• Chiến lược tổng hợp dựa trên cơ sở :• Chiến lược tổng hợp dựa trên cơ sở :... Vai trò siêu âm:a Kết tủa hạt nano trên bề mặt ceramic và polymer b Chèn các hạt nano vào vật liệu xốp mes
Trang 225/01/2013 2
Trang 325/01/2013 3
Trang 4Th ị tr ườ ng th ế g ớ i
Trang 5Nghiên c ứ u
Trang 6Các v ấ n đề k ỹ thu ậ t công ngh ệ nano
• Ki ể m soát kích th ướ c và c ả i ti ế n ph ươ ng pháp
Trang 7Ti ế n b ộ k ỹ thu ậ t trong công ngh ệ nano
K ỹ thu ậ t Hi ệ n t ạ i Ti ề m n ă ng
Phân tán và che ph ủ Thi ế t b ị c ả n nhi ệ t D ẫ n truy ề n thu ố c
Thi ế t b ị quang L ớ p ph ủ nano đ a
D ẫ n truy ề n thu ố c L ọ c HC hay phân t ử
V ậ t li ệ u b ề m ặ t l ớ n Xúc tác D ự tr ữ n ă ng l ượ ng
Ch ấ t h ấ p ph ụ Pin m ặ t tr ờ i
polybutadiene / polystyrene
Trang 8Ti ế n b ộ k ỹ thu ậ t trong công ngh ệ nano
K ỹ thu ậ t Hi ệ n t ạ i Ti ề m n ă ng
V ậ t li ệ u h ỗ tr ợ VL t ừ tính m ề m G ố m siêu d ẻ o
VL siêu c ứ ng VL siêu b ề n
Xi m ă ng nanocomposite (dental)
Ch ấ t làm l ạ nh t ừ tính
C ả m bi ế n y sinh Nanotube trong quang
h ọ c
Y sinh h ọ c Xúc tác sinh h ọ c Bioelectronics
Bioinspired prostheses
C ả m bi ế n sinh h ọ c Thi ế t k ế phân t ử
Trang 10• Chiến lược tổng hợp dựa trên cơ sở :
• Chiến lược tổng hợp dựa trên cơ sở :
Trang 11S ơ đồ t ổ ng h ợ p
Vật liệu cấu trúc nano
C ắ t nh ỏ t ừ kh ố i (Phân tán) -Nghi ề n c ơ h ọ c
-Kh ắ c (electron beam lithography)
Trang 12chùm electron
Trang 151) Phương pháp vật lý: Hồ quang than, Laser , Bẫy hơi….
Trang 16CHI Ế N L ƯỢ C T Ổ NG H Ợ P H Ạ T NANO
Trang 17Quá trình Sol-gel
Trang 18• Chi phí nguyên li ệ u chính xác
Trang 19Áp d ụ ng
Trang 20M ự c in/ polymer và x ố p nano
Polymer
Support time Polymer
Support time Nanoporous
Trang 21H ạ t nano SiO2 đơ n phân tán
Trang 22SiO2đơ n phân tán
Trang 23H ạ t đơ n phân tán SiO2 làm t ừ TEOS
Trang 25Ph ươ ng pháp Solvothermal
Trang 26Ph ươ ng pháp Solvothermal : oxyt tungsten
Trang 27Hóa h ọ c h ỗ tr ợ b ở i siêu âm
Trang 28Vai trò siêu âm:
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 particles recovered from an ethanol dispersion right after sonication (for 30 s) Note that these particles have undergone a morphological change (c) A sample obtained at the initial stage of wire growth (d) The final product, in which all a-Se colloids have already been transformed into t-Se nanowires with a uniform diameter.
