tổng hợp và đặc trưng vật liệu nano

25/01/2013 1 Tổng hợp và đặc trưng đặc trưng vật liệu nano PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hạnh 25/01/2013 2 Kích thước nano 25/01/2013 2 25/01/2013 3 Công nghệ nano-tổng hợp 25/01/2013 3 25/01/2013 4 Thị trường thế gới 25/01/2013 4 25/01/2013 5 Nghiên cứu 25/01/2013 5 25/01/2013 6 Các vấn đề kỹ thuật công nghệ nano • Kiểm soát kích thước và cải tiến phương pháp xử lý các đơn vị cấu trúc cỡ nano. • Các phương pháp mới xác định các đặc trưng vật liệu (độ phân giải, độ nhạy hóa học, ….) ở vật liệu (độ phân giải, độ nhạy hóa học, ….) ở kích thước nano. • Tìm hiểu mối quan hệ giữa cấu trúc nano - tính chất vật liệu - nguyên tắc chế tạo vật liệu nano 25/01/2013 6 25/01/2013 7 Tiến bộ kỹ thuật trong công nghệ nano Kỹ thuật Hiện tại Tiềm năng Phân tán và che phủ Thiết bị cản nhiệt Dẫn truyền thuốc Thiết bị quang Lớp phủ nano đa chức năng Hỗ trợ hình ảnh Mực in Mực in Lưu trữ thông tin lớp mỏng Rây phân tử Cảm biến phân tử Dẫn truyền thuốc Lọc HC hay phân tử Vật liệu bề mặt lớn Xúc tác Dự trữ năng lượng Chất hấp phụ Pin mặt trời polybutadiene / polystyrene 25/01/2013 7 25/01/2013 8 Tiến bộ kỹ thuật trong công nghệ nano Kỹ thuật Hiện tại Tiềm năng Vật liệu hỗ trợ VL từ tính mềm Gốm siêu dẻo VL siêu cứng VL siêu bền Xi măng nanocomposite (dental) Chất làm lạnh từ tính Dụng cụ nano Vi xử lý Cảm biến y sinh Nanotube trong quang học Y sinh học Xúc tác sinh học Bioelectronics Bioinspired prostheses Cảm biến sinh học Thiết kế phân tử 25/01/2013 8 25/01/2013 9 Đơn vị cơ sở Nguyên tử Lớp Hạt nano Tổng hợp Sơ đồ nghiên cứu VL nano Tổ hợp Cấu trúc nano Phân tán, Che phủ Vật liệu bề mặt lớn Thiết bị chức năng Vật liệu Hỗ trợ 25/01/2013 9 25/01/2013 10 Tổng hợp vật liệu nano Mục tiêu • Kiểm soát các đơn vị cấu trúc cơ sở (cấu trúc nano) và tăng cường các tính chất vĩ mô : độ cứng,từ tính, xúc tác, hấp phụ chọn lọc, tính chất điện tử, quang học… • Chiến lược tổng hợp dựa trên cơ sở : • Chiến lược tổng hợp dựa trên cơ sở : – chọn lựa tiền chất dạng lỏng, rắn, hay khí – Sử dụng phương pháp ngưng tụ hóa học hay vật lý – Hoạt tính hóa học hay tính nén vật lý để tích hợp các đơn vị cơ sở 25/01/2013 10 [...]... - Kiểm soát kích thước và thành phần hợp phần nanocluster (hạt aerosol, bột, semiconductor quantum dots, các loại khác) - Kiểm soát các giao diện và sự phân bố các cấu tử nano trong vật liệu tạo thành Kiểm soát qt tạo mầm đơn vị cấu trúc nano và qt lớn lên của mầm Độ bền hóa học, bền nhiệt và độ bền tức thời của các cấu trúc nano tạo thành Khả năng mở rộng sản xuất vật liệu nano với giá thành rẻ mà... cuối 25/01/2013 • Từ trên xuống(Top-down) • Bắt đầu từ nguyên liệu đầu thích hợp • Chia nhỏ vật liệu và “gia công các nhóm định chức từ vật liệu Từ vật liệu nền là silicon quang khắc bằng chùm electron 12 12 25/01/2013 Bottom-up Bottom-up • Kích thước hạt •Cấu hình •Mức độ kết tinh • Độ tinh thể •Thành phần hóa học + 25/01/2013 • Các hạt nano bền phân tán • Có tính lập lại • Tính chất bề mặt thích nghi...25/01/2013 Sơ đồ tổng hợp Vật liệu cấu trúc nano Tổ hợp từ các đơn vị cơ sở -Bột từ sol khí -Ngưng tụ hóa học BOTTOM-UP 25/01/2013 Cắt nhỏ từ khối (Phân tán) -Nghiền cơ học -Khắc (electron beam lithography) TOP-DOWN 11 11 25/01/2013 Phương pháp chế tạo nano • Từ dưới lên( Bottom-up) • Từ nguyên tử tạo các đơn vị cấu trúc cơ sở • Tổ hợp thành vật liệu cuối Kỹ thuật aerosol tạo dạng... chất) 25/01/2013 14 14 25/01/2013 Chiến lược tổng