Quả bóng đá C60 và ống Nano Carbon pps

Quả bóng đá C60 và ống Nano Carbon Cách đây mười năm cụm từ "công nghệ nano" (nanotechnology) ít được người biết đến, nhưng ngày hôm nay nó trở thành một thuật ngữ quen thuộc ở mọi giai tầng trong xã hội hiện đại. Ngườilàm kinhtế hay chínhtrị cũng thường đề cập đến nanodù người nói lẫn ngườinghe lắm khivẫn không biết đích xáclà gì. Nano làtiếng gọi tắt của nanometer(kýhiệu nm,1 nm= 10-9 m haylà 0.000000001m)[1] là một đơn vị đo lườngở thứ nguyên nguyên tử hay phântử. Công nghệ nanoliên quanđến việc lợi dụngnhững hiện tượng ở đơn vị nanometerđể thiết kế vật liệu vàvật chất với những chức năng đặc biệt ngay từ thang(scale)nguyên tử hoặc phân tử. Người ta gọi đây là phương phápthiết kế "từ dưới lên"(bottom-up method) khác với phươngphápthiết kế thôngthường "từ trên xuống" (top-downmethod)đang được lưu dụng [2]. Nhà vật lý học nổi tiếng RichardFeynmanđã từng tiên đoán phươngpháp"từ dưới lên" trong mộtbài thuyết trìnhnăm 1959qua câu nói vừa nghiêmtúc vừa hài hước"There's plentyof roomat the bottom" (Có rất nhiều chỗ trống ở miệtdưới). Lời dự đoán thiêntài nầy cho biết vùng tậncùng "miệt dưới" của nguyên tử và phân tử vẫn còn lànhững vùng phì nhiêu bátngát chờ đợicon người đến thao túng khaihoang! Tuy nhiên con người phải chờ đến 40 năm mới nhìn thấysự bùng nổ của nền công nghệ nano chủ yếu sử dụng phương pháp "từ dưới lên". Nền côngnghệ nầyđang có tác động mạnh lên nền côngnghệ "cổ điển" hiện tại và cũng làmộtđộng lựccủa những công trìnhnghiên cứuđa ngành(multi-discipline)bao gồmvật lý, hóahọc, vật liệu học, sinhhọc, toán học, tin họcv.v Đâylà mộtcuộc cáchmạngkỹ nghệ của loàingười ở thế kỷ 21.Nó sẽ manglại cho nhân loại những thayđổi khoahọc kỹ thuật mang tính độtphá và có tầm ảnh hưởngsâu xa trong sinhhoạt xã hội, văn hóa, kinhtế hơn cả cuộc cách mạng kỹ nghệ ở thế kỷ 18. Đàngsau bức bình phong công nghệ nanolà những vật liệu nano.Trong nhữngvật liệu nầy xuất hiện hai dạng carbon:phântử fullerene C60 có hìnhdạng trái bóng đá và ống nanocarbon(carbonnanotube). Sự phát hiện củahai dạngcarbon ở thậpniên 80 và90 ở thế kỷ trướccó một trùng hợp thời điểm vớisự ra đờivà phát triển của công nghệ nano. Việckhám phá fullerenevàốngnanocarbonlà tập hợp của nhiều sự kiện ngẫunhiên. Gọi là ngẫu nhiênnhưng thật ralà nhữngkết quả hết sức ngoạn mục phản ảnh một tinh thần làmviệc miệt mài nhưng vẫn phóng khoáng lạc quan,một tư duy phân tích bén nhạy nhưng khôngxơ cứng giáođiều của nhà khoahọc. Hiện nay,hằng trăm trung tâm nghiêncứu lớn nhỏ về công nghệ nano đượcthành lập khắp nơitrên thế giới đứngđầu là Mỹ,Nhật Bản, Âu Châu, Trung Quốc với kinh phí toàn cầutrong vài năm tới sẽ tăng đến hằngchục tỷ USD mỗi năm. Đối vớimột số nước công nghệ nanovà bộ môn fullerene/ống nanocarbon là ưu tiên quốc gia cho các đề án nghiêncứu và triển khai.Trongbài viếtnầy chúng ta hãy nhìn xem có thậtsự là con người đang đi