đề cương vật liệu nano và màng

HIGHLEVEL CROWN 201 MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .3 Câu 1: Một số VD nano tự nhiên .3 Câu 2: Nguyên tắc phân loại vật liệu nano CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU NANO *Các phương pháp: .4 *Nguyên lý hoạt động Electron Microscopy (EM): *SEM: .4 *TEM: .5 *AFM: .6 CHƯƠNG III: TÍNH CHẤT VẬT LIỆU .7 Câu 1: Mối quan hệ kích thước với diện tích bề mặt với tỷ lệ nguyên tử khối/bề mặt Câu 2: Tính chất quang Câu 3: Nhiệt dộ nóng chảy thay đởi ntn theo kích thước : Câu 4: Tính chất hóa học của vật liệu nano CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO 10 I Nguyên tắc chung: 10 II Phương pháp từ xuống: TOP DOWN 10 Phương pháp học: 10 Phương pháp quang khắc : 11 a Quang khắc thường: 11 b Quang khắc in nano: 12 c Quang khắc chùm điện tử: 14 d Quang khắc tia UV 15 Phương pháp hóa học 15 Ưu, nhược điểm phương pháp TOP DOWN .15 III Phương pháp từ lên: BOTTOM UP 16 Nguyên lý: .16 Phân loại: 16 Cơ chế tạo hạt nano: Gồm giai đoạn .20 Nguyên tắc ổn định vật liệu 20 Phương pháp sol-gel: 20 Phương pháp đồng kết tủa: 21 Phương pháp khử hóa học: 22 HIGHLEVEL CROWN 201 Phương pháp nhiệt phân: 23 Phương pháp thủy luyện: 23 CHƯƠNG V: VẬT LIỆU NANO KIM LOẠI 24 Câu 1: Phương pháp điều chế .24 Câu 2: Tính chất của vật liệu nano KL 26 Câu 3: Ứng dụng của vật liệu nano KL .27 CHƯƠNG VI(1): VẬT LIỆU NANO CARBON 27 Vật liệu nano cacbon ống: 29 *Tính chất: Có tính chất: 29 *Phương pháp điều chế: Có phương pháp điều chế cacbon nano ống: 30 *Ứng dụng: 33 Graphene: 34 *Tính chất: .34 *Các phương pháp tổng hợp: .34 - Từ xuống (Top down) 34 - Từ lên (bottom up) 35 *Ứng dụng: 36 CHƯƠNG VII: ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO 36 Ứng dụng vật liệu nano 36  Y học 36  Sinh học 37  Điện tử 38  May mặc 38  Nông nghiệp 39  Công nghệ thực phẩm 39  Năng lượng: 39 Ứng dụng số loại vật liệu nano tiêu biểu 40  Ứng dụng nano bạc: 40  Ứng dụng nano vàng .42  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng ống nano cacbon 42  Ứng dụng vật liệu nano Graphene .43  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng Nanocomposites .43  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng sợi nano 44  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng hạt nano: 44 HIGHLEVEL CROWN 201  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng dây nano: 45  Ứng dụng của nano TiO2 .46 ĐỀ CƯƠNG VẬT LIỆU NANO CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Câu 1: Một số VD nano tự nhiên - KN: + thuộc thiên nhiên + có tính chất đặc biệt cấu trúc nano tạo thành + không thông qua biến đổi xử lý người - VD: + bề mặt không thấm ướt của sen + bám dính chi của thạch sùng + họa tiết màu sắc cánh bướm … → mục đích nghiên cứu chế tạo vật liệu nano nhân tạo từ tượng tự nhiên Câu 2: Nguyên tắc phân loại vật liệu nano - Theo chiều không gian: + 0D: chấm lượng tử (quantum dot) + 1D: dây lượng tử (quantum wire: NRs, NWs) + 2D: giếng lượng tử (quantum well, có chiều dài lớn gấp n lần chiều rộng) + 3D: chất bán dẫn khối (bulk semiconductor) - Theo hình dạng: + Hạt, chùm + Sợi, thanh, ống, cột + Màng siêu mỏng, BM + Khối phiên - Theo bản chất vật liệu; + Chấm lượng tử + Gốm nano + Hỗn hợp nano + Giọt nano + Chất dẻo nano + Chất lỏng nano - Theo tính chất: + VL nano từ tính: Fe3O4, MnFe2O4, Co3O4, NiO… + VL nano KL: Au, Ag, Pt, Pd … + VL nano bán dẫn: SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3 … + VL nano oxit: Mn2O3, MnO2, Fe2O3 … HIGHLEVEL CROWN 201 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU NANO *Các phương pháp: - SEM (Scanning Electron Microscopy): kính hiển vi điển tử quét - TEM (Transmision Electron Microscopy): kính hiển vi điện tử truyền qua - AFM (Automic Force Microscopy): Kính hiển vi lực nguyên tử - XRD (X-ray Powder Diffraction): Nhiễu xạ tia X - BET: Đo thông số bề mặt - DLS: Tán xạ ánh sáng động học - UV-VIS: Phổ tử ngoại – khả kiến *Nguyên lý hoạt động Electron Microscopy (EM): - Dòng electron định dạng gia tốc phía mẫu điện dương - Dòng sau đó bị hạn chế tập trung lại độ kim lọai thấu kính từ để tạo dòng nhỏ, hội tụ đơn sắc - Dòng sau đó hội tụ vào mẫu cách dùng thấu kính từ - Các tương tác xảy bên mẫu dòng đập vào, tác động đến sóng electron - Các tương tác nhận biết chuyển đởi thành hình ảnh *SEM: - Ngun lý hđ: Hiển vi điện tử sử dụng việc phóng chùm tia điện tử (phát xạ nhiệt thường) tăng tốc tăng tốc để tạo ảnh mẫu nghiên cứu, ảnh đó đến màng huỳnh quang có thể đạt độ phóng theo yêu cầu Sự tạo ảnh phép phân tích thực thơng qua xạ: + Điện tử thứ cấp (Secondary electrons): Đây chế độ ghi ảnh thơng dụng của kính hiển vi điện tử quét, chùm điện tử thứ cấp có lượng thấp + Điện tử tán xạ ngược (Backscattered electrons): Điện tử tán xạ ngược chùm điện tử ban đầu tương tác với bề mặt mẫu bị bật ngược trở lại, đó chúng thường có lượng cao - Đặc điểm kỹ thuật: HIGHLEVEL CROWN 201 + Phóng đại đến cỡ 1nm + Thế tăng tốc từ 10kV ÷ 50kV - Ưu điểm: + Không có độ phân giải tốt TEM SEM lại có điểm mạnh phân tích mà khơng cần phá hủy mẫu vật có thể hoạt động chân không thấp + Tạo ảnh phương pháp quét, đó ảnh có chiều sâu chi tiết tốt + Có thể chụp nhiều kiểu ảnh mẫu kiểu thể đặc tính khác việc thay đổi đầu thu (detector) + Thao tác điều khiển đơn giản nhiều so với TEM khiến cho nó dễ sử dụng + Giá thành của SEM thấp nhiều so với TEM, SEM phở biến nhiều so với TEM - Nhược điểm: + Mẫu quan sát phải đặt môi trường chân không SEM chụp ảnh mẫu dẫn điện + Ảnh dù có chiều sâu quan sát bề mặt của vật mẫu, ảnh thu dạng 2D + Năng suất phân giải TEM *TEM: - Nguyên lý hđ: sử dụng chùng điện tử có lượng cao cấu kiện của TEM đặt cột chân không siêu cao tạo nhờ hệ thống bơm chân không Điện tử phát từ súng phóng, có chế phòng: + sử dụng nguồn phát xạ nhiệt điện tử + sử dụng súng phát xạ trường Điện tử thoát khỏi catot di truyển đến anot rỗng tăng tốc tăng tốc để tạo ảnh qua thấu kính từ (do sử dụng nguồn sáng điện từ, không phải nguồn sáng khả kiến nên khơng dùng thấu kính thủy tinh) Ảnh của TEM tạo nên nhờ độ tương phản xuất phát từ khả tán xạ điển tử (còn với kính HIGHLEVEL CROWN 201 hiển vi quang học truyền thống việc tạo ảnh từ độ tương phản hiệu ứng hấp thụ ánh sáng) Các chế độ tương phản TEM: + Tương phản biên độ + Tương phản pha + Tương phản nhiễu xạ - Đặc điểm kỹ thuật: + Phóng đại đến cỡ vài chục nm + Thế tăng tốc có thể lên tới 100kV 200kV - Ưu điểm: + Có thể tạo ảnh cấu trúc vật rắn với độ tương phản phân giải cao Dễ dàng thông địch thông tin cấu trúc Khác với SEM, TEM cho ảnh thật của cấu trúc bên vật rắn nên đem lại nhiều thông tin hơn, dễ dàng tạo hình ảnh độ phân giải tới cấp nguyên tử + Đưa nhiều phép phân tích hữu ích đem lại thông tin cho nghiên cứu vật liệu - Nhược điểm: + Chi phí tốn + Đòi hỏi điều kiện làm việc cao hầu hết phận của TEM đặt cột chân không siêu cao nên yêu cầu ổn định điện phụ kiện kèm + Xử lý mẫu phức tạp, cần phải phá hủy mẫu (không thực với tiêu bản sinh học) + Việc điều khiển TEM phức tạp đòi hỏi nhiều bước thực xác cao *AFM: - Nguyên lý hđ: Bộ phận của AFM mũi nhọn gắn rung (cantilever) Khi mũi nhọn quét vần bề mặt mẫu vật, xuất lực Van der Waals nguyên tử bề mặt mẫu nguyên tử đầu mũi nhọn (lực nguyên tử) làm rung cantilever Lực phụ thuộc vào khoảng cách đầu mũi dò bề mặt vật mẫu Dao động của cantilever lực tương tác ghi lại nhờ tia laser chiếu qua bề mặt của cantilever Dao động làm thay HIGHLEVEL CROWN 201 đổi góc lệch của tia laser detector ghi lại Việc ghi lại lực tương tác đó cho hình ảnh cấu trúc bề mặt vật Tùy thuộc vào chế độ loại đầu dò cho lực tương tác khác cho ảnh khác Có chế độ ghi ảnh: + Chế độ tiếp xúc (chế độ tĩnh) + Chế độ không tiếp xúc (động) + Tapping mode - Đặc điểm kỹ thuật: hoạt động dựa việc đo lực tác dung nên nó có chế độ phân tích phở + Thời gian hồi đáp nhanh cỡ ps (1012 giây) + Độ xác tới pN (1012 Newton) + Độ phân giải khoảng cách lên tới 0,1nm - Ưu điểm: + Chụp bề mặt của tất cả loại mẫu kể cả mẫu khơng dẫn điện + Khơng đòi hỏi môi trường làm việc chân không cao, có thể hoạt động mơi trường bình thường + Có thể tiến hành thao tác di chuyển xây dựng cấp độ nguyên tử Đồng thời AFM hoạt động mà không cần phá hủy mẫu hay cần dòng điện (thích hợp cho việc nghiên cứu tiêu bản sinh học) - Nhược điểm: + AFM quét diện tích hẹp (≤ 150µm) + Tốc độ ghi ảnh chậm hoạt động chế độ quét + Chất lượng ảnh bị ảnh hưởng trình trễ cảu quét áp điện + Đầu dò rung bề mặt nên an tồn, đồng thời đòi hỏi mẫu có bề mặt chống rung CHƯƠNG III: TÍNH CHẤT VẬT LIỆU Câu 1: Mối quan hệ kích thước với diện tích bề mặt với tỷ lệ nguyên tử khối/bề mặt TL: quy mô nano, bề mặt hiểu nguyên tử hay phân tử nằm ngồi cùng, bên lớp nguyên tử bề mặt hiểu V Khi kích thước giảm, số nguyên tử bị lộ bề mặt lớn so với số nguyên tử nằm bên trong, đó mà tính chất của vật liệu ngày phụ thuộc vào bề mặt HIGHLEVEL CROWN 201 Câu 2: Tính chất quang *Của nano kim loại  Plasmon bề mặt: Xảy kim loại (Au, Ag, Pt, Pd,…) + Là tượng e dao động tự bề mặt hạt nano với tần số ϑ Khi có xạ điện từ kích thích chiếu tới hạt nano với tần số ϑ ’ làm tăng dao động của e lên Nếu kích thước hạt đủ nhỏ so với bước song ánh sáng ϑ ~ ϑ ’ xảy tượng cộng hưởng plasmon bề mặt + Tần số ϑ của plasmon bề mặt phụ thuộc vào hàm điện môi của vật liệu hình dạng của hạt nano  Anh hưởng của kích thước hình dạng hạt: + vật liệu khối k cho ánh sáng qua, màng mỏng cho ánh sáng qua phần (màng vàng mỏng tăng lượng band gap -> hiệu ứng giam giữ lượng tử -> vùng khác lượng tử hóa  Trạng thái bề mặt (trạng thái bẫy) mà nằm vùng trống trở nên quan trọng thay đởi tính chất quang của vật liệu nano  Do tăng lượng vùng trống -> hấp thụ song ngắn -> phổ hấp thụ cho thấy bước chuyển dịch xanh giảm kích thước hạt