Nano vàng và ứng dụng thực tiễn
Vàng (Au) là nguyên tố kim loại đứng ở vị trí thứ 79 trong bảng tuần hoàn hoá
học, có giá trị vô cùng to lớn trong cuộc sống của con người từ xưa tới nay, được
coi là “Vua của các kim loại”. Ngày nay, khi khoa học công nghệ phát triển thì
vàng có thêm ứng dụng mới trong thực tiễn đó là: Nano vàng.[/left]
Các phân tử Nano vàng hiện được coi là thiên đường nghiên cứu mới cho các nhà
khoa học. Điều đó được thể hiện rất rõ qua việc hơn 130 nhà khoa học vừa mới đến
Paris để tham gia vào nhóm công tác ngiên cứu có tên là Au–Nano (Nano–Vàng).
Đây là một tập hợp bao gồm 40 nhóm nghiên cứu thuộc các lĩnh vực khác nhau:
sinh học, hoá học, vật lý và thậm chí có cả đại diện của giới công nghiệp.
[left]Mối quan tâm của các nhà khoa học về nguyên tố không biến đổi và không bị
ôxy hoá này đã xuất hiện từ rất lâu: ngành y học cổ truyền Ai Cập, Trung Hoa hay
Ấn Độ đã sử dụng kim loại này để xử lý vết loét trên da hay một số bệnh viêm
nhiễm khác. Nhưng ngày nay, nhờ vào tiến bộ trong lĩnh vực khoa học Nano
(Nanoscience), người ta có thể xác định thêm nhiều đặc tính thú vị khác của kim
loại này.
Theo Olivier Pluchery, nhà vật lý học tại viện khoa học Nano (Paris), khi được
chia nhỏ ở trạng thái phân tử có kích thước vài Nanomet, nguyên tố này có rất
nhiều đặc tính riêng biệt. Trước tiên chúng sẽ thay đổi màu sắc, chuyển từ màu
vàng sang màu đỏ hoặc tím nhạt. Sự chuyển màu này có được là do trong phân tử
Nano vàng không hấp thụ ánh sáng có bước sóng nằm trong vùng quang phổ như
các miếng vàng khối thông thường.
Nhưng phân tử Nano vàng không chỉ có ưu điểm về mặt thẩm mỹ. Trong lĩnh vực
hoá học, vàng có rất nhiều ứng dụng đặc biệt. Trong phản ứng hoá học, vàng có thể
thay thế nhiều chất xúc tác quý hiếm như: Platin, Paradium, Rhodium…
Hoàn toàn bất động ở trạng thái bình thường, vàng là kim loại rất được các nhà
kim hoàn ưa chuộng bởi vì đặc tính không bị ôxi hoá hay bị mờ. Nhưng ở trạng
thái phân tử Nano, đặc tính này lại thay đổi 180 độ. Từ cuối những năm của thập
niên 80 thế kỉ XX, một nhóm các nhà khoa học Nhật Bản đã chứng minh rằng phân
tử vàng ở khích thước nhỏ hơn 5 Nanomet có thể tham gia phản ứng oxy hoá với
Cacbon oxit (CO) để tạo thành Cacbon dioxít (CO[sub]2[/sub]). Ngoài ra vàng có
thể tham gia phản ứng ở nhiệt độ thấp (đến –70[sup]0[/sup]C) trong khi đó một số
chất xúc tác như Platin chỉ phản ứng ở nhiệt độ trên 100[sup]0[/sup]C. Tuy nhiên
Cacbon oxít CO là một loại khí độc trong khi đó CO[sub]2[/sub] chỉ có một nhược
điểm duy nhất đó là...góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính.
Vì vậy, trên thực tế các nhà sản xuất ôtô có thể chế tạo các ống khí thải bằng các
phân tử vàng để tránh việc thải khí CO và có thể oxy hoá lượng tử nhiên liệu chưa
cháy hết. Để tạo ra Hydro, họ cũng có thể phát triển các loại pin nhiên liệu dành
cho phương tiện giao thông bằng điện thông qua một quá trình tái tạo Methanol
không tạo khí CO.
Lĩnh vực khác không kém phần ý nghĩa là sinh học và y học. Các phân tử Nano
vàng có đặc tính tự phát nhiệt dưới tác dụng của bức xạ laser. Đặc tính này có thể
được sử dụng luân phiên hay bổ sung cho liệu pháp tia X trong chữa trị một số
bệnh ung thư. Các nhà khoa học tại viện nghiên cứu Max-Planck nghiên cứu sự
phá huỷ của các mô khoẻ mạnh bằng cách sử dụng những viên thuốc trị ung thư
bên trong khối u. Để đưa những chất này vào đúng vị trí, các nhà khoa học đã tạo
ra những viên nhộng rất nhỏ với kích thước vài Nanomet. Vỏ ngoài viên nhộng
được cấu tạo bởi nhiều lớp polyme rất mỏng đặt lên nhau, cho phép chúng vượt
qua dễ dàng lớp màng bên ngoài màng tế bào. Trên bề mặt viên nhộng là những
phân tử Nano được sử dụng từ những nguyên tử vàng và bạc. Khi đã hấp thụ vào
những tế bào trong khối u, viên nhộng sẽ di chuyển bằng tia hồng ngoại. Sức nóng
này sẽ đẩy những phân tử vàng và bạc di chuyển khiến viên nhộng vỡ ra và phá vỡ
kết cấu những tế bào ác tính. Hiện các nghiên cứu trên chuột đã chứng minh được
tính hiệu quả của công nghệ này.
Ở trạng thái phân tử Nano, vàng cũng có khả năng cố định các nguyên tử sinh học
(kháng nguyên và kháng thể). Vì vậy, các phân tử vàng có thể sử dụng trong rất
nhiều xét nghiệm sinh học hay chuẩn đoán y khoa.
Tất cả những ứng dụng trên đây còn cần rất nhiều năm nghiên cứu, kiểm chứng lại,
đặc biệt để phát triển những lý thuyết về Nano vàng. Người ta đã biết cách chế tạo
các phân tử này nhờ vào sự bốc hơi của vàng trong dung dịch vàng ở môi trường
chân không. Ngoài ra cũng có thể tách thành phân tử Nano vàng bằng siêu thanh,
chiếu xạ hay thông qua phản ứng hoá học, rất phù hợp với sản xuất trong công
nghiệp