vào mộtcuộccách mạngkhoahọc kỹ thuậtmở ra một thời đại hoàngkimcông nghệ chưa từngcó trong lịch sử nhân loại. Và có thật sự là nền côngnghệ silicon của thế kỷ 20 đangtừ giã "cuộchí trường"để được thaythế bởi nền công nghệ carbon. Quả bóng đá C60 Năm 1985,mộtnhómnghiên cứu baogồm Harold Kroto(Universityof Sussex, Anh Quốc) và Sean O'Brien,Robert Curl,RichardSmalley (Rice University,Texas, Mỹ) khám phára một phân tử chứa 60 nguyêntử carbon,viết tắt làC60. Giáosư Kroto là mộtnhà nghiên cứu hóa họcthiên văn.Vào thập niên70, ông đã có một chương trình nghiên cứu những chuỗi dài các nguyên tử carbon trong các đám mây bụi giữa các vì sao(interstellar dust).Ông liên lạc với nhóm của Curl và Smalley và dùng quangphổ kế lasercủa nhóm nầy để mô phỏngđiều kiện hình thành của các chuỗi carbontrong cácđám mây vũ trụ. Họ không nhữngcó thể tái tạo những chuỗi carbonmà còn tình cờ khámphá mộtphân tử rất bền chứa chính xác 60nguyên tử carbon.Sự khám pháC60 xoayhướngnghiên cứu củanhómnầy từ chuyện tìmkiếm nhữngthành phần của vậtchất tối (dark matter) trongvũ trụ đến một lĩnh vực hoàn toàn mới lạ liên hệ đến khoavật liệu (Materials Science). Năm 1996,Kroto, Curlvà SmalleyđượcgiảiNobel Hóahọc cho sự khám phá nầy. TrướcC60 người ta chỉ biết carbon quaba dạng: dạngvô địnhhình (amorphous) như than đá, than củi, bồ hóng (lọ nồi), dạng thanchì (graphite)dùngcho lõi bút chì vàdạng kimcương (Hình 1).Sự khác nhauvề hình dạng,màu mè, giá cả và cường độ yêu chuộng của nữ giới giữa thanđá,thanchì và kimcươngthì quả là một trời một vực. Tuy nhiên, sự khác nhautrong cấu trúc hóa học lại khá đơn giản. Như cái tên đã định nghĩa, dạng vô định hình không cómột cấu trúc nhấtđịnh. Trongthan chì các nguyên tố carbon nằmtrênmột mặt phẳng thànhnhững lục giác giống như một tổ ong. Cấu trúc nầy hình thành nhữngmặt phẳng nằm chồng chất lên nhau mang những electronpidi độngtự do. Than chì dẫn điện nhờ những electrondi độngnầy. Trong kimcương nhữngelectron pikết hợptrở thành những nối hóa học liênkết nhữngmặt phẳngcarbon vàlàmcho chất nầy có một độ cứng khác thường và khôngdẫn điện. Hình 1: Tám loại carbontheo thứ tự từ trái sangphải: (a) Kimcương,(b) Thanchì, (c) Lonsdaleite, (d)C60, (e)C540,(f) C70, (g) Carbonvô định hình (h)Ống nano carbon(Nguồn: Wikipedia). Sự khám phácủa C60 cho carbon mộtdạng thứ tư. Sau khi nhận diện C60 từ quang phổ hấp thụ Kroto, Curl và Smalley bắtđầu tạo mô hìnhchocấu trúc củaC60. Trongquá trìnhnầy cácông nhanhchóng nhậnra rằngcác nguyên tố carbon khôngthể sắp phẳng theokiểu lục giáctổ ong củathan chì, nhưng có thể sắp xếp thành một quả cầu tròn trong đó hình lụcgiácxen kẻ với hình ngũ giác giống như trái bóng đá với đường kính vào khoảng1 nm (Hình 1dvà 2). Phân tử mới nầy được đặt tên là buckminster fullerene theo tênlót và họ của kiến trúc sư Richard BuckminsterFuller. ÔngFuller là ngườisáng tạo ra cấutrúc mái vòm hình cầu với mô dạng