HIGHLEVEL CROWN 201  Sự phát quang của vật liệu nano bán dẫn: + Sự phát quang: Xảy vật liệu phát quang, chúng kích thích xạ điện từ, sau đó quay trở lại trạng thái bản việc giải phóng photon Nếu lượng của photon nằm khoảng 1,8 – 3,1 eV xạ nằm vùng nhìn thấy -> phát quang + Khi chất bán dẫn quay trạng thái bản nhờ tái tổ hợp của electron lỗ trống, photon giải phóng + Bằng việc thay đởi kích thước của hạt nano, lượng giải phóng quay trạng thái bản có thể điều chỉnh (do làm tăng khoảng cách mức lượng) Nếu kích thước hạt nano giảm -> dịch chuyển xanh  Tính chất của vật liệu bán dẫn dạng core – shell + Các tính chất phát quang đặc tính của phần lõi + Phần vỏ có thể dẫn tới tang cường tính phát quang của lõi + Việc phủ vật liệu bán dẫn với lượng vùng trống lớn phần lõi thường cho kết quả tang cường khả phát quang ức chế phi xạ tái tổ hợp trung gian của trạng thái bề mặt Câu 3: Nhiệt dộ nóng chảy thay đổi ntn theo kích thước : - Nhiệt độ nóng chảy (định nghĩa vi mô) nhiệt độ mà đó nguyên tử, ion, phân tử hợp chất đủ lượng để phá vỡ liên kết chúng vị trí định chất rắn - Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết nguyên tử mạng tinh thể Trong tinh thể, nguyên tử có số nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi số phối vị Các nguyên tử bề mặt vật liệu có số phối vị nhỏ số phối vị của nguyên tử bên nên chúng có thể dễ dàng tái xếp để có thể trạng thái khác Như vậy, kích thước của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy giảm Ví dụ, hạt vàng nm có Tm = 500°C, kích thước nm có Tm = 950°C Câu 4: Tính chất hóa học của vật liệu nano Tính chất hóa học của vật liệu nano khác so với vật liệu thông thường có thay đổi lớn diện tích măt của vật liệu khối Cụ thể: HIGHLEVEL CROWN 201 - Trong trường hợp có từ 50% nguyên tử của hạt nano ngun tử bề mặt tính dẫn điện khơng phụ thuộc vào trạng thái rắn vật liệu dạng khối mà liên quan trực tiếp tới tính chất hóa học - Do tăng tỷ lệ nguyên tử lớp bề mặt mà nguyên tử hạt nano có lượng trung bình cao hẳn so với nguyên tử vật liệu khối - Sự tương tác hạt nano phụ thuộc vào bản chất hóa học bề mặt Do có diện tích bề mặt lớn mà tạp chất có thể dễ dàng công vào bề mặt của hạt nano, bản chất hóa học bề mặt của chúng thay đổi đột ngột so sánh với vật liệu khối loại - Tính chất bề mặt của hạt nano tương tác của chúng có thể thay đổi sử dụng đơn lớp phân tử - Do lượng lớn nguyên tử bề mặt mà chúng dễ tham gia vào phản ứng hóa học (do trình hóa học chủ yếu xảy bề mặt) Chúng có hoạt tính xúc tác cao hơn, xúc tác quang học TiO2, Fe2O3, Fe2O3/Au, Ag có khả tự làm dùng để khử mùi, khử trùng Hoạt tính xúc tác tính chọn lọc tăng cường hạt nano có bổ sung cụm kim loại vàng bạch kim CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO I Nguyên tắc chung: - Vật liệu nano chế tạo hai phương pháp: phương pháp từ xuống (top-down) phương pháp từ lên (bottom-up) - Phương pháp từ xuống phương pháp tạo hạt kích thước nano từ hạt có kích thước lớn hơn; phương pháp từ lên phương pháp hình thành hạt nano từ nguyên tử - Đặc điểm của phương pháp: TOP DOWN “Đẽo gọt” từ khối lớn xuống đến cấu trúc nano Phương pháp : BOTTOM UP “Sắp xếp, lắp ráp” từ khối có kích thước nano Phương pháp: 10 HIGHLEVEL CROWN 201 - Ứng dụng linh kiện điện tử: + Thiết bị phát xạ điện tử trường: Yêu cầu chung ngưỡng phát xạ của vật liệu phải thấp, mật độ dòng phải có độ ổn định cao, vật liệu phát xạ phải có đường kính nhỏ cỡ nanomet, cấu trúc tương đối hồn hảo, độ dẫn điện cao, độ rộng khe lượng nhỏ ổn định mặt hóa học Các điều kiện này, vật liệu CNTs đáp ứng đầy đủ Hơn nữa, CNTs lại tương đối trơ mặt hóa học nên có độ ổn định mặt hóa học cao Vì CNTs sử dụng cho thiết bị phát xạ điện tử trường như: transistor hiệu ứng trường, thiết bị hiển thị bản mỏng, tip STM, AFM + Đầu dò nano: Do tính dẻo dai khả dẫn điên nên CNTs sử dụng đầu dò qt thiết bị kính hiển vi điện tử AFM STM Ưu điểm của đầu dò loại độ phân giải cải thiện nhiều so với tip Si tip kim loại mà không phá mẫu (do CNTs độ đàn hồi cao) Các ống gắn nhóm chức (COOH) để tăng tương tác hóa, sinh Các tip có thể sử dụng đầu dò phân tử, ứng dụng lĩnh vực hoá học y sinh + Các ứng dụng sensor: Thông thường, vật liệu CNTs biến đổi trước ứng dụng vào sensor để tăng khả tương tác hóa học đặc tính tương tác hay hấp thụ có chọn lọc, tùy theo yêu cầu của ứng dụng Chẳng hạn với sensor xác định nồng độ cồn cực thấp sử dụng vật liệu CNTs vật liệu CNTs phải biến đổi trước để tạo nhóm COOH bề mặt Các nhóm tương tác với phân tử ethanol (CH 3CH2OH) gắn phân tử lên bề mặt CNTs, làm thay đổi độ dẫn điện của vật hấp thụ Từ thay đổi này, nồng độ cồn hấp thụ có thể xác định - Vật liệu gia cường: CNTs có độ cứng lớn, chống mài mòn tốt, nhẹ nên thường sử dụng để gia cường vật liệu composite CNTs với polymer, CNTs với cao su, CNTs với kim loại Các vật liệu composite thường có đặc tính lý tốt, độ bền, dẻo cao dẫn điện tốt Graphene: *Tính chất: - Tính chất cơ: Graphene có cấu trúc bền vững cả nhiệt độ bình thường Độ cứng của graphene lớn so với vật liệu khác (Cứng cả kim cương gấp khoảng 200 lần so với thép) Đây nhờ liên kết cacbon- cacbon graphene vắng mặt của khiếm khuyết phần căng cao độ của màng graphene 35 HIGHLEVEL CROWN 201 - Tính chất điện nhiệt: Ở dạng tinh khiết, graphene dẫn điện nhanh chất khác nhiệt độ bình thường Graphene có thể truyền tải điện tốt đồng gấp triệu lần Hơn nữa, electron qua graphene khơng gặp điện trở nên sinh nhiệt Bản thân graphene chất dẫn nhiệt, cho phép nhiệt qua phát tán nhanh Độ dẫn nhiệt của graphene cỡ 5000 W/m.K Bên cạnh đó người ta quan sát hiệu ứng Hall lượng tử của graphene nhiệt độ phòng - Một số tính chất khác: Graphene vật liệu mỏng gần suốt với ánh sáng *Các phương pháp tổng hợp: - Từ xuống (Top down) + Phương pháp cắt vi (micromechanical cleavage): phương pháp tách graphite thành miếng mỏng cách nạo chà graphite vào mặt phẳng khác, từ đó có thể gỡ miếng graphite với độ dày khoảng 100 nguyên tử + Phương pháp sử dụng băng keo: Phương pháp sử dụng băng keo để tách lớp graphite thành graphene Tấm graphite gắn lên miếng băng keo đặc biệt, dán hai đầu lại với nhau, mở băng keo Cứ làm nhiều lần miếng graphite trở nên thật mỏng.Qua đó, mảnh graphite tách lớp một, ngày mỏng, sau đó người ta hòa chúng vào acetone Trong hỗn hợp thu có cả đơn lớp carbon dày nguyên tử + Phương pháp bóc tách pha lỏng: Các phương pháp dùng để tạo graphene mơi trường chân khơng mơi trường khí trơ Ở đây, có thể sử dụng lượng hóa học để tách lớp graphene từ graphite Quá trình bóc tách pha lỏng bao gồm ba bước: (1) phân tán graphite dung môi, (2) bóc tách, (3) lọc lấy sản phẩm Nhìn chung,các phương pháp sử dụng lượng học, lượng hóa học để tách graphite có độ tinh khiết cao thành lớp đơn graphene riêng lẻ Chúng có ưu điểm chế tạo đơn giản, rẻ tiền không cần thiết bị đặc biệt.Tuy nhiên, nhược điểm của chúng chất lượng màng không đồng đều, độ lặp lại thấp, chế tạo với số lượng lớn khó khống chế - Từ lên (bottom up) + Phương pháp lắng đọng pha hóa học (CVD):Lắng đọng pha hóa học trình sử dụng để lắng đọng phát triển màng mỏng, tinh thể từ tiền chất dạng 36 HIGHLEVEL CROWN 201 rắn, lỏng, khí của nhiều loại vật liệu Có nhiều loại CVD khác lắng đọng pha nhiệt hóa học, lắng đọng pha hóa học tăng cường plasma… + Phương pháp lắng đọng pha nhiệt hóa học ( thermal CVD) đế kim loại: Đây phương pháp mới, hiệu quả sử dụng để tổng hợp graphene Trong phương pháp tiền chất sử dụng thân thiện với môi trường có giá thành thấp.Các đế kim loại sử dụng thường Ni, Cu, Co Ngoài graphene có thể tổng hợp số đế bán dẫn để phục vụ cho ứng dụng lĩnh vực điện tử Nhược điểm của phương pháp chất lượng sản phẩm thấp (do có nhiều sai hỏng mạng tinh thể) + Phương pháp lắng đọng pha hóa học tăng cường plasma: Đây phương pháp hiệu quả dùng để tổng hợp graphene với diện tích lớn.Ưu điểm nởi trội của phương pháp so với phương pháp thermal CVD tổng hợp graphene nhiệt độ thấp Graphene tổng hợp từ methane nhiệt độ 5000C + Phương pháp Epitaxy chùm phân tử: phương pháp sử dụng lượng của chùm phân tử tạo carbon lắng đọng chúng đơn tinh thể chân không siêu cao Đây phương pháp đầy hứa hẹn dùng để chế tạo graphene với độ tinh khiết cao nhiều loại đế khác Graphene chế tạo theo phương pháp phù hợp cho thiết bị có yêu cầu cao chất lượng độ tinh khiết *Ứng dụng: - Dây dẫn điện cực suốt: Graphene vật liệu suốt có tính dẫn điện tốt nên nó có tiềm dùng làm dây dẫn suốt pin mặt trời thiết bị điện tử gia dụng khác Các dây dẫn điện cực graphene vật liệu thay rẻ mềm dẻo nhiều so với loại vật liệu sử dụng pin mặt trời thiết bị điện tử dẻo khác - Chip máy tính: Các nhà nghiên cứu tạo bóng bán dẫn nhỏ giới- có bề dày nguyên tử rộng 10 nguyên tử từ Graphene Về bản chất nó công tắc bật tắt Chiếc bóng bán dẫn thiết bị quan trọng của bảng vi mạch tảng của thiết bị điện tử Những bóng bán dẫn làm việc với điều kiện nhiệt độ phòng - giống yêu cầu thiết bị điện tử đại khác Bóng bán dẫn Graphene nhỏ lại hoạt động tốt Bóng bán dẫn chế tạo cách lắp Graphene vào mạch điện siêu nhỏ 37 HIGHLEVEL CROWN 201 - Màn hình ti vi cảm ứng: Các nhà nghiên cứu người Anh chế tạo hình tinh thể lỏng tí hon cách sử dụng Graphene Để tạo hình tinh thể lỏng graphene, nhà nghiên cứu phân hủy mảnh graphite thành graphene, phun xịt thể vẩn thu lên bề mặt thủy tinh Khi bề mặt hòa tan sấy khô, nhà nghiên cứu lựa mảnh nhỏ sử dụng chúng cực điện cho hình tinh thể lỏng nhỏ.Màn hình tinh thể lỏng nhỏ bé, độ phân giải pixel kích cỡ khoảng micromet Tuy nhiên, nhà nghiên cứu cho biết, số nâng cấp độ phân giải gần giống hình điện thoại di động - Ứng dụng cảm biến: Một ứng dụng hứa hẹn của graphene cảm biến khí, cảm biến sinh học Nguyên lý hoạt động của cảm biến dựa thay đổi độ dẫn của graphene hấp thụ nguyên tử, phân tử lên bề mặt của nó Các cảm biến sử dụng graphene có độ nhạy cao giới hạn phát nhỏ CHƯƠNG VII: ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO Ứng dụng vật liệu nano  Y học  Trong việc điều trị bệnh ung thư: Nhiều phương pháp điều trị khác thử nghiệm để có thể hạn chế khối u phát triển tiêu diệt chúng cấp độ tế bào Nghiên cứu sử dụng hạt nano vàng để chống lại nhiều loại ung thư cho kết quả khả quan Các hạt nano đưa đến khối u bên thể tăng nhiệt độ tia laser hồng ngoại chiếu từ bên để có thể tiêu diệt khối u  Không dừng lại đó, nhà khoa học nghiên cứu dự án nanorobot vô đặc biệt Với robot có kích thước siêu nhỏ có thể vào bên thể người để đưa thuốc điều trị đến phận cần thiết Việc cung cấp thuốc cách trực tiếp làm tăng khả hiệu quả điều trị  Trong tương lai không xa, công nghệ Nano giúp người chống lại bênh ung thư quái ác, bao gồm cả bênh ung thư khó chữa ung thư não, bác sĩ có thể dễ dàng điều trị mà không cần mở hộp sọ của bệnh nhân hay phương pháp hóa trị độc hại 38 HIGHLEVEL CROWN 201  Sinh học Vật liệu nano có khả ứng dụng sinh học kích thước của nano so sánh với kích thước của tế bào (10-100 nm), virus (20-450 nm), protein (5-50 nm), gen (2 nm rộng 10-100 nm chiều dài) Với kích thước nhỏ bé, cộng với việc “ngụy trang” giống thực thể sinh học khác có thể thâm nhập vào tế bào virus Ứng dụng của vật liệu từ nano sinh học có nhiều, đó phân tách tế bào (magnetic cell separation), dẫn truyền thuốc (drug delivery), thân nhiệt cao cục (hyperthermia), tăng độ sắc nét hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân (MRI contrast enhancement) Vật liệu nano dùng trường hợp hạt nano  Phân tách tế bào Trong sinh dược học, người ta cần phải phân tách loại tế bào đặc biệt đó khỏi tế bào khác Hạt từ nano có tính tương hợp sinh học (biocompatible) dùng để làm điều đó Quá trình gồm hai giai đoạn: dán nhãn cho tế bào (labelling) hạt nano từ; phân tách tế bào dán nhãn dụng cụ phân tách Các hạt nano từ phủ loại hóa chất, thường dùng chất hoạt hóa bề mặt (surfactant) để làm tăng độ tương hợp sinh học làm tăng khả ổn định dung dịch của hạt nano Cơ chế dán nhãn tế bào giống chế mà kháng thể nhận kháng nguyên thể Ví dụ ta phủ lớp hóa chất miễn dịch đặc hiệu bên ngồi hạt nano chúng có thể bám vào tế bào máu, tế bào ung thư, vi khuẩn thể golgi Để phân tách tế bào đánh dấu, người ta dùng dụng cụ tạo gradient từ trường cách đặt nam châm chẳng hạn để hút hạt nano từ liên kết với tế bào cách đó, tế bào tách khỏi tế bào khác không đánh dấu  Điện tử  Công nghệ nano ứng dụng rộng rãi ngành điện tử Những vi xử lý làm từ vật liệu nano phổ biến thị trường, số sản phẩm bàn phím, chuột phủ lớp nano kháng khuẩn  Pin nano tương lai có cấu tạo theo kiểu ống nanowhiskers, khiến cực của pin có diện tích bề mặt lớn nhiều lần, từ đó giúp nó lưu trữ nhiều điện kích thước của pin ngày thu nhỏ lại 39 HIGHLEVEL CROWN 201  May mặc  Việc áp dụng hạt nano bạc vào ý tưởng vô đặc biệt với loại quần áo có khả diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó chịu quần áo trở thành thực Các hạt nano bạc có thể thu hút vi khuẩn tiêu diệt tế bào của chúng Và ứng dụng hữu ích áp dụng số mẫu quần áo thể thao, quần lót khử mùi, bít tất  Khơng dừng lại công dụng diệt khuẩn, khử mùi, công nghệ nano có thể biến áo bạn mặc thành trạm phát điện di động Sử dụng nguồn lượng lượng mặt trời, gió với công nghệ nano bạn có thể sạc điện cho smartphone của mọi lúc mọi nơi Ứng dụng sử dụng rộng rãi với ý tưởng chế tạo buồm vật liệu nano, với khả chuyển hóa lượng tự nhiên thành điện Tuy nhiên ứng dụng q trình thử nghiệm  Ứng dụng của cơng nghệ nano loại vải khiến chúng không thấm nước bụi bẩn, bạn có thể thấy điều tương tự giọt nước lăn bề mặt của sen Bề mặt của sen bao phủ lớp lơng đặc biệt có kích thước cỡ nanomet, khiến giọt nước ngấm hay bám vào bề mặt của Mô điều này, nhà khoa học tạo lớp ống nano siêu nhỏ bề mặt của vải từ đó tạo quần áo không thấm nước chống bụi bẩn  Một ví dụ khắc với lồi tắc kè dự án nghiên cứu thiết bị tường của nhóm nghiên cứu Robert Full đại học Berkeley Các nhà khoa học phát rằng, ngón chân của tắc kè bao phủ lớp lơng có kích thước siêu nhỏ, giúp chúng có thể bám dính vào bề mặt mịn theo lực van der Waals (độ bám dính phân tử) Mô điều đó, nhà khoa học tạo miếng đệm với lớp ống nano siêu nhỏ mà có thể hỗ trợ người leo núi bám tốt vách đá  Nông nghiệp Ý tưởng ứng dụng vật liệu nano bạc với khả siêu diệt khuẩn vào việc phòng trị nguồn bệnh vi khuẩn, vi rút nấm gây trồng, vật nuôi, bảo quản nông sản nhà sáng chế nghiên cứu sản xuất thành công Những sản phẩm dung dịch – gel nano bạc mang đến giải pháp cho ngành nông nghiệp 40 HIGHLEVEL CROWN 201 Nano đồng có khả khử khuẩn, khử nấm giúp trồng quang hợp tốt; nano carbon làm tăng khả sinh trưởng của Nano bạc tắm cho tôm giống, nano canxi, kẽm dùng loại phân vi lượng thức ăn chăn nuôi  Công nghệ thực phẩm Công nghệ nano làm thay đổi cách thức ăn món ăn hàng ngày  Các nhà khoa học tiến hành thử nghiệm thay đổi loại thực phẩm cấp độ nguyên tử phân tử, khiến loại thực phẩm thay đổi hương vị giàu dinh dưỡng Điều đồng nghĩa với việc thưởng thức món ăn với hương vị vô lạ mà giá trị dinh dưỡng cao nhờ công nghệ nano thực phẩm  Công nghệ nano giúp lưu trữ thực phẩm lâu nhiều lần cách tạo vật liệu đựng thực phẩm có khả diệt khuẩn Chúng ta có thể thấy nhiều loại tủ lạnh phủ lớp nano bạc bên để tiêu diệt vi khuẩn Thậm chí số loại hộp thực phẩm cao cấp phủ lớp bạc nano bên  Năng lượng: Các nhà khoa học trường Đại học Công nghệ Eindhoven đề xuất dự án phát triển pin lượng mặt trời với hiệu suất hoạt động 65% công nghệ nano   Các phim lượng mặt trời mỏng (loại III/V) có hiệu suất hoạt động khoảng 40%, nhiên giá thành cao dùng cho panel mặt trời vệ tinh Nếu gắn thêm hệ thống gương, độ tập trung ánh sáng tăng lên gấp 1000 lần, nhờ đó pin lượng có thể sử dụng cho thiết bị thu mặt đất với giá thành hợp lý  Trong thiết kế pin lượng mới, tế bào lượng tập hợp lại thành bó dây nano; thiết kế bó dây giúp liên kết subcell (vùng chuyển tiếp - junction) với Sau đó subcell có nhiệm vụ chuyển đổi màu của ánh sáng mặt trời thành điện Hiệu suất cao đạt của tế bào lượng mặt trời dạng dây nano 8,4% Tuy nhiên, thiết kế thêm 510 vùng chuyển tiếp, hiệu suất hoạt động của tế bào có thể lên tới 65% Ứng dụng số loại vật liệu nano tiêu biểu 41 HIGHLEVEL CROWN 201  Ứng dụng nano bạc:  Ứng dụng nano bạc thiết bị gia dụng Ứng dụng phân tử bạc (công nghệ Nano Silver) để khử khuẩn đồ dùng gia đình nhiều hãng sản xuất lựa chọn đảm bảo an toàn sức khoẻ Ion bạc sử dụng cho dụng cụ đựng thực phẩm lớp tráng phân tử bạc mỏng bề mặt của đồ dùng Lớp bạc chống lại xâm nhập tiêu diệt loại vi khuẩn Tất nhiên điều không có nghĩa thức ăn bảo vệ hoàn toàn 100% khỏi vi khuẩn sử dụng thiết bị Đối với thiết bị gia dụng lớn máy giặt máy khử độc thực phẩm thường sử dụng bạc lớn nguyên chất, có khu vực để riêng biệt điện phân dung dịch thành hàng tỉ ion bạc lần giặt/xả Chúng theo dòng nước bám vào bề mặt thực phẩm hay vải vóc để "tiêu diệt" vi khuẩn nấm mốc, ngăn ngừa xâm nhập trở lại sau nhiều ngày Những bạc có tuổi thọ lên đến 10 năm sử dụng liên tục Với tủ lạnh điều hòa, máy lọc khơng khí, nguyên lý hoạt động của công nghệ phân tử bạc ion bạc khơng điện phân máy giặt mà chúng khử trực tiếp khơng khí bị hút vào hệ thống lọc Hệ thống lọc không cho phép ion bạc ngồi mơi trường, chúng làm nhiệm vụ cô lập phân tử bụi vi khuẩn theo khơng khí vào trong, trả lại mơi trường (tủ lạnh hay phòng) khơng khí lành, có lợi cho sức khỏe giúp thực phẩm tươi ngon Ngồi số dòng tủ lạnh khơng sử dụng hệ thống lọc khí khử khuẩn, mà dùng lớp tráng ion bạc trực tiếp lên bề mặt bên tủ, có tác dụng diệt khuẩn vi khuẩn "va chạm" với bề mặt đó  Ứng dụng nano bạc sản suất hàng tiêu dùng Việc sản xuất mặt hàng tiêu dùng kim loại bạc nguyên chất phủ chúng bạc đắt Tuy nhiên, nghiên cứu phát rằng, pha nguyên liệu khác với hạt nano bạc phương pháp thích hợp để khai thác tính chất của bạc Các hạt nano siêu nhỏ thể tính chất khác biệt nổi bật so với nguyên liệu dạng macro Các hạt nano siêu nhỏ làm cho hạt có diện tích bề mặt lớn cân khối lượng của chúng Trường hợp bạc dạng hạt nano, cho phép chúng tương tác dễ dàng với hạt khác tăng hiệu quả kháng khuẩn Hiệu quả 42 HIGHLEVEL CROWN 201 lớn tới mức gam hạt nano bạc có thể tạo tính chất kháng khuẩn tới hàng trăm mét vuông chất Hiện nay, sản phẩm làm hạt nano bạc quan FDA, EPA của Mỹ, SIAA của Nhật Bản thức phê chuẩn Tất cả vi khuẩn sử dụng enzym lớp “phổi hóa học” để chuyển hóa oxy Các ion bạc phân hủy enzym ngăn chặn trình hút oxy Tác động làm chết tất cả vi khuẩn, tiêu diệt chúng vòng phút Các vi rút phát triển cách kí sinh tế bào sống khác đưa vào nhân để tái tạo nhân bản, tế bào bị bệnh Các ion bạc ngăn oxy đưa vào tế bào sản sinh vi rút chúng chết nghẹt thở Thuốc kháng sinh có thể dùng để tiêu diệt mầm bệnh hạt nano bạc công vi khuẩn vi rút ngày trở nên kháng lại điều trị thuốc Các hạt nano bạc tiêu diệt tất cả bệnh nhiễm nấm, vi khuẩn vi rút, kể cả chủng kháng kháng sinh Tuy nhiên, không phải loại thuốc kháng sinh có hiệu quả tất cả loại vi khuẩn Ngoài ra, nghiên cứu rằng, vi khuẩn khơng thể phát triển khả miễn dịch bạc Bạc xuất cách tự nhiên, không độc, khơng dị ứng, khơng tích tụ vơ hại cả động vật hoang dã môi trường Hiện nay, nhà sản xuất sản xuất hàng tiêu dùng sử dụng tính chất kháng khuẩn của hạt nano bạc tủ lạnh, điều hòa máy giặt Ngoài loại đồ chơi, quần áo, hộp đựng thực phẩm, chất tẩy quần áo sử dụng nano bạc Một số ứng dụng tiềm khác của hạt nano bạc xem xét áp dụng mô cấy sinh học, băng vết thương, v.v Ngồi ra, nano bạc ứng dụng sản xuất sợi nhân tạo dùng dệt vải, khăn quần áo có chức kháng khuẩn, chống hôi Trong lĩnh vực hóa học