Siêu sản phẩm được tạo ra bởi công nghệ nano

Trong các phòng thí nghiệm khoa học trên toàn thế giới đang diễn ra cuộc cách mạng công nghệ nano. Tại đó người ta làm ra những vật liệu có thể thay đổi hẳn cuộc sống của chúng ta.

Bằng mắt thường không thể nhận ra cuộc cách mạng đó vì các sản phẩm mới có kích thước không phải như hạt bụi, mà có thể được so với nguyên tử. Đó là các hạt nano. Việc áp dụng những ý tưởng thuộc lĩnh vực công nghệ nano trước hết diễn ra trong ngành vật liệu.

Các tinh thể “sâu”

Một trong những “siêu sản phẩm” vào những năm gần đây là graphen. Về bản chất đó là tinh thể carbon 2 chiều, một loại màng với độ dày tương đương với nguyên tử. Trước đây graphen chỉ tồn tại trong lý thuyết, nhưng gần đây nó đã trở thành hiện thực.

Các nhà khoa học Đức và Anh đã thông báo về việc chế tạo được màng carbon này. Các chuyên gia Nga ở Viện Các vấn đề công nghệ vi điện tử và các vật liệu đặc biệt sạch cũng đã tham gia nghiên cứu với họ.

Thật khó hình dung là graphen mỏng hơn sợi tóc người 200 ngàn lần. Lĩnh vực có nhiều khả năng ứng dụng loại màng này là kỹ thuật máy tính. Loại vật liệu mới, có độ bền và dẫn được điện mà hầu như không có điện trở này, sẽ thay thế silic được sử dụng trong các bóng bán dẫn.

Các nhà khoa học không hoài nghi về việc trên cơ sở vật liệu này người ta sẽ chế tạo ra các thiết bị cực nhỏ, hoạt động nhanh và sử dụng ít năng lượng. Ngoài ra, graphen có thể đóng vai trò tấm lọc siêu tinh khiết vì nó tách rất tốt các hỗn hợp khí ra khỏi các chất thành phần. Cuối cùng, màng kỳ diệu này sẽ được ứng dụng trong kỹ thuật hiển vi điện tử để việc nghiên cứu các phân tử protein tiện lợi hơn.

Các nhà hóa học ở Đại học Tổng hợp Moskva (MGU) nhờ vào các công nghệ nano đã tìm ra cách tạo được các tinh thể kỳ diệu - sợi visco. Đó là những sợi chỉ rỗng lòng, siêu mảnh, bền hơn các tinh thể khác hàng trăm lần, có độ mềm dẻo tuyệt vời và có tính chống ăn mòn cao. Người ta có thể dệt ra vải từ loại chỉ đó.

“Loại sợi này có thể trở thành cơ sở để làm ra vật liệu điện cực dạng vải, dùng trong các bộ nguồn điện thế hệ mới - Phó khoa vật liệu thuộc MGU Evgheni Gudilin khẳng định - Chúng tôi cũng đã thiết lập ra phương pháp cho phép nuôi cấy trên bề mặt sợi visco những hạt nano rất nhỏ. Vì thế các tinh thể trở nên giống những con sâu xù xì. Vật liệu này có thể được sử dụng để làm chất xúc tác hay hấp thụ các kim loại nặng, dùng trong việc chôn các chất thải phóng xạ. Nói chung sợi visco có rất nhiều khả năng”.

Ích lợi của công nghệ nano

Theo lời ông Gudilin, nhờ các ống nano carbon có độ bền cao (chắc hơn thép 20 lần, trong khi đó nhẹ hơn 10 lần) lĩnh vực sản xuất vật liệu composit sẽ có nhiều thành công nhất. Những chiếc áo giáp có độ tin cậy cực cao, các loại thủy tinh không vỡ, cáp chịu được bất cứ tải trọng nào - tất cả những điều đó chẳng bao lâu nữa sẽ trở thành quen thuộc với chúng ta.

Một hãng của Israel đã tuyên bố chế tạo được các vật liệu để từ đó làm ra vỏ giáp cho tương lai: đó là những loại sulphid của một số vật liệu, được tổng hợp dưới dạng hạt nano. Những cuộc thử nghiệm cho thấy các mẫu của vỏ giáp dạng như vậy, làm từ volfram, chịu được tải trọng 350 tấn/cm2 và ngăn chặn được các đầu đạn bay với vận tốc 1,5 km/giây.

Đối với máy bay và tàu thuyền quân sự, người ta hy vọng sẽ xuất hiện những loại lớp phủ mới, giúp cho các thiết bị đó thành “vô hình” đối với sóng radar. Cũng sẽ xuất hiện quần áo “thông minh” với những tính chất khác thường. Ví dụ, vải có chứa các hạt nano bạc, có khả năng làm lành vết thương. Người ta còn có thể làm cho quần áo không thấm nước hay tự làm sạch vết bẩn.

Các nhà nghiên cứu ở Viện Kỹ thuật vật lý Ioffe đã tìm ra phương pháp rất hay để tạo được dây dẫn với đường kính chỉ vài nanomet. Để thực hiện việc này họ sử dụng những sợi asbest rất mảnh. Đề tài này là vấn đề cấp thiết, vì đối với ngành nano điện tử cần có dây dẫn riêng, để nối các chi tiết siêu nhỏ với nhau.

Cũng tại Viện này, người ta đã chế tạo ra “sơn” trên cơ sở latex và sợi nano carbon có khả năng hấp thụ được bức xạ cao tần. Đó có thể là một phương án tạo lớp phủ cho những thiết bị sinh hoạt khác nhau, khi bản thân chúng là nguồn phát bức xạ điện từ không phải là vô hại.

Theo đánh giá của các chuyên gia, đến năm 2030 không dưới một nửa thu nhập trên thế giới sẽ được tạo ra trên cơ sở công nghệ nano.

Hoàng Thương