lục giác (Hình 3).Cho vắn tắt người ta thườnggọi C60 là fullerene hay là buckyball. Hình 2: Quả bóng đá phân tử C60 với đường kính vào khoảng 1 nm. Hình 3: Kiến trúcsư Richard BuckminsterFullervà mái vòm hìnhcầu với mô dạng lục giác. Trongviệc quyết định traogiảiNobel,Viện HànLâm Khoa HọcThụy Điểnđã quên mấtcông laocủa giáo sư EijiOsawa. Ông là người đầutiên đã tiên đoán sự hiện hữucủa C60. Tôi tình cờ gặp ông tại mộtcuộc hội thảokhoa học chuyênngành. Cũng như phần lớn các giáo sư ngườiNhật Bản khác, giáo sư Osawa là một người khả kính, điềmđạm vàkhiêmtốn. Khi tôi gợi chuyệnC60 và giải Nobel,ông mở nụ cười hiền hòa tâm sự "Khôngđược Nobeltôi tiếc lắm chứ vì C60là đứa con khoa học của tôi mà. Tôi tiên đoán C60 vào năm 1970khi tôi vừa mới được bổ nhiệm Giảng Viên tại Đại Học Hokkaido.Vì tôi viết bằng tiếng Nhật và đăngbài báo cáo của tôitrên tạp chí Kagaku (Hóa Học) năm 1970 [3]nênkhôngđược các đồng nghiệp quốc tế lưu ýđến. Một năm sautôi viết lại thànhmột chương chomột quyển sách giáo khoa, cũng bằng tiếng Nhật". Tôi hỏi "Nếu thầy đã tiên đoán như vậy thì tại saothầy khônglàm một thí nghiệmđể kiểm chứng". Ông bộc bạch "Theo sự tínhtoán củatôi thì nănglượng hoạt tínhcủa phản ứng tạo ra C60 rất cao.Tôi khôngthể hìnhdung được một chất xúc tác nào có thể hạ thấp năng lượng hoạt tính để phảnứng có thể xảy ra. Nhưng tôi đã hình dungđược cấu trúc của nótrong một lầntôi nhìn đứa con trai củatôiđùa giỡnvới tráibóng đá trong côngviêngần nhà. Tôi cũngkhông nghĩ ra mộtphương tiện vật lý như dùng laserhoặc tia có năng lượngcao như nhóm Smalley đã làm để kích động phảnứng. Hơnnữa,ở thời điểm đó tôi mới vừa làmGiảng Viên nên cầnphải tạomột dấuấn nào đó trong phân khoa.Tôi cảm thấy việc tổng hợp C60quá nhiều khókhănnên đànhchọn một hướng nghiên cứu khác". Có một điều làmcho ôngđược anủi phần nào là trong bài diễn văn nhậngiải NobelKroto, Curl và Smalleyđã đề cập đến thành quả tiên phong của ông. Ông đã gởi tặng tôibài báocáo khoahọc mangtính lịch sử nầy (Hình 4). Hình 4: Tựa đề bài báocáo "Họ chất thơm siêuđẳng" (Super-aromaticity) viết vào năm 1970[3]và quả bóng đá C60 trong bài viết. Như giáo sư Osawa đã trình bày, ở điều kiện và nhiệt độ bình thường việc tổng hợp C60là mộtviệc bất khả thi trên phươngdiện nhiệtđộng học (thermodynamics).Vì là một nhà hóa học thiên văn, Kroto tiếp cận vấnđề bằng một phương thức khác.Tháng 9năm 1985,trong thời gian làmviệc tại Rice Universityôngdùng tia laser của Curl vàSmalleybắnvào than chì để tái tạo sự tương tác của các tia vũ trụ và carbon trong không gian. Trongphổ ký khối lượng (mass spectrography)củacác sản phẩmtạo thành xuất hiện hai đỉnh rất to chỉ định C60 và C70. Một bất ngờ nhưng Kroto, Curl vàSmalleybiết ngay đâylà một khámphá đổi đời "kinhthiênđộng địa".Khi tia laser bắnvàomột vùng nào đó của vật chất thì sẽ nâng nhiệt độ vùng đó lên cao hằng ngàn độ, thậm chí hằng chục ngàn độ. Ở nhiệt độ cao những chướng ngại nhiệt động học khôngcònlà vấn đề và sự tạo thành C60 trở nên rất thuận lợi. Việc khám phá C60 đã làm chấn động hầu hết mọi ngànhnghiêncứu khoahọc. Đặc biệt đốivới mônhóa học hữucơ nóđã tạo ramột nguồnsinhkhí mới cho ngành nghiêncứu quá cổ điển nầy. Sự khám phá cótầm quan trọng hơnsự khám phácấu trúcvòng nhânbenzenecủa Kekule gần150 nămtrước. Benzeneđã mở ra toàn bộ ngành hóa họccủa hợp chất thơm(aromatic compounds).C60 đã mở ra ngành "Hóa họcfullerene" đisong song với sự phát triển của ngành côngnghệ nanohiện nay. Kroto, Curl và Smalley chỉ cho biết sự hiện hữu của C60,nhưng tổng hợp C60 cho việc nghiên cứu và ứngdụng phải đợi đến năm1990 khi Krätschmer và Huffman đưa ra phươngpháp tổng hợp với mộtsản lượng lớn. Nhờ vào phươngpháp nầy đến năm 1997đã có hơn 9000hợp chấtdựa trênfullerene được tổng hợp,hơn 20 000 báo cáo khoahọcđăng trên các tạp chí chuyên ngành.Những người nghiên cứu hóahữu cơ thườngcó nhiều nỗi ámảnhvà niềm đammê đốivớinhững cấu trúcphân tử đối xứng và cấu trúc lồng(cagestructure), nên fullerene trở thành một lĩnhvực nghiên cứu mầu mỡ trong bộ môn nầy. Họ tổng hợp nhữngfullerene cao hơnC60 như C70 (70 nguyên tử carbon, hìnhbóng bầu dục),C84 (84nguyên tử carbon, hình quả đậu phọng).Họ kết hợp những nhóm chức (functionalgroup) để chức nănghóa (functionalization)fullerene,gắn fullerene vào polymerđể tổng hợp nhữngdượcliệu hayvật liệu cho áp dụngquang điện tử. Lịch sử fullerene lâu đời haynon trẻ tùy vàohai cách nhìn khác nhau.Nghiên cứu fullerene thật rarất ngắn chỉ hơn 20 năm kể từ ngàyphổ ký khối lượng của Curlvà Smalley cho biết sự hiện diện của C60và C70,nhưng sự hiện hữu của fullerenecó lẽ còn sớm hơn sự xuất hiện của loàingười. Nócó trong nhữngđám mây bụitrong vũ trụ, mỏ than, bồ hóng từ những ngọn nến lung linhhoặc những nơi khiêmtốn hơnnhư ở lò sưởi than,cái bếp nhà quêđen đui đủi vì lọ nồi Người ta khôngtìm được C60 vì hàm lượng rất nhỏ và thườngbị than vô định hình phủ lấp. Khi màn bí mậtC60 được vénmở, người ta nghĩ ngay đếnnhững áp dụngthực tiễn của C60.Người ta kết hợp C60với potassium (K) để tạo ra chấtsiêu dẫn hữu cơ ở nhiệt độ 18 K (-255 °C). Một số nhà nghiên cứu sinhhọchy vọngcó thể dùng C60 điều chế dược phẩm trị liệu bịnh AIDS.Trong vật lý, rất nhiều đề nghị áp dụng C60 để chế tạo những trangcụ (device)quang điệntử trong côngnghệ cao. Tuynhiên, trên mặt áp dụng cácnhà khoahọc thường mắc phải mộtcăn bệnh chunglà "lạc quan quá độ". Cấu trúc tròn trịa, đối xứngcủa C60đã được tạp chí Sciencetôn vinh là "phân tử của năm 1991", nhưng cái xinh đẹp hấp dẫn không phải lúcnào cũng đưa đến kết quả thực tiễn hoàn mỹ. Hai yếu tố làm C60 giảmtính thực tế là: (1) giá cả quá cao (giá cho 1 gram là vài trămUSD hoặc cao hơncho tinhchất, so với giá vàng vàokhoảng$10/g) và (2) C60 không hòatan trong dung môi rất bất lợi cho việc gia công. Những hồ hởi ban đầu trong cộngđồng nghiên cứukhoa