Công nghệ Nano là gì? Tìm hiểu kỹ hơn về công nghệ Nano

Công nghệ nano trong tủ lạnh, công nghệ nano trong sơn, công nghệ nano trong quần áo, trong thẻ nhớ, trong máy lọc nước, vân vân và mây mây… chắc các bạn đã nghe nhiều về nó rồi đúng không?

Rất rất nhiều các lĩnh vực trong đời sống được áp dụng công nghệ Nano, kể cả là bộ giáp của Iron Man trong Vũ trụ điện ảnh Marvel nữa :)) vậy thì công nghệ nano là cái gì mà lĩnh vực nào cũng có thể áp dụng được?

Okay, ngay bây giờ chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu qua một chút về khái niệm của Nano nhé !

#1. Nano là gì?

Nano, kí hiệu là (nm), là một đơn vị đo độ dài thuộc hệ đo lường quốc tế SI (The International System of Units), đi kèm với các đơn vị quen thuộc: km, hm, m, dm, cm, mm, µm, bạn có thể đổi:

• 1m = 1000 mm
• 1mm = 1000 µm
• 1µm = 1000 nm

=> 1m = 1 tỷ nm (Nanômét)

Theo định nghĩa trên Wikipedia thì:

Dưới Nanômét còn có Picomet (pm) và Fentomet (fm) chênh nhau 1000 lần/bậc (1 fm = 1/1.000.000 tỉ m).

1 nm lớn gấp 10 lần đường kính 1 nguyên tử Hiđrô, đường kính 1 sợi tóc con người trung bình là vào khoảng 80.000 nm.

Với cấp độ kích thước này thì những quy luật về vật lý và hoá học chúng ta biết đến đều không áp dụng được hoàn toàn 100% như với các vật chất nano (màu sắc, độ bền, độ dẫn điện, mức độ phản ứng hoá học,…).

Chắc ở VN chúng ta có nghe rất nhiều về các ống Carbon, nó nhẹ = 1/6 thép – nhưng bền chắc gấp 10 lần thép, thật đáng kinh ngạc thưa các bạn !

Các bạn xem hình sau để biết nano mét dùng để đo những vật nhỏ bé đến thế nào nhé:

#2. Khái niệm về “công nghệ nano”

Theo định nghĩa trên Wikipedia thì:

Ban đầu Công nghệ nano (Nanotechnology) được định nghĩa đối với các nghiên cứu của những thứ siêu nhỏ, ở quy mô từ siêu nguyên tử cho đến nguyên tử (công nghệ nano phân tử).

Sau này thì định nghĩa về công nghệ nano đã được mở rộng hơn về vấn đề kích thước: đó là đối với những vật chất cỡ từ 1 đến 100 nanômét để áp dụng vào mọi lĩnh vực trong nghiên cứu công nghệ, chế tạo sản phẩm công nghiệp vĩ mô,… => thì người ta gọi đó là công nghệ Nano.

Chip điện thoại hay máy tính có chứa các bóng bán dẫn (transistor ) có kích thước chỉ khoảng 5 – 7 nm, do đó có thể nói rằng con chip đó đã được chế tạo trên công nghệ Nano.

Một ví dụ cụ thể khác như công nghệ chế tạo sợi carbon/sợi thủy tinh (có đường kính chỉ vài nm) cũng được xem là một dạng công-nghệ-nano.

Công nghệ Nano có tính chất vô cùng ưu việt mà những công nghệ với những vật chất có kích thước lớn (kích thước vĩ mô) sẽ không bao giờ có được, đó là:

• Tính chất lượng tử
• Hiệu ứng bề mặt
• “Kích thước tới hạn”
• Kích thước siêu nhỏ

Mình xin phép chỉ giải thích sơ về Kích thước siêu nhỏ để tránh phức tạp hóa bài viết và gây khó hiểu hơn (các bạn có thể chủ động đọc tài liệu về 3 tính chất còn lại trên Google nhé).

Ví dụ đơn giản đối với CPU: Cùng là một con chip, nhưng con chip A được sản xuất trên tiến trình 32nm (chứa được ít bóng bán dẫn) – còn con chip B được sản xuất trên tiến trình 7nm (nên tất nhiên là nó sẽ chứa được nhiều bóng bán dẫn hơn, vì kích thước bóng bán dẫn nhỏ hơn nên gắn được nhiều hơn).

Kích thước bóng bán dẫn càng nhỏ thì ta càng có thể “nhồi” thêm được nhiều bóng hơn trên một con chip => xử lý được nhiều chức năng hơn/ hiệu năng tính toán chắc chắn sẽ cao hơn !