Trang 29Ph ươ ng pháp hóa ướ t : Dùng goethite ( α -FeO(OH)) làm nguyên li ệ u
chuy ể n thành hematite ( α -Fe2O3), gia nhi ệ t trong dòng hydrogen t ạ o s ả n
ph ẩ m
Có h ỗ tr ợ Microwave : Phân h ủ y dung d ị ch n ướ c Fe 2+ /Fe 3+ đồ ng th ờ i phân
ly urea v ớ i s ự h ỗ tr ợ vi sóng
Trang 30Kh ử trong dung d ị ch
• T ổ ng h ợ p h ạ t nano nickel
• C ỡ h ạ t trung bình 80 ± 20 nm
• Hình d ạ ng h ạ t : c ầ u, đơ n phân tán
• H ạ t to nh ấ t: 150 nm
• B ề m ặ t : m ị n
• T ạ p ch ấ t < 100 ppm
Trang 32Ph ươ ng pháp kh ử hóa h ọ c pha l ỏ ng
• Đơn giản, dễ thực hiện : hệ muối kim loại được khử
bằng aluminohydride, borohydride, hypophosphite,
formaldehyde, oxalate, tartrate…
• Thí dụ : nano vàng
– Khử dung dịch chloroauric acid – Khử dung dịch chloroauric acid (H[AuCl4]) ion Au3+ bị khửthành Au
– Hạt nano < 100 nm sol màu đỏ
– Hạt lớn màu vàng
Trang 34Ch ế t ạ o nano Pt-Ni
Trang 35• Citrat, tác nhân ứ c ch ế h ạ t l ớ n lên
• Acid ascorbic, tác nhân kh ử y ế u
• CTAB, template d ạ ng que
35
Trang 36S ự l ớ n lên c ủ a m ầ m
Trang 37Cylindrical micelle
Trang 38hợp chất này phản ứng tạo kim
loại
J P Spatz, A Roescher, M Möller Adv Mater 8/4 (1996)
Trang 393-D framework hosts (Carbon sieves, Zeolites, Polymers, cages, buckyball comlexes)
V ậ t li ệ u: vô c ơ , h ữ u c ơ hay c ơ kim
Ch ấ t cách đ i ệ n, bán d ẫ n , kim lo ạ i, siêu d ẫ n
Kích th ướ c : 5-10.000 Å (channels), 3-50 Å (interlamellar spaces),
10.000 Å (cavity diameters) J Mater Chem 7/7 (1997) 1089ff.
Trang 41• Tạo lỗ xốp nano bằng thủy động hoc, tạo bọt khí trong
Trang 42H ệ nano đơ n phân tán
• Yêu cầu tạo hệ nano đơn phân tán
• Phương pháp tổng hợp pha khí thích hợp nhất, kiểm
soát độ đơn phân tán tốc độ tạo mầm và lớn lên
• Ngăn ngừa được sự keo tụ do khuếch tán và đối lưu
• Độ ổn định hạt (chống kết tụ) phụ thuộc sự phân bố hạt
• Độ ổn định hạt (chống kết tụ) phụ thuộc sự phân bố hạt
nano trong môi trường lỏng :
- Các hạt bán dẫn được làm bền bằng dung môi
phân cực (Murray et al 1993)
- Hạt nano kim loại làm bền bằng phân tử HDBM
- Hạt nano kim loại làm bền bằng lớp bao bọc silica
Trang 43T ạ o m ạ ch nano- s ợ i nano
• Các phân t ử polyme đượ c dùng làm đơ n v ị c ấ u trúc c ơ s ở để ch ế
t ạ o rây phân t ử nano x ố p, v ậ t li ệ u sinh h ọ c.
• T ổ h ợ p h ạ t nano là các đơ n v ị gi ố ng polyme g ồ m hàng tr ă m ho ặ c
hàng ngàn phân t ử coi nh ư là các s ợ i l ượ ng t ử v ậ t li ệ u t ừ tính,
ch ấ t ph ụ gia bê tông.