họcdành cho fullerenebị dập tắc nhanh chóng vìnhững trở ngại nầy.Thậm chí ngaytrongcông nghệ "thấp",chẳng hạn dùngC60 như một chất phụ gia (additives)cho dầu nhớtlàm giảm độ ma xátvẫn khôngđịch nổi về giácả vàhiệu quả của nhữngchất phụ gia thôngthường. Tuần báo The Economistcó lần phêbình "Cái công nghệ duynhất màquả bóng bucky đã thực sự cách mạng là sản xuấtnhững bài báocáo khoahọc"(The only industrythe buckyball has really revolutionizedis thegeneration of scientificpapers)! Nhưng viễn ảnhcủa C60trong áp dụng công nghệ không đến nổi tăm tối như các nhà bìnhluậnkinh tế đã hấptấp dự đoán. Sự kiêntrì của những người làmkhoa học lúc nào cũng cho thấy mộtniềm lạc quan của"nhữngtia sáng ở cuối đường hầm". Gần đây công ty Nano-C (Mỹ) tuyên bố khả năng sản xuất hằng tấn C60 cho giới công nghệ.Một nhà máy thíđiểmtại Nhậtđang có khả năng chế tạo 40tấn hằng năm và sẽ lên đến vài trăm tấnkhi nhà máyđượcnâng cấp.Phươngpháp sản xuấthàng loạt sẽ làm giảm giáC60 đến mức $5/gvà có thể $1/g trong một tương lai khôngxa. Đây là một bước nhảy vĩ đại so với nhữngnăm đầuở thập niên 90khi người ta chỉ thu lượm vài miligramC60 ở mỗi lần tổnghợp khókhănvà giá cho mỗigram có lúc lên đến $1500/g. Nhàsản xuất dự đoánnhu cầu C60 sẽ tăng nhanhtrong vài năm tới cho việc chế biến dượcliệu, dầunhớt caocấp vàmỹ phẩm trangđiểm. Câu chuyện cô bé Lọ Lem mãi mãi là một câu chuyện tình làm thổn thức nhiềucon tim trẻ. Cô bé bị bà mẹ ghẻ hànhhạ lúc nào cũng phải quét dọn lò sưởi nên mặt mũi dínhđầy lọ nồi. Bà Tiên vớichiếc đũa thần biến nàng thành một tiểu thư đài các đượctrangđiểm cực kỳ diễm lệ để dự những buổikhiêu vũ của chàng hòang tử độc thân đa tình.Có lẽ nàng đượctrangđiểm vớinhững mỹ phẩm chứaC60, nàng sẽ đeo những chuỗi kimcươngcarbon vô giá. Nhưngsau nửa đêm nàngsẽ trở lại cô béđầy lọ Nhìn từ quanđiểm của hóa họccarbon, chuyện tìnhkhiđượm tính khoa họccó thể làm thất vọngnhiều tâm hồnlãng mạn nhưngtất cả chỉ làcâu chuyện carbon ở nhữngtrạngthái khácnhau! Trở lại thực tế của thế kỷ 21. Khả năng áp dụngfullerene trong côngnghệ cao liên quan đến quanghọc và quang điện tử đang đượctíchcực khảo sát ở nhiều cơ quan nghiêncứu trên thế giới. Tạp chí Journalof Materials Chemistry xuất bảnmột số đặc biệt tổng kết những thành quả mới nhất củanghiên cứu fullerene[4]. Một trong ứngdụng có tầmquan trọngđặc biệt là đặc tính photovoltaiccủa C60 tứclà khả năng biến nănglượng mặt trờithành điện còn gọi là pin mặt trời. Loại pin nầy được chế tạo từ C60 và polymerdẫn điện(electricallyconducting polymers). Mặc dù hiệu suất chuyển hoán năng lượngvẫn chưabì kịppin mặt trời siliconđang được phổ biến trên thương trường, loại pinmặttrời hữucơ nầy sẽ cho nhữngđặc điểm không cóở silicon như dễ gia công, giá rẻ, nhẹ, mỏngvà mềm. Ống NanoCarbon Kroto vì niềm đam mê tái tạo những chuỗi carbondài trong cácđám mây bụi vũ trụ tình cờ phát hiện fullerene. Ngẫu nhiên nầy được nối