mü, Anh, Ph¸p, NhËt B¶n, §øc vµ c¸c n−íc cã nÒn c«ng nghiÖp ph¸t triÓn, kh¶ n¨ng tµi chÝnh lín, cã tiÒm lùc khoa häc vµ c«ng nghÖ cao, cã ®éi ngò c¸n bé KH&CN v÷ng vµng, cã ®«ng ®¶o ®éi ngò kü s− giái vµ c«ng nh©n lµnh nghÒ, cã thÓ chÕ vµ luËt lÖ kh¸ chÆt chÏ... ®· ®Çu t− cho nghiªn cøu, triÓn khai vµ tæ chøc thùc hiÖn ph¸t triÓn CNNN theo ph−¬ng thøc ph©n cÊp rÊt râ rµng víi yªu cÇu vÒ ®Çu vµo (tµi chÝnh, môc ®Ých, yªu cÇu vµ néi dung ch−¬ng tr×nh, dù ¸n, ®Ò tµi ) vµ ®Çu ra (s¶n phÈm) cña mçi cÊp kh¸ hîp lý. ë c¸c n−íc nµy cã thÓ nhËn sù ph©n cÊp ®−îc thùc hiÖn theo tuÇn tù nh− sau: + Nghiªn cøu c¬ b¶n kÕt hîp víi ®µo t¹o nh©n lùc th−êng ®−îc thùc hiÖn ë c¸c tr−êng ®¹i häc vµ c¸c viÖn nghiªn cøu. Kinh phÝ ®Çu vµo chñ yÕu tõ ng©n s¸ch nhµ n−íc, tõ c¸c c«ng ty vµ tõ c¸c hîp ®ång nghiªn cøu khoa häc. S¶n phÈm ®Çu ra lµ: C¸c bµi b¸o, c¸c b»ng s¸ng chÕ ph¸t minh vµ ®µo t¹o nh©n lùc. + Nghiªn cøu triÓn khai chñ yÕu thùc hiÖn ë c¸c phßng thÝ nghiÖm, Trung t©m, X−ëng nghiªn cøu triÓn khai cña c¸c h·ng, c«ng ty trªn c¬ së tiÕp nhËn c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu, c¸c b»ng s¸ng chÕ ph¸t minh...Kinh phÝ ®Çu vµo chñ yÕu do c¸c h·ng, c«ng ty, xÝ nghiÖp cung cÊp. §Çu ra lµ c¸c s¶n phÈm míi cã chÊt l−îng cao, s¶n xuÊt ë quy m« pilot æn ®Þnh, cã kh¶ n¨ng ®−îc thÞ tr−êng chÊp nhËn vµ cã thÓ chuyÓn sang s¶n xuÊt c«ng nghiÖp ë quy m« lín theo yªu cÇu cña thÞ tr−êng. + Tæ chøc s¶n xuÊt víi quy m« c«ng nghiÖp. Kinh phÝ chñ yÕu do c¸c h·ng, c«ng ty, xÝ nghiÖp cung cÊp. §Çu ra lµ c¸c s¶n phÈm ®· mang tÝnh hµng ho¸. Trong kho¶ng 20 n¨m cuèi cña ThÕ kû 20, h×nh thµnh mét h×nh thøc chuyÓn giao kÕt qu¶ nghiªn cøu sang s¶n xuÊt mét c¸ch trùc tiÕp d−íi d¹ng thµnh lËp c¸c c«ng ty nhá “ Start-ups”. H×nh thøc nµy cã −u ®iÓm lµ nhanh ®−a kÕt qu¶ nghiªn cøu thµnh hµng ho¸, vèn ®Çu t− thÊp vµ ®«i khi l·i suÊt cao. VÝ dô, ngay trong lÜnh vùc hÕt søc míi mÎ nh− CNNN, sè c¸c “ Start-ups” ®· t¨ng lªn mét c¸ch nhanh chãng. Theo kÕt qu¶ kh¶o cøu cña H·ng t− vÊn vÒ CNNN vµ micro “Yole Development” cña Ph¸p th× cã kho¶ng 200 “ Start-ups” ®−îc thµnh lËp trong n¨m 1997 chñ yÕu ë c¸c n−íc ph−¬ng t©y. §Æc biÖt ë Mü, c¸c c«ng ty “ Start-ups” vÒ CNNN (kho¶ng 130) ho¹t ®éng rÊt s«i næi. H×nh thøc nµy còng ®· b¾t ®Çu ®−îc ¸p dông vµ ngµy cµng réng r·i ë c¸c n−íc cã nÒn c«ng nghiÖp ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn (§µi Loan, Hµn Quèc, Trung Quèc...). ViÖc ®Çu t− cho CNNN ë c¸c n−íc c«ng nghiÖp còng nh− c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn ngµy cµng t¨ng (Xem B¶ng 4). 16
B¶ng 4: Kinh phÝ hæ trî cña chÝnh phñ c¸c n−íc c«ng nghiÖp cho nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn CNNN (triÖu USD) Quèc gia\N¨m 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2004 T©y ¢u 126 151 179 200 ~ 225 285 700 NhËt b¶n 120 135 157 245 410+140 753 ~1.500 Hoa Kú 116 190 255 270 422 604 1.000 C¸c n−íc kh¸c 70 83 96 110 ~380 - ~500 Tæng céng 432 559 687 825 1.577 - 3.700 NhiÒu n−íc ®· tæ chøc c¸c phßng thÝ nghiÖm quèc gia vÒ KHNN&CNNN, c¸c Trung t©m nghiªn cøu cña nhiÒu h·ng còng ®−îc tæ chøc vµ ®−îc ®Çu t− víi mét l−îng kinh phÝ khæng lå. NhiÒu tæ chøc liªn quèc gia vÒ CNNN còng tham gia vµo qu¸ tr×nh toµn cÇu ho¸ nµy. C¸c thµnh tùu vÒ KHNN&CNNN cßn ®−îc ph¶n ¸nh trong 4319 bµi b¸o vÒ c¸c lÜnh vùc thuéc KHNN&CNNN ®· ®−îc c«ng bè chØ riªng trong thêi gian 1999 - 2000. §· cã 229 b»ng ph¸t minh ®−îc ®¨ng ký t¹i US PTO trong n¨m 2000 - 2001. 5.1. Khu vùc ch©u ¸ Th¸i B×nh D−¬ng Khu vùc Ch©u ¸ - Th¸i B×nh D−¬ng (APEC) ®ang chuyÓn m×nh ®Ó trë thµnh mét trong nh÷ng khu vùc ph¸t triÓn CNNN n¨ng ®éng vµ tham väng nhÊt thÕ giíi. KÓ tõ khi cã th«ng c¸o cña Tæ chøc S¸ng kiÕn CNNN Quèc gia (NNT) cña Mü th¸ng 1/2000, ®· cã nhiÒu sù thay ®æi trong viÖc x©y dùng chÝnh s¸ch KHNN & CNNN t¹i c¸c n−íc/l·nh thæ thuéc Khu vùc Ch©u ¸ - Th¸i B×nh D−¬ng. C¸c chÝnh phñ cña c¸c n−íc/l·nh thæ thuéc khu vùc Ch©u ¸ - Th¸i B×nh D−¬ng ®· xÕp CNNN vµo mét trong sè nh÷ng lÜnh vùc ®−îc −u tiªn trong khi lËp kÕ ho¹ch KH&CN. Ng©n s¸ch cho nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn KHNN & CNNN (bao gåm c¶ c¸c hÖ thèng vi c¬ ®iÖn tö t¹i hÇu hÕt c¸c n−íc/l·nh thæ Ch©u ¸ ®· t¨ng ®¸ng kÓ vµ ®ang ®−îc x¸c ®Þnh vÞ trÝ mét c¸ch chiÕn l−îc h¬n. N¨m 2003 tæng chi phÝ c«ng céng trong khu vùc Ch©u ¸ - Th¸i B×nh D−¬ng cho CNNN vµo kho¶ng 1,4 tû USD (70% trong sè ®ã cña NhËt B¶n), vµ ®Çu t− tõ khu vùc t− nh©n ®ang ngµy cµng t¨ng. Sù nhËn thøc s©u s¾c vÒ tÇm quan träng cña nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn CNNN ®ang ngµy cµng t¨ng trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp vµ th−¬ng m¹i cña khu vùc. Th−¬ng m¹i ho¸ CNNN vµ C«ng nghÖ Micro ®ang trë thµnh vÊn ®Ò chñ yÕu trong chiÕn l−îc hîp t¸c vµ l·nh ®¹o, ®Æc biÖt trong c¸c n−íc tiªn tiÕn nh− NhËt B¶n. C¸c xÝ nghiÖp s¶n xuÊt c¸c hÖ thèng vi c¬ ®iÖn tö (MEMS) vµ c¸c hÖ thèng nan« c¬ ®iÖn tö (NEMS) ®ang ®−îc x©y dùng xuyªn quèc gia/l·nh thæ Ch©u ¸ bao gåm c¶ NhËt B¶n, Hµn Quèc vµ §µi Loan [1,2]. 17
5.1.1. ChÝnh s¸ch ph¸t triÓn CNNN cña c¸c n−íc APEC NhËt B¶n, mét trong nh÷ng n−íc ®i ®Çu vÒ mÆt c«ng nghÖ, ®· ®Çu t− cho KHNN tõ gi÷a nh÷ng n¨m 1980 th«ng qua c¸c ch−¬ng tr×nh quèc gia kh¸c nhau. §Çu t− cña ChÝnh phñ NhËt B¶n cho CNNN trªn ®Çu ng−êi cao nhÊt trong khu vùc ch©u ¸ Th¸i B×nh D−¬ng vµ trªn thÕ giíi. §Çu t− cho n¨m 2002 t¨ng 20-30% so víi n¨m 2001 vµ tiÕp tôc cao ë nh÷ng n¨m sau. Theo sè liÖu thèng kª cña ChÝnh phñ NhËt B¶n, ng©n s¸ch n¨m 2003 dµnh cho nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn c¸c ch−¬ng tr×nh VLNN & CNNN vµo kho¶ng 900 triÖu USD, chiÕm kho¶ng 11,5% tæng kinh phÝ KH&CN cña NhËt B¶n dµnh cho bèn lÜnh vùc −u tiªn (Khoa häc vÒ Cuéc sèng, C«ng nghÖ Th«ng tin, M«i tr−êng, vµ CNNN). Ba lÜnh vùc −u tiªn kh¸c còng cã c¸c ®Ò tµi vÒ CNNN. NÕu nh− kinh phÝ cho tÊt c¶ c¸c ®Ò tµi nµy ®−îc tÝnh vµo trong tæng dù to¸n th× tæng ng©n s¸ch cña NhËt B¶n dµnh cho CNNN sÏ vµo kho¶ng 1,49 tû USD (cïng víi ng©n s¸ch bæ sung). Nhu cÇu ng©n s¸ch cho n¨m 2004 ®−îc th«ng b¸o vµo cuèi n¨m 2003 ®· chØ râ r»ng n¨m 2004 ChÝnh phñ NhËt B¶n ®· t¨ng ng©n s¸ch cho nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn CNNN t¨ng 20% so víi 2003. Theo thèng kª cña Héi ®ång ChÝnh s¸ch vÒ KH&CN NhËt B¶n (CSTP), tæng ng©n s¸ch dµnh cho CNNN vµ VËt liÖu n¨m 2003 lµ kho¶ng 2,66 tû USD bao gåm c¶ ng©n s¸ch cña c¸c tr−êng ®¹i häc. Nh÷ng n−íc/l·nh thæ nh− Trung Quèc, Hµn Quèc vµ §µi Loan ®· ®Çu t− m¹nh mÏ vµo CNNN tõ n¨m 2001. Trung Quèc cã kÕ ho¹ch sÏ ®Çu t− kho¶ng 2- 2,5 tû Nh©n D©n TÖ (250-300 triÖu USD) cho giai ®o¹n kÕ ho¹ch 5 n¨m (2001- 2005). Trung Quèc ®ang chuÈn bÞ thùc hiÖn nh÷ng b−íc ®i t¸o b¹o v× hä rÊt mong muèn ®uæi kÞp møc ®Çu t− cña c¸c n−íc tiªn tiÕn nh− Hµn Quèc. HiÖn nay, Trung Quèc ®ang x©y dùng Trung t©m Quèc gia vÒ nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn CNNN ë gÇn Tr−êng §¹i häc Thanh Hoa (B¾c Kinh) vµ ViÖn Hµn l©m Khoa häc Trung Quèc. Trung t©m nµy ®−îc kh¸nh thµnh n¨m 2004. Mét c¬ së c«ng nghiÖp vÒ CNNN còng ®· ®−îc x©y dùng ë Tianjin (c¸ch B¾c Kinh kho¶ng 100km vÒ phÝa §«ng) vµ ®· ®−a vµo ho¹t ®éng vµo cuèi n¨m 2003. Hµn Quèc ®· cam kÕt dµnh ®Çu t− kho¶ng 2,391 ngh×n tû U«n (2 tû USD) cho giai ®o¹n 10 n¨m (2001-2010) cho CNNN. §Çu t− cña ChÝnh phñ n−íc nµy cho CNNN n¨m 2002 t¨ng kho¶ng 400% so víi n¨m 2000. Mét trong nh÷ng môc tiªu cña S¸ng kiÕn Quèc gia vÒ CNNN lµ lµm cho Hµn Quèc trë thµnh quèc gia ®øng ®Çu trªn thÕ giíi trong mét sè lÜnh vùc c¹nh tranh nhÊt ®Þnh vµ ph¸t triÓn c¸c thÞ tr−êng thÝch hîp cho sù t¨ng tr−ëng c«ng nghiÖp. Hµn Quèc x¸c ®Þnh râ sù tËp trung vµo sè l−îng "c¸c c«ng nghÖ cèt lâi" nh− TÝch ph©n møc Tera cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö. KÕ ho¹ch n¨m 2002 cña Hµn Quèc vÒ thùc hiÖn triÓn khai CNNN ®· ®−îc b¾t ®Çu víi hai ch−¬ng tr×nh nghiªn cøu lÜnh vùc míi lµ "TriÓn khai c¸c c«ng nghÖ VËt liÖu cã cÊu tróc Nan«" vµ "TriÓn khai c¸c c«ng 18
nghÖ s¶n xuÊt vµ c¬ khÝ ®iÖn tö møc Nan«". Mçi ch−¬ng tr×nh ®−îc ®Çu t− 100 triÖu USD cho 10 n¨m tiÕp theo. Bªn c¹nh c¸c ch−¬ng tr×nh nghiªn cøu trong lÜnh vùc vÒ CNNN, chÝnh phñ Hµn Quèc cßn tiÕn hµnh thùc hiÖn c¸c ch−¬ng tr×nh nghiªn cøu "Cèt lâi", "C¬ së", vµ "C¬ b¶n"víi tæng kinh phÝ nghiªn cøu hµng n¨m kho¶ng 20 triÖu USD cho giai ®o¹n 6-9 n¨m tíi. N¨m 2002, mét trung t©m s¶n xuÊt nan« ®· ®−îc x©y dùng víi môc ®Ých chÝnh lµ s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ cã kÝch th−íc nan«. Trung t©m nµy ®−îc ®Æt t¹i ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ Tiªn tiÕn Hµn Quèc (KAIST) ë Thµnh phè Khoa häc Daejon, n¬i mµ cã mÆt hÇu hÕt c¸c phßng thÝ nghiÖm nghiªn cøu cña chÝnh phñ. ChÝnh phñ Hµn Quèc ®· ph©n bæ 165 triÖu USD cho trung t©m nµy cho giai ®o¹n 9 n¨m (2002-2010). ChÝnh phñ ®· x©y dùng "KÕ ho¹ch hµnh ®éng cho viÖc triÓn khai CNNN n¨m 2003". KÕ ho¹ch hµnh ®éng nµy bao gåm "NghÞ ®Þnh cña Tæng thèng vµ §iÒu luËt buéc thi hµnh" ®èi víi viÖc thùc hiÖn "Hµnh ®éng thóc ®Èy sù ph¸t triÓn CNNN". Môc ®Ých cña hµnh ®éng nµy lµ nh»m chuÈn bÞ mét c¬ së nghiªn cøu v÷ng ch¾c cho CNNN vµ khuyÕn khÝch c«ng nghiÖp ho¸ ngµnh CNNN non trÎ. ChÝnh phñ Hµn Quèc cßn dµnh 380 triÖu USD (chiÕm 19% tæng kinh phÝ dµnh cho CNNN) cho "Ch−¬ng tr×nh Quèc gia vÒ C«ng nghiÖp ho¸ Nan«". Ng©n s¸ch nµy bao gåm quü nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn trong c«ng nghiÖp vµ quü vèn kinh doanh. S¸ng kiÕn cña §µi Loan vÒ KHNN & CNNN lµ mét kÕ ho¹ch 6 n¨m víi tæng kinh phÝ 620 triÖu USD tõ 2003-2008. CÊu tróc vÒ chiÕn l−îc vµ ch−¬ng tr×nh cña nã ®−îc dùa theo S¸ng kiÕn Quèc gia vÒ CNNN cña Mü. S¸ng kiÕn nµy nh»m ®¹t ®−îc hai môc ®Ých lµ "xuÊt s¾c vÒ mÆt lý thuyÕt" vµ "t¹o ra ®−îc nh÷ng øng dông c«ng nghiÖp mang tÝnh s¸ng t¹o" th«ng qua viÖc thµnh lËp c¸c c¬ së tiÖn Ých chñ yÕu vµ c¸c ch−¬ng tr×nh ®µo t¹o chung. Ch−¬ng tr×nh xuÊt s¾c vÒ mÆt lý thuyÕt bao gåm c¸c chñ ®Ò: Nghiªn cøu c¬ b¶n vÒ c¸c ®Æc tÝnh vËt lý, ho¸ häc, sinh häc cña c¸c kÕt cÊu nan«; Tæng hîp, l¾p r¸p, vµ gia c«ng c¸c VLNN; Nghiªn cøu vµ triÓn khai c¸c m¸y dß vµ c¸c kü thuËt thao t¸c; ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c bé phËn ghÐp nèi, giao diÖn vµ c¸c hÖ thèng thiÕt bÞ nan« chøc n¨ng; TriÓn khai c«ng nghÖ MEMS/NEMS vµ C«ng nghÖ Sinh häc Nan«. §µi Loan ®· rÊt coi träng gi¸o dôc vÒ CNNN. Ch−¬ng tr×nh gi¸o dôc cña §µi Loan nh»m ®Ó: X©y dùng ch−¬ng tr×nh Khoa häc vµ CNNN liªn ngµnh t¹i c¸c tr−êng ®¹i häc vµ cao ®¼ng; N©ng cao gi¸o dôc kiÕn thøc khoa häc c¬ b¶n trong tr−êng cao ®¼ng trªn ph−¬ng tiÖn th«ng tin ®¹i chóng vµ trong c¸c tr−êng ®¹i häc; T¨ng c−êng hîp t¸c quèc tÕ vµ trao ®æi chuyªn gia; TuyÓn chän c¸c nh©n tµi tõ n−íc ngoµi, bao gåm c¶ chuyªn gia tõ Trung Hoa ®¹i lôc vµ thóc ®Èy hîp t¸c C«ng nghiÖp - ViÖn Nghiªn cøu trong nghiªn cøu vµ trao ®æi chuyªn gia. 19