Đọc thêm bài viết này để hiểu sâu hơn về những gì mình đang nói: Tìm hiểu ý nghĩa thực sự của tiến trình 7nm, 10nm… trên CPU

#3. Lợi ích của công nghệ Nano

Với những tính chất tuyệt vời này, các nhà khoa học đã nghiên cứu và ứng dụng để mang đến cho con người hàng ngàn lợi ích khác nhau. Bây giờ chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về một số ứng dụng rất cơ bản của nó nhé:

+ Đầu tiên, với kích thước siêu nhỏ của mình, ví dụ như trong ngành Y thì các nhà khoa học đã dùng các hạt “nano vàng” để chui vào các khối U => sau đó định vị bằng máy quét và chiếu tia Laze vào các hạt vàng đó => mục đích là để làm tăng nhiệt độ => và tiêu diệt khối U.

Tiếp đến là ứng dụng “màng bọc nano” – giúp tăng thời gian bảo quản thuốc, cũng như đơn giản hóa điều kiện bảo quản chúng, vì khi đưa thuốc đến những khu vực hẻo lánh hay các nước nghèo thì công tác bảo quản tủ lạnh/ duy trì độ ẩm,… là điều rất xa xỉ và không khả thi.

Đáng kể hơn thì các nhà khoa học đang chế tạo một con robot có kích thước bé hơn cả tế bào hồng cầu => nhằm mục đích đưa thuốc điều trị đến những vị trí mà thiết bị thông thường không thể đi vào được.

+ Thứ hai là ứng dụng của hiệu ứng bề mặt: Chắc có lẽ bạn sẽ không quên một ứng dụng cực kỳ phổ biến của công nghệ nano, đó là diệt khuẩn khử mùi có đúng không ạ.

Dù là trong máy lọc nước, trong tủ lạnh hay trong quần áo, chức năng chống mùi hôi/ vi khuẩn gây bệnh đều có một nhân tố chủ chốt. Đó là các hạt nano ! mà ở đây là các hạt bạc Ag+ sẽ đi vào sâu trong tế bào của các vi khuẩn.

Dựa vào hiệu ứng bề mặt, các hạt nano bạc này sẽ ngăn chặn sự hô hấp của các loại vi khuẩn, đồng thời gây ảnh hưởng đến các enzim và ADN của vi khuẩn => vi khuẩn không thể tự sao chép/ nhân bản được nữa. Và thế là quần áo/đồ ăn của chúng ta sẽ sạch hơn và không còn nặng mùi nữa.

+ Thứ ba là các ứng dụng lấy cảm hứng từ thiên nhiên: Nếu bạn để ý thì sẽ thấy, trên bề mặt lá sen có nhiều sợi lông nhỏ làm những giọt nước không thể bám vào bề mặt của chúng, do vậy lá sen không hề bị thấm nước.

=> Dựa vào tính chất này nên người ta đã chế tạo ra các loại vải chống nước, các loại sơn không bám dính.

Có thể bạn đã xem các clip trên Tiktok, khi mà người ta hắt bùn vào áo thun thì bùn đất không thấm vào được – mà nó sẽ bị trôi tuột xuống đất, và kết quả là cái áo vẫn trắng tinh đúng không?

Hoặc khi nghiên cứu chân của thằn lằn (thạch sùng) thì các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng nó có một lớp lông siêu siêu nhỏ ở bàn chân => điều này giúp tạo ra hiệu ứng hút chân không, nhờ vậy mà nó có thể leo tường dễ dàng như siêu nhân.

#4. Kết luận

Vâng, qua bài viết này thì mình tin là bạn đã hiểu hơn về công nghệ Nano rồi phải không nào. Phải nói là những ứng dụng của nó vào đời sống con người là quá tuyệt vời !

Có thể sau này chúng ta sẽ có một bộ quần áo không bám bụi, không dính vi khuẩn gây bệnh, không hôi, không thấm nước, các fan “The Lazy Song” của Bruno Mars sẽ rất hào hứng khi chẳng cần phải mất công giặt quần áo nữa ᵔᴥᵔ

Trong tương lai mình sẽ đề xuất, các vạch kẻ giao thông nên sơn cả lên tường nữa, bởi nhiều khả năng với công nghệ nano cho khả năng bám dính như thằn lằn thì mỗi lần tắc đường, người ta có thể bò lên tường để đi, như siêu anh hùng Spider Man của Marvel MCU vậy ◠‿◠

Okay, đùa chút thôi :)) Hẹn gặp lại các bạn trong những bài viết sau – chúng ta sẽ bàn về những mặt trái của vật liệu nano và cách mà giới tội phạm sử dụng nó để hủy hoại loài người !

CTV: Dương Minh Thắng – Blogchiasekienthuc.com