• Có hóa tính, c ơ tính khác v ớ i các ti ể u phân ban đầ u
• Tùy thu ộ c kích th ướ c h ạ t và thành ph ầ n v ậ t li ệ u - l ự c liên k ế t
gi ữ a các t ổ h ợ p có th ể là l ự c v ậ t lý (t ạ o h ạ t micro) hay liên k ế t hóa
gi ữ a các t ổ h ợ p có th ể là l ự c v ậ t lý (t ạ o h ạ t micro) hay liên k ế t hóa
h ọ c m ạ nh (t ạ o h ạ t nano) hay liên k ế t l ưỡ ng c ự c t ừ tính r ấ t m ạ nh
(t ạ o h ạ t nano t ừ tính)
• Tùy thu ộ c t ừ tính và đ i ệ n tích các h ạ t nano, có th ể áp t ừ tr ườ ng
ngoài hay đ i ệ n tr ườ ng vào để ki ể m soat kích th ướ c t ổ h ợ p.
Trang 44T ạ o nano d ạ ng bó (fiber) hay ố ng(tube)
• Sử dụng kỹ thuật membrane-template (Martin 1994)
• Membrane mang các rãnh nano đồng nhất tạo nên
bằng phương pháp ma sát điện hóa
•
Trang 45VL nano dùng d ạ ng phân tán và che ph ủ
• Độ b ề n c ơ V ậ t li ệ u nano d ạ ng b ộ t có c ơ tính v ượ t tr ộ i h ơ n VL
truy ề n th ố ng nh ư s ứ , composite, h ợ p kim
• Tính siêu d ẫ n Brus (1996) K ế t t ủ a nanocrystals trên ch ấ t n ề n c ả i
thi ệ n tính ch ấ t đ i ệ n và quang
• Kh ả n ă ng che ph ủ Vì c ấ u trúc nano làm t ă ng s ố tâm ho ạ t độ ng nên
có nhi ề u nguyên t ử ở ranh gi ớ i che ph ủ b ề m ặ t t ă ng gi ả m
l ượ ng v ậ t li ệ u c ầ n (Solomaon and Hawthorne 1983).
• Kh ả n ă ng ph ố i h ợ p v ớ i VL đắ t ti ề n :Ch ấ t màu, thu ố c phân tán t ố t
• Kh ả n ă ng ph ố i h ợ p v ớ i VL đắ t ti ề n :Ch ấ t màu, thu ố c phân tán t ố t
d ạ ng nano (Schnur 1994).
• Môi tr ườ ng S ử dung h ạ t nano trong che ph ủ s ẽ làm gi ả m l ượ ng
dung môi (h ữ u c ơ ) độ c h ạ i Gi ả m ch ấ t th ả i độ c h ạ i che ph ủ nano
làm gi ả m giá thành và b ả o v ệ môi tr ườ ng
Trang 46• Chùm ion – FIB
• Nhi ễ u x ạ
– X-Ray – Electron – RBS(Rutherford
Trang 47Kính hi ể n vi quét probe
“
Trang 48Scanning Probe Microscopes (SPMs)
• Điều khiển tương tác giữa probe và bề mặt mẫu
• Nhìn thấy 1 ảnh thực sự
• Có 2 loại:
– Scanning Tunneling Microscope (STM)
– Atomic Force Microscope (AFM)
Trang 49Scanning Tunneling Microscopes (STMs)
Trang 52L ự c đẩ y ion-ion t ừ ion trên
b ề m ặ t làm cong giá đỡ
tip kim c ươ ng
Gi ữ l ự c c ố đị nh, quét tip qua b ề m ặ t
Ghi hình ả nh không Ghi hình ả nh không gian c ủ a b ề m ặ t
52
Trang 53Nh ữ ng gì nhìn th ấ y….
Nickel t ừ STM ZnO t ừ AFM
Trang 55• Electron – Auger, AES
Trang 57Auger electrons
Secondary electron imaging
Backscattered electron imaging Transmitted Photons out
Electrons In
Photons out
Energy Dispersive Spectroscopy
Wavelength Dispersive Spectroscopy
e
Trang 58Photons In
Infrared
Photons OutFourier Transform Infrared Spectroscopy
Raman Visible Ultraviolet
XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy
Trang 59Ions Out
SIMS, Secondary Ion Mass
Trang 60Công c ụ X-Ray
• X-Ray Spectroscopy
– Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS)
– Wavelength Dispersive X-ray Spectroscopy (WDS)
• X-ray fluorescence (XRF)
• X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
• X-Ray Diffraction