tiếp với ngẫu nhiên khác. Sáu nămsau (1991),tiến sĩ Sumio Iijima một nghiên cứu viêncủa côngty NEC (Nhật Bản) cũngvì niềm đam mê tìmhiểu fullerene lại tìnhcờ phát hiện qua kính hiển viđiện tử ống nanocarbon - "người em họ"của C60 [5]. C60có hình dạng quả bóng đá, nhưngống nanocarbon (gọi tắt: ốngnano) giốngnhư một quả mướp dài với đường kínhvài nanometer (nm)và chiều dài có thể dài đến vài trăm micrometer(10-6m),vì vậy cócái têngọi "ốngnano" (Hình1h và 5). Với đường kính vài nm ốngnanocarbon nhỏ hơnsợi tóc 100000 lần. Chỉ trong vòngvài năm từ lúc được phát hiện,"người emhọ" cho thấycó rất nhiều ứng dụng thực tế hơn C60. Cấutrúc hình ống cócơ tính (mechanical properties) và điện tính (electrical/electronic properties) khác thường và đã làm kinh ngạc nhiều nhà khoa học trong các cơ quan nghiêncứu, đại học và doanhnghiệp trênthế giới. Ống nano có sức bền siêu việt, độ dẫn nhiệt cao (thermalconduction)và nhiều tính chất điện tử thú vị. Với một loạt đặc tính hấp dẫnnầy nhiều phòngnghiêncứu đã phải chuyển hướng nghiêncứu từ C60 sangống nano. [...]... hỏi những điều kiện vận hành một cách cực kỳ chính xác Tùy vào điều kiện chế tạo và vật liệu gốc người ta có thể tổng hợp ống nano một vỏ (singlewall carbon nanotube, SWNT), vỏ đôi (double-wall carbon nanotube, DWNT) và nhiều vỏ (multi-wall carbon nanotube, MWNT) MWNT là một tập hợp của SWNT giống như con búp bê Nga (Russian doll) (Hình 6) Ống nano được Iijima phát hiện đầu tiên thuộc loại MWNT Richard... ống nano carbon sẽ là một chất độn "tối thượng" cho polymer nano- composite Vài phần trăm ống nano carbon có thể gia tăng độ bền, độ cứng và độ dai (toughness) của polymer (plastic) lên nhiều lần Các công ty chế tạo ô tô đang triển khai polymer nano- composite cho các bộ phận xe hơi Đặc điểm của các composite nầy là nhẹ và bền chắc Công ty ô tô GM (Mỹ) dự trù sẽ dùng 500 tấn ống nano/ năm trong vòng vài... tăng trưởng và phát triển Phương pháp nầy có thể triển khai trong việc ghép và trị liệu xương ******* Trong lĩnh vực áp dụng, ống nano hơn hẳn người anh cả fullerene Khi những nhà khoa học cùng với các doanh nhân loay hoay tìm kiếm một hướng đi thực dụng cho C60 thì bỗng nhiên thấy kho tàng ống nano hiện ra trước mắt Quả bóng đá C60 đã đem giải Nobel cho Kroto, Curl và Smalley, nhưng ống nano đang đem...Hình 5: Ống nano carbon Việc chế tạo ống nano có thể thực hiện bằng cách phóng điện hồ quang (arc discharge) hoặc dùng laser (laser ablation) trên một vật liệu gốc chứa carbon hoặc phun vật liệu nầy qua một lò ở nhiệt độ 800 - 1200 °C (chemical vapour deposition, CVD) Hình thành ống carbon không phức tạp nhưng tạo ra những ống nano giống nhau cùng đặc tính trong những đợt tổng hợp khác nhau và sau đó... vài năm tới Một cơ tính khác của ống nano đang được khảo sát hiện nay là đặc tính làm giảm sốc (shock damping), chống rung [9] Tính chất rất quan trọng nầy sẽ mang đến những