Công nghệ Nano là gì?

Công nghệ nano là kỹ thuật liên quan đến việc phân tích và chế tạo các cấu trúc phân tử bằng việc đưa về hình dạng, kích thước tính trên quy mô nanomet, khoảng 1 đến 100 nanomet. 

Khoa học nano và công nghệ nano là nghiên cứu và ứng dụng của những thứ cực kỳ nhỏ và có thể được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực khoa học như hóa học, sinh học, vật lý, khoa học vật liệu và kỹ thuật.

Công nghệ Nano bắt đầu như thế nào?

Những ý tưởng và khái niệm đằng sau khoa học nano và công nghệ nano bắt đầu bởi một bài nói chuyện “There’s Plenty of Room at the Bottom” của nhà vật lý Richard Feynman tại cuộc họp của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ tại Viện Công nghệ California (CalTech) vào ngày 29 tháng 12 năm 1959, rất lâu trước khi thuật ngữ công nghệ nano đã được sử dụng. Trong bài nói chuyện của mình, Feynman đã mô tả một quá trình trong đó các nhà khoa học có thể thao tác và kiểm soát các nguyên tử và phân tử riêng lẻ. Hơn một thập kỷ sau, trong những khám phá của mình về gia công siêu chính xác (Ultra-precision machining), Giáo sư Norio Taniguchi đã đặt ra thuật ngữ công nghệ nano. Mãi cho đến năm 1981, với sự phát triển của kính hiển vi quét xuyên hầm (the scanning tunneling microscope) có thể nhìn thấy các nguyên tử riêng lẻ, công nghệ nano hiện đại mới bắt đầu.

Các khái niệm cơ bản trong khoa học nano và công nghệ nano

Thật khó để tưởng tượng công nghệ nano nhỏ như thế nào . Một nanomet là một phần tỷ của mét, hoặc 10^(-9) mét. Dưới đây là một vài ví dụ minh họa:

• Có 25.400.000 nanomet trong 1 inch
• Một tờ báo dày khoảng 100.000 nanomet
• Trên quy mô so sánh, nếu một viên bi có kích thước nanomet, thì 1 mét sẽ là kích thước của Trái đất

Khoa học nano và công nghệ nano liên quan đến khả năng nhìn thấy và kiểm soát các nguyên tử và phân tử riêng lẻ. Mọi thứ trên Trái đất đều được tạo thành từ các nguyên tử – thức ăn chúng ta ăn, quần áo chúng ta mặc, các tòa nhà và ngôi nhà chúng ta sống, và cơ thể của chúng ta.

Nhưng một thứ nhỏ như nguyên tử thì không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Trên thực tế, không thể nhìn thấy bằng kính hiển vi thường được sử dụng trong các lớp học khoa học ở trường. Kính hiển vi cần để nhìn mọi thứ ở kích thước nano được phát minh vào đầu những năm 1980.

Một khi các nhà khoa học có các công cụ phù hợp, chẳng hạn như kính hiển vi quét xuyên hầm (the scanning tunneling microscope) và kính hiển vi lực nguyên tử (the atomic force microscope), thời đại của công nghệ nano đã ra đời.

Mặc dù khoa học nano hiện đại và công nghệ nano còn khá mới, nhưng các vật liệu kích thước nano đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ. Các hạt vàng và bạc có kích thước xen kẽ nhau đã tạo ra màu sắc trong cửa sổ kính màu của các nhà thờ thời Trung cổ hàng trăm năm trước. Các nghệ nhân khi đó đã không biết rằng quá trình họ sử dụng để tạo ra những tác phẩm nghệ thuật tuyệt đẹp này, thực sự đã dẫn đến những thay đổi trong thành phần vật liệu mà họ đang làm việc.

Các nhà khoa học và kỹ sư ngày nay đang tìm ra nhiều cách khác nhau để cố tình tạo ra các vật liệu ở kích thước nano để tận dụng các đặc tính nâng cao của chúng như độ bền cao hơn, trọng lượng nhẹ hơn, tăng khả năng kiểm soát quang phổ ánh sáng và phản ứng hóa học lớn hơn so với các vật liệu ở quy mô lớn hơn của chúng.

Nguồn: Nano.gov