hợp nano 1) Phương pháp vật lý: Hồ quang than, Laser , Bẫy hơi… 2) Phương pháp hóa học Tác chất 1 + Tác chất 2 Hóa âm T, p, t Sản phẩm+ … Thủy nhiệt Microwave 25/01/2013 Sol-gel Đồng kết tủa Che phủ 15 15 25/01/2013 CHIẾN LƯỢC TỔNG HỢP HẠT NANO Phản ứng vật lý Phương pháp hóa học • Hóa hơi và ngưng tụ (tạo mầm và lớn lên) trong môi trường trơ (Gleiter... lớn lên và vỡ ra trong dung dịch Sự lớn lên của bong bóng xảy ra cùng với sự khuếch tán chất tan vào thể tích bong bóng và cuối cùng vỡ ra Hóa học hợp chất Chalcogenides (S2-, Se2-, Te2-): MeCl2 + S/Se/Te sản phẩm Dung môiEtOH/Ethylendiamine 25/01/2013 27 27 25/01/2013 Hóa âm Vai trò siêu âm: a) Phân ly chalcogens và tạo E2b) Ngăn chận sự kết khối Áp dụng: a) Kết tủa hạt nano trên bề mặt ceramic và polymer... từ TEOS 25/01/2013 23 23 25/01/2013 Phương pháp Solvothermal Dùng dung môi dưới P và T cao hơn điểm tới hạn tăng độ hòa tan và tăng tốc độ phản ứng Hầu hết vật liệu tan được trong dung môi thích hợp nhờ nhiệt và áp suất ở gần điểm tới hạn Dễ dàng kiểm soát độ tan Tạo cấu trúc nano 1 thứ nguyên 25/01/2013 24 24 25/01/2013 Phương pháp Solvothermal 25/01/2013 25 25 25/01/2013 Phương pháp Solvothermal... phí nguyên liệu • Hệ dung môi độc 18 18 25/01/2013 Áp dụng 25/01/2013 19 19 25/01/2013 Mực in/ polymer và xốp nano Polymer Support time Nanoporous Support 25/01/2013 time 20 20 25/01/2013 Hạt nano SiO2 đơn phân tán 25/01/2013 21 21 25/01/2013 SiO2đơn phân tán 25/01/2013 22 22 25/01/2013 Hạt đơn phân tán SiO2 làm từ TEOS 25/01/2013 23 23 25/01/2013 Phương pháp Solvothermal Dùng dung môi dưới P và T cao... 27 27 25/01/2013 Hóa âm Vai trò siêu âm: a) Phân ly chalcogens và tạo E2b) Ngăn chận sự kết khối Áp dụng: a) Kết tủa hạt nano trên bề mặt ceramic và polymer b) Chèn các hạt nano vào vật liệu xốp meso c) Chế tạo hạt cầu cỡ micro và nano chứa protein Fig 2 SEM images detailing various stages of t-Se wire growth: (a) Spherical colloids of a-Se synthesized by reducing selenious acid with hydrazine (b) Colloidal... Phản ứng vật lý Phương pháp hóa học • Hóa hơi và ngưng tụ (tạo mầm và lớn lên) trong môi trường trơ (Gleiter 1989; Siegel 1991, 1994) • Từ aerosol tạo hạt nano • Dùng laser, plasma… • Là kỹ thuật tổng hợp hóa ướt tao hạt nano bằng sự tạo gel, kết tủa và xử lý thủy nhiệt (Kung, Ko 1996) • Sự phân bố kích thước hạt, độ bền hạt kiểm soát bằng các phụ gia, bằng các hệ micelle, các copolymer… 25/01/2013 16... already been transformed into t-Se nanowires with a uniform diameter 25/01/2013 28 28 25/01/2013 Microwave hỗ trợ Vai trò microwave Đun nóng trực tiếp và đun rất nhanh mẫu bằng bức xạ vi sóng làm cảm ứng phản ứng đồng nhất, tăng hiệu suất, có thể làm thay đổi động học phản ứng Thí dụ : Tổng hơp nano magnetite Phương pháp hóa ướt : Dùng goethite (α-FeO(OH)) làm nguyên liệu chuyển thành hematite (α-Fe2O3), . tử Lớp Hạt nano Tổng hợp Sơ đồ nghiên cứu VL nano Tổ hợp Cấu trúc nano Phân tán, Che phủ Vật liệu bề mặt lớn Thiết bị chức năng Vật liệu Hỗ trợ 25/01/2013 9 25/01/2013 10 Tổng hợp vật liệu nano Mục. 25/01/2013 1 Tổng hợp và đặc trưng đặc trưng vật liệu nano PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hạnh 25/01/2013 2 Kích thước nano 25/01/2013 2 25/01/2013 3 Công nghệ nano -tổng hợp 25/01/2013 3 25/01/2013 4 Thị. nghệ nano • Kiểm soát kích thước và cải tiến phương pháp xử lý các đơn vị cấu trúc cỡ nano. • Các phương pháp mới xác định các đặc trưng vật liệu (độ phân giải, độ nhạy hóa học, ….) ở vật liệu