ứng dụng dân sự lẫn quốc phòng Điện tính và đặc tính điện tử của ống nano đã thu hút nhiều sự chú ý của các nhà vật lý và thiết kế điện tử vi mạch Nhờ ở dạng hình ống và các electron tự do pi trong ống, các electron tự do có thể... nhỏ (nhỏ hơn sợi tóc 500 lần) và hiệu năng tải điện của silicon càng giảm vì càng nhỏ sự phát nhiệt càng cao Tuy nhiên 180 nm vẫn còn rất to so với đường kính vài nm của ống nano Ở kích thước nầy ống nano vẫn còn có thể tải điện mà không sợ phát nhiệt Như vậy, đặc tính tải điện không phát nhiệt và khả năng tạo thành các linh kiện điện tử như diode và transistor của ống nano ở kích thước phân tử chỉ... (stiffness, Young's modulus) của ống nano Kết quả thí nghiệm cho thấy ống nano bền hơn thép 100 lần nhưng nhẹ hơn thép 6 lần Như vậy, có thể nói là ống nano là một vật liệu có cơ tính cao nhất so với các vật liệu người ta biết từ trước đến nay Tuy nhiên, một vấn đề lớn hiện nay cho các nhà vật liệu học (materials scientist) là làm sao xe những ống nano thành tơ sợi (nanotube fibres) cho những ứng dụng... là nano- điện tử (nano- electronics) nối tiếp vai trò thu nhỏ của vi điện tử (micro-electronics) mà silicon đang ở địa vị độc tôn Một đặc tính khác của ống nano là sự phát xạ trường (field emission) Khi điện thế được áp đặt vào một đầu của ống nano đầu kia sẽ liên tục phát ra electron [10] Đã có nhiều vật liệu hoặc trang cụ (thí dụ: ống tia âm cực, cathode ray tube) có đặc tính phát xạ trường nhưng ống. .. của ống nano cho thấy khả năng thay thế màn hình tinh thể lỏng trong một tương lai gần mặc dù màn hình nầy hiện rất thông dụng và đang được ưa chuộng Tập đoàn Samsung (Hàn Quốc) tích cực thương mãi hoá màn hình ống nano Ngoài ra, ống nano còn cho nhiều áp dụng khác chẳng hạn dùng trong bộ cảm ứng (sensor) để phát hiện ánh sáng, nhiệt, sóng điện từ hoặc những hóa chất độc hại với độ nhạy rất cao Ống nano. .. trọng tạo thành con robot hoặc hệ thống cơ điện vi mô (microelectronic mechanical system, MEMS) Nhóm nghiên cứu của giáo sư Gordon Wallace và Geoff Spinks (University of Wollongong, Úc) có những thành quả nổi bật trong lĩnh vực nầy Ống nano cũng có mặt trong sinh học Một báo cáo khoa học gần đây cho biết tế bào xương rất tương thích (compatible) với ống nano [11] Ống nano được sử dụng như giàn giáo (scaffold) . viđiện tử ống nanocarbon - "người em họ"của C60 [5]. C60có hình dạng quả bóng đá, nhưngống nanocarbon (gọi tắt: ốngnano) giốngnhư một quả mướp dài với đường kínhvài nanometer (nm )và chiều. nhữngvật liệu nầy xuất hiện hai dạng carbon: phântử fullerene C60 có hìnhdạng trái bóng đá và ống nanocarbon(carbonnanotube). Sự phát hiện củahai dạngcarbon ở thậpniên 80 và9 0 ở thế kỷ trướccó một trùng. Tùyvào điều kiện chế tạo và vật liệu gốc người ta có thể tổng hợp ống nanomộtvỏ (single- wall carbon nanotube,SWNT),vỏ đôi (double-wall carbon nanotube,DWNT )và nhiều vỏ (multi-wall carbonnanotube,