polimer để sản xuất PET, PP, PA, hại nhựa trộn chung vào hạt nhựa khơng chứa Nano bạc khác q trình sản xuất, kéo sợi Nano bạc không tẩm, phủ lên bề mặt mà đưa vào sản phẩm qua qui trình nóng chảy dùng sản xuất trải giường, khăn lau chén, bát, thảm trải nhà, túi bọc đệm giường, quần áo (tạp dề, vớ (tất), t-shirts … ) sản phẩm vệ sinh khác quần áo cho bệnh viện, quần áo bảo vệ, trang Ngồi ra, nano bạc dùng qui trình sản xuất khác sản xuất nhựa nhiệt dẻo, qui trình phun ép phận, bình chứa, chai…  Ứng dụng nano vàng 43 HIGHLEVEL CROWN 201 Lĩnh vực khác không phần ý nghĩa sinh học y học Các phân tử Nano vàng có đặc tính tự phát nhiệt tác dụng của xạ laser Đặc tính có thể sử dụng luân phiên hay bổ sung cho liệu pháp tia X chữa trị số bệnh ung thư Các nhà khoa học viện nghiên cứu Max-Planck nghiên cứu phá huỷ của mô khoẻ mạnh cách sử dụng viên thuốc trị ung thư bên khối u Để đưa chất vào vị trí, nhà khoa học tạo viên nhộng nhỏ với kích thước vài Nanomet Vỏ viên nhộng cấu tạo nhiều lớp polyme mỏng đặt lên nhau, cho phép chúng vượt qua dễ dàng lớp màng bên màng tế bào Trên bề mặt viên nhộng phân tử Nano sử dụng từ nguyên tử vàng bạc Khi hấp thụ vào tế bào khối u, viên nhộng di chuyển tia hồng ngoại Sức nóng đẩy phân tử vàng bạc di chuyển khiến viên nhộng vỡ phá vỡ kết cấu tế bào ác tính Hiện nghiên cứu chuột chứng minh tính hiệu quả của công nghệ Ở trạng thái phân tử Nano, vàng có khả cố định nguyên tử sinh học (kháng nguyên kháng thể) Vì vậy, phân tử vàng có thể sử dụng nhiều xét nghiệm sinh học hay chuẩn đoán y khoa  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng ống nano cacbon  Năng lượng: Sử dụng cacbon nano ống làm catot của pin Sử dụng silicon bọc ống nano carbon cực dương cho pin Li-ion có thể tăng công suất của pin Li-ion lên đến 10 lần Sử dụng làm chất xúc tác thay kim loại quý, bạch kim,… sử dụng pin Lithium – không khí có khả lưu trữ gấp 10 lần so với pin Lithium – ion, xúc tác tế bào nhiên liệu  Chăm sóc sức khỏe: Sử dụng ống nano carbon làm cảm biến nhúng dd gel; có thể tiêm da để theo dõi mức độ oxit nitric máu Cải thiện cấy ghép cách thêm vật liệu nano cacbon vào vật liệu cấy ghép Sử dụng chữa trị ung thư Khi ống nano kháng thể xâm nhập vào tế bào ung thu gắn chặt vào chúng, ống nano hấp thụ ánh sáng từ tia laser hồng ngoại, chúng bị tiêu hủy khối u kèm theo 44 HIGHLEVEL CROWN 201  Môi trường: Sản xuất vật liệu có khả hấp thụ dầu tràn biển với khối lượng gấp nhiều lần trọng lượng của nó Kết hợp với nano vàng để làm môi trường nước sau bị tràn dầu Sử dụng để sản xuất cảm biến dùng để phát loại hóa chất, hoạt động dựa phản ứng thay đổi của nano cacbon có mặt loại đó…  Ứng dụng vật liệu nano Graphene  Sản xuất chất xúc tác làm từ graphene pha tạp với coban có thể sử dụng để sản xuất hydro từ nước, có chi phí thấp thay cho chất xúc tác dựa platimum  Việc sử dụng graphene thay indium sản xuất hình OLED giúp tiết kiệm chi phí, loại bỏ việc sử dụng kim loại, có thể làm cho thiết bị dễ dàng để tái chế  Pin sử dụng graphene làm bề mặt của anode giúp giúp ngắn thời gian sạc pin so với pin lithium ion thong thường  Lưu trữ hydro cho tế bào nhiên liệu xe: dùng lớp graphene để tăng lượng liên kết hydro với bề mặt graphene bồn chứa nhiên liệu, kết quả khả lưu trữ hydro cao hơn, đó thùng nhiên liệu trọng lượng nhẹ  Một cảm biến hình thành cách gắn phân tử huỳnh quang lên DNA sợi đơn sau đó gắn DNA lên graphene Khi DNA sợi đơn giống hệt kết hợp với sợi graphene tạo sợi ADN kép ta có thể phát DNA giống cho bệnh đặc biệt mẫu  Ra cường cho vật liệu composite…  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng Nanocomposites  Đẩy nhanh trình hồi phục cho xương bị gãy Các nhà nghiên cứu tăng trưởng của xương thay đẩy lên nanocomposite 45 HIGHLEVEL CROWN 201 ống đặt vào loại giàn giáo có định hướng phát triển của xương thay  Sản xuất vật liệu có vừa có tính đàn hồi tốt, chịu lực cao trọng lượng tương đối nhẹ  Làm cảm biết sử dụng cánh cối xay gió để đánh giá tác động của gió lên cối xay gió cho phép báo động cối xay gió ngừng hoạt động trước thiệt hại mức xảy  Kết hợp với hạt nano từ tính hạt nano huỳnh quang sử dụng chuẩn đoán điều trị ung thư  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng sợi nano  Sử dụng sợi nano theo dõi tế bào ung thư cá nhân lưu thông dòng máu Họ sử dụng sợi nano phủ kháng thể bám vào tế bào ung thư, bẫy tế bào ung thư để phân tích  Các sợi nano có thể kích thích sản xuất sụn khớp bị hư hỏng  Sử dụng sợi nano carbon làm điện cực pin lithium ion, giúp khả lưu trữ tăng bốn lần so với pin lithium ion  Chống cháy cho đồ nội thất cách phủ lớp sợi nano cacbon  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng hạt nano:  Ứng dụng hạt nano y học Việc sử dụng hạt nano mixen polyme để phân phối thuốc đến khối u Việc sử dụng polymer bọc hạt nano oxit sắt để phá vỡ cụm vi khuẩn, có thể cho phép điều trị hiệu quả bệnh nhiễm khuẩn mãn tính Sự thay đởi bề mặt của hạt nano protein chứng minh ảnh hưởng đến khả của hạt nano kích thích phản ứng miễn dịch Các nhà nghiên cứu nghĩ hạt nano có thể sử dụng loại vắc-xin Sử dụng loại thuốc hóa trị gắn kim cương nano để điều trị u não…  Ứng dụng sản xuất vật liệu: 46 HIGHLEVEL CROWN 201 Hạt nano gốm silic cacbua hạt nano phân tán magiê sản xuất loại vật liệu nhẹ chịu lực tốt Hạt nano silicat có thể sử dụng để cung cấp rào cân khí (ví dụ oxy), độ ẩm chất hút ẩm sử dụng cho bao bì Điều có thể làm chậm q trình hư hay bị khơ thực phẩm Hạt nano Kẽm oxit có thể phân tán sơn công nghiệp để bảo vệ gỗ, nhựa, dệt may tránh tiếp xúc với tia UV Bạc hạt nano vải sử dụng để diệt vi khuẩn  Môi trường: Sử dụng quang xúc tác nano vonfram đồng oxit để phá vỡ dầu thành hợp chất phân hủy sinh học Các hạt nano mạng lưới cung cấp diện tích bề mặt cao cho phản ứng, kích hoạt ánh sáng mặt trời có thể làm việc nước, làm cho chúng hữu ích để làm dầu tràn Các hạt nano vàng nhúng oxit mangan xốp chất xúc tác nhiệt độ phòng để phân hủy chất ô nhiễm hữu dễ bay khơng khí Sắt nano sử dụng để làm ô nhiễm carbon tetrachloride nước ngầm Sắt oxit hạt nano sử dụng để làm asen từ nước giếng khoan  Năng lượng điện tử Hạt nano gọi nanotetrapods studded với hạt nano carbon để phát triển điện cực chi phí thấp cho tế bào nhiên liệu Điện cực có thể thay cho bạch kim đắt tiền cần thiết cho chất xúc tác pin nhiên liệu Mực hạt nano bạc sử dụng để tạo thành đường dẫn cần thiết bảng mạch Một lớp hạt nano paladi sử dụng cảm biến khí hydro Silicon hạt nano lớp phủ cực dương của pin lithium-ion có thể làm tăng lượng pin giảm thời gian sạc  Ứng dụng vật liệu nano sử dụng dây nano:  Môi trường 47 HIGHLEVEL CROWN 201 Sử dụng dây nano clorua bạc xúc tác quang để phân hủy phân tử hữu nước ô nhiễm Sử dụng lọc điện gồm dây nano bạc, ống nano carbon để diệt vi khuẩn nước Sử dụng thảm dây nano để hấp thụ dầu  Điện tử: Sử dụng điện cực làm từ dây nano cho phép hình phẳng linh hoạt mỏng so với hình phẳng Sử dụng dây nano để xây dựng transistor mà không cần mối nối pn Sử dụng dây nano làm hợp kim của sắt niken để tạo thiết bị nhớ lớn Bằng cách áp dụng phần từ hóa dọc theo chiều dài của dây Như phần từ hóa di chuyển dọc theo dây, liệu đọc cảm biến tĩnh Phương pháp gọi nhớ racetrack Sử dụng dây nano bạc nhúng polyme để làm cho lớp dẫn điện có thể uốn cong, mà không làm hỏng dây dẫn  Ứng dụng của nano TiO2  Đặc tính quang xúc tác: Chất xúc tác chất có tác dụng làm giảm lượng kích hoạt của phản ứng hố học không bị sau phản ứng Nếu q trình xúc tác kích thích ánh sáng gọi quang xúc tác Chất có tính kích hoạt phản ứng hố học chiếu sáng gọi chất quang xúc tác Nhiều hợp chất bán dẫn TiO 2, ZnO, In2O3 có tính quang xúc tác, nano TiO2 vật liệu quang xúc tác tiêu biểu: + Khi chiếu ánh sáng, nano TiO2 trở thành chất oxy hoá khử mạnh số chất biết (gấp 1,5 lần ozôn, gấp lần clo - chất thông dụng dùng xử lý môi trường) Điều tạo cho vật liệu nhiều ứng dụng phong phú, đa dạng quý giá Nano TiO có thể phân huỷ chất độc hại bền vững điôxin, thuốc trừ sâu, benzen… số loại virus, vi khuẩn gây bệnh với hiệu suất cao so với phương pháp khác Dưới tác dụng của ánh sáng, nano TiO2 trở nên kỵ nước hay nước tuỳ thuộc vào công nghệ chế tạo Khả ứng dụng để tạo bề mặt tự tẩy rửa khơng cần hố chất 48 HIGHLEVEL CROWN 201 tác động học thiết bị làm lạnh không cần điện Khả quang xúc tác mạnh của nano TiO2 nghiên cứu ứng dụng pin nhiên liệu xử lý CO2 gây hiệu ứng nhà kính + Nano TiO2 kháng khuẩn chế phân huỷ, tác động vào vi sinh vật phân huỷ hợp chất hữu Vì vậy, nó tránh tượng “nhờn thuốc” công cụ hữu hiệu chống lại biến đổi gen của vi sinh vật gây bệnh + Nano TiO2 hoạt động theo chế xúc tác nên bản thân không bị tiêu hao, nghĩa đầu tư lần sử dụng lâu dài  Pin mặt trời điện hóa: Đây loại dụng cụ điện tử có khả biến đổi trực tiếp lượng mặt trời thành điện Khác với loại pin biết chế tạo từ vật liệu silic đắt tiền với công nghệ phức tạp, PQĐH hoạt động theo nguyên lý hoàn toàn khác, đó hạt nano tinh thể TiO2 sử dụng để chế tạo màng điện cực phát Do khả chuyển đổi lượng mặt trời thành điện cấu trúc xốp, thời gian sống của hạt tải cao tạo ưu điểm nổi bật của nano TiO2 việc chế tạo PQĐH Điểm đặc biệt cấu tạo của PQĐH đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp, dễ phổ cập rộng rã  Linh kiện điện tử: Với số điện môi cao, suốt, chiết suất cao (chỉ thua kim cương) nano TiO2 có nhiều ứng dụng độc đáo lĩnh vực quang điện tử, quang tử (photonics) điện tử học spin (spintronics) TiO2 sử dụng cổng cách điện transistor trường; làm detector đo xạ hạt nhân; cửa sổ đổi màu theo điều khiển của điện trường sử dụng làm lớp chống phản xạ giúp tăng cường hiệu suất của khuyếch đại quang bán dẫn TiO2 phù hợp cho việc chế tạo linh kiện thông tin quang cửa sổ quang học với tổn hao nhỏ 49