III. Cỏc lĩnh vực ứng dụng và tiềm năng của khoa học-cụng nghệ nano 3.1 Cỏc lĩnh vực ứng dụng của khoa học-cụng nghệ nano
3.2.2. Tiềm năng của khoa học-cụng nghệ nano trong cụng cuộc giảm đúi nghốo toàn cầu
toàn cầu
Viện Nanotech Foresight, một cơ quan chuyờn về lĩnh vực CNNN được thành lập năm 1986 của Mỹ, đó xỏc định những nhiệm vụ tổng thể của CNNN đối với thế giới trong giai đoạn hiện nay, gồm:
- Đỏp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu bằng những giải phỏp sạch, - Cung cấp nước sạch cho toàn cầu,
- Tăng sức khoẻ và tuổi thọ cho con người, - Tối đa hoỏ sản xuất nụng nghiệp,
- Làm cho cụng nghệ thụng tin cú mặt ở mọi nơi, - Tạo điều kiện để phỏt triển hiểu biết về vũ trụ.
Nhưng bờn cạnh đú, khoa học và CNNN cũn là một cụng cụ hữu hiệu để giải quyết một nhiệm vụ quan trọng, cấp bỏch nhất của thế giới. Đú là làm giảm nạn đúi nghốo mà hơn 5 tỷ người sống ở những nước nghốo đang phải đối mặt. Cỏc nhà khoa học cho rằng, hầu hết cỏc làn súng cụng nghệ đều làm tăng khoảng cỏch giữa cỏc nước giàu với cỏc nước nghốo, nhưng việc khai thỏc CNNN lại là một cơ hội để thu hẹp khoảng cỏch này. ứng dụng CNNN cú tiềm năng rất lớn để cải tiến những tiờu chuẩn sống cơ bản của những người nghốo.
Bản Bỏo cỏo về Phỏt triển Con người năm 2001 của Chương trỡnh Phỏt triển Liờn hiệp quốc (LHQ) đó minh hoạ rừ ràng vai trũ làm giảm tỷ lệ tử vong và cải thiện đời sống con người của KH&CN trong giai đoạn 1960-1990, nhưng khụng nhấn mạnh đặc biệt tới vai trũ của CNNN. Trong một bản bỏo cỏo mới được cụng bố vào đầu năm 2005, Lực lượng đặc nhiệm về Khoa học, Cụng nghệ và Đổi mới của LHQ (một bộ phận được thành lập để hỗ trợ cho cỏc cơ quan của LHQ nhằm thực hiện được cỏc Mục tiờu Phỏt triển Thiờn niờn kỷ của LHQ) đó nờu bật tiềm năng to lớn của CNNN đối với sự phỏt triển bền vững.
Vậy cộng đồng khoa học quốc tế cú thể làm gỡ để hỗ trợ cho việc ứng dụng CNNN ở cỏc nước nghốo? Năm 2002, Cỏc Viện Y học Quốc gia (Mỹ) đó khỏi quỏt hoỏ một Lộ trỡnh nghiờn cứu y học để xỏc định những phương hướng trong nghiờn cứu y-sinh và chỉ ra y học nano là một trong những lĩnh vực hứa hẹn giải quyết những vấn đề mà cỏc nước nghốo đang phải đối mặt. Một số nhà khoa học từ Trung tõm Đạo đức Sinh
học của trường Đại học Toronto và Chương trỡnh Hệ gen và Y tế Toàn cầu Canađa, đó tiến hành một chương trỡnh đỏnh giỏ tiềm năng sử dụng cỏc ứng dụng của CNNN để thực hiện 8 Mục tiờu Phỏt triển Thiờn niờn kỷ của LHQ bằng cỏc phương phỏp khoa học và đó rỳt ra được kết luận thể hiện ở bảng 5. Trong đú, 8 mục tiờu Phỏt triển Thiờn niờn kỷ là:
I - Xoỏ đúi và giảm nghốo; II - Phổ cập giỏo dục;
III- Đẩy mạnh bỡnh đẳng giới và trao quyền cho phụ nữ; IV - Giảm tỉ lệ tử vong ở trẻ em;
V - Tăng cường sức khoẻ cho bà mẹ;
VI - Chống lại HIV/AIDS, sốt rột và cỏc bệnh khỏc; VII - Đảm bảo mụi trường bền vững;
VIII - Xõy dựng quan hệ đối tỏc toàn cầu để phỏt triển.
Bảng 5: Cỏc ứng dụng CNNN phục vụ Tỏm Mục tiờu Phỏt triển Thiờn niờn kỷ
Cỏc ứng dụng của CNNN Vớ dụ Mục tiờu Phỏt triển Thiờn niờn kỷ tương ứng Tàng trữ, sản xuất và chuyển hoỏ năng lượng
- Cỏc hệ thống tớch trữ hyđrụ mới dựa trờn cỏc ống nano cỏcbon và cỏc vật liệu nano cú trọng lượng nhẹ
- Cỏc pin quang điện và cỏc thiết bị phỏt sỏng vụ cơ dựa trờn cỏc chấm lượng tử.