C¸c n−íc/l·nh thæ kh¸c trong khu vùc ch©u ¸ - Th¸i B×nh D−¬ng nh− óc, Hång K«ng, Ên §é, NewZealand, Singapore, Malaysia, Th¸i Lan vµ ViÖt Nam ®· b¾t ®Çu thùc hiÖn c¸c ch−¬ng tr×nh/s¸ng kiÕn vÒ CNNN. H×nh 18 so s¸nh sù ®Çu t− cho CNNN giai ®o¹n 2003-2007 cña c¸c n−íc/l·nh thæ thuéc khu vùc ch©u ¸ Th¸i b×nh d−¬ng gåm Trung Quèc, Hµn Quèc, Hång K«ng, Ên §é, Malaysia, NewZealand, Singapore, §µi Loan vµ Th¸i Lan. H×nh 19 lµ sù so s¸nh toµn cÇu vÒ ®Çu t− cho CNNN giai ®o¹n 2001-2003 cña Ch©u ¢u, Ch©u ¸ vµ Mü. §¬n vÞ ®−îc tÝnh lµ USD víi gi¸ hèi ®o¸i quy −íc: 100 Yªn b»ng 1 USD, vµ 1 Euro b»ng 1USD. Tõ c¸c biÓu ®å cã thÓ nhËn thÊy sù t¨ng ®ét ngét trong ®Çu t− cho CNNN cña Khu vùc Ch©u ¸ trong n¨m 2003. H×nh18: So s¸nh ®Çu t− cña c¸c H×nh19: So s¸nh ®Çu t− cña c¸c n−íc Ch©u n−íc/l·nh thæ ch©u ¸ Th¸i B×nh D−¬ng ¢u, Ch©u ¸ vµ Mü cho CNNN giai ®o¹n (kh«ng cã NhËt B¶n) cho CNNN giai 2001-2003. L−u ý r»ng ®Çu t− cña Mü ®o¹n 2003-2007 (Nguån: TuÇn b¸o kh«ng bao gåm Vi ®iÖn tö vµ MEMS CNNN Ch©u ¸ - Th¸i B×nh D−¬ng, (Nguån: TuÇn b¸o CNNN Ch©u ¸ - Th¸i www.nanoworld.jp/apnw) [1]. B×nh D−¬ng, www.nanoworld.jp/apnw)[1].. T¹i Héi nghÞ CÊp cao DiÔn ®µn CNNN cña khu vùc Ch©u ¸ lÇn thø nhÊt (the First Asia Nanotech Forum Summit ANFoS2004) ®−îc tæ chøc t¹i Phaket, Th¸i Lan, 10-11/ 05/ 2004, trong bµi ph¸t biÓu chµo mõng Héi nghÞ, «ng H.E. Korn Thapparansi, Bé tr−ëng Bé khoa häc C«ng nghÖ Hoµng gia Th¸i lan, n−íc chñ nhµ tæ chøc Héi nghÞ, ®· nãi: “ChÝnh phñ hiÖn nay d−íi sù l·nh ®¹o cña Thñ t−íng Pol. Lt. Col. Thaksin Shinawatra ®· x¸c ®Þnh mét c¸ch râ rµng vµ ®ang thóc ®Èy ph¸t triÓn CNNN nh− lµ mét trong sè nh÷ng lÜnh vùc ®−îc −u tiªn nhÊt trong KH&CN. Ngµy 13/8/2003, Néi c¸c Th¸i Lan ®· quyÕt ®Þnh thµnh lËp Trung t©m CNNN Quèc gia (viÕt t¾t lµ NANOTEC) ®−îc b¶o trî bëi C¬ quan Ph¸t triÓn Khoa häc vµ C«ng nghÖ Quèc gia (NSTDA) vµ Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ (MOST). Mét trong nh÷ng nhiÖm vô cÊp b¸ch cña NANOTEC lµ chuÈn bÞ KÕ ho¹ch Tæng thÓ Quèc gia vÒ CNNN. §Ó cã thÓ duy tr× ®−îc tÝnh c¹nh tranh quèc gia cña chóng t«i trong bèi c¶nh quèc tÕ hiÖn nay, ®iÒu chñ yÕu vµ cÊp thiÕt 20