Cỏc ống nano cỏcbon ở cỏc lớp vỏ màng composit dựng cho pin mặt trời.
Cỏc chất xỳc tỏc nano để sản xuất hyđrụ.
Cỏc màng mụ phỏng sinh học lai ghộp protein-polime.
VII
Nõng cao sản lượng nụng nghiệp
- Cỏc zeolit xốp nano dựng để cung cấp chậm, hiệu quả nước và phõn bún cho cõy trồng, chất dinh dưỡng, thuốc cho vật nuụi,
- Cỏc viờn nang nano để cung cấp thuốc diệt cỏ,
- Cỏc cảm biến nano để giỏm sỏt chất lượng đất và cõy trồng, - Nam chõm nano để loại trừ chất gõy ụ nhiễm đất.
I, IV, V, VII
Xử lý và làm sạch nước
- Màng nano để làm sạch nước, khử muối và giải độc,
- Cỏc cảm biến nano để phỏt hiện ra chất gõy ụ nhiễm và mầm bệnh,
- Cỏc zeolit xốp nano, cỏc polime xốp nano và cỏc loại đất sột dựng để làm sạch nước,
- Cỏc hạt nano từ tớnh dựng để xử lý và làm sạch nước, - Cỏc hạt TiO2 dựng để làm thoỏi hoỏ cỏc chất gõy ụ nhiễm nước.
Kiểm tra và chẩn đoỏn bệnh
- Phũng thớ nghiệm trờn chip.
- Cỏc dóy cảm ứng nano dựa trờn ống nano cỏcbon. - Cỏc chấm lượng tử dựng để chẩn đoỏn bệnh. - Cỏc hạt nano từ tớnh dựng làm cảm biến nano.
- Cỏc liờn hợp dendrimer (polime tầng) khỏng thể điều trị HIV-1 và ung thư.
- Cỏc cảm biến nano dõy nano và đai nano để chẩn đoỏn bệnh. - Cỏc hạt nano dựng làm chất nõng cao chất lượng chụp hỡnh trong y học.
IV,V,VII
Cỏc hệ thống cung cấp thuốc
- Cỏc viờn nang nano, cỏc liposome (hạt mỡ), cỏc dendrimer, cỏc quả búng buckyball, cỏc hạt nano sinh học từ tớnh và cỏc loại đất sột để dựng cho cỏc hệ thống cung cấp thuốc lõu dài và từ từ.
IV,V,VI
Tớch trữ và chế biến Thực phẩm
- Cỏc nano composit dựng cho cỏc lớp màng phủ dẻo được sử dụng để bao gúi thực phẩm.
- Cỏc nhũ tương nano chống vi trựng sử dụng cho cỏc ứng dụng khử độc ở cỏc dụng cụ thực phẩm, đúng gúi thực phẩm hoặc ở thực phẩm.
- Cỏc cảm biến sinh học phỏt hiện khỏng nguyờn dựa trờn CNNN để xỏc định được cỏc chất nhiễm bệnh. I, IV, V ễ nhiễm khụng khớ và làm trong sạch khụng khớ
- Quỏ trỡnh thoỏi hoỏ xỳc tỏc quang học dựa trờn cỏc hạt nano TiO2 cỏc chất ụ nhiễm khụng khớ ở cỏc hệ thống tự làm sạch. - Cỏc chất xỳc tỏc nano dựng cho cỏc bộ biến đổi xỳc tỏc hiệu quả hơn, rẻ hơn và được kiểm soỏt hơn
- Cỏc cảm biến nano để phỏt hiện ra cỏc chất độc và rũ rỉ cỏc chất độc.
- Cỏc thiết bị nano tỏch khớ.
IV, V, VII
Xõy dựng - Cỏc cấu trỳc nano phõn tử để tạo ra nhựa đường và bờ tụng cứng hơn chống thấm nước.
- Cỏc vật liệu nano chịu nhiệt để ngăn ngừa tia cực tớm và bức xạ hồng ngoại.
- Cỏc vật liệu nano làm vỏ bọc bền và rẻ hơn, cỏc bề mặt, cỏc lớp bọc, cỏc loại keo, bờ tụng và chất ngăn ỏnh sỏng, nhiệt.
- Cỏc bề mặt tự làm sạch (vớ dụ như cửa sổ, gương, toa-lột) với cỏc lớp phủ hoạt tớnh sinh học.
VII
Giỏm sỏt sức khoẻ
- Cỏc ống nano và cỏc hạt nano sử dụng cho cỏc cảm biến đường, CO2 và Cholesterol và cho việc giỏm sỏt sức khoẻ tại nhà.
IV, V, VI
Kiểm soỏt và phỏt hiện sinh vật gõy hại
- Cỏc cảm biến nano để phỏt hiện sinh vật gõy hại.
- Cỏc hạt nano sử dụng cho cỏc loại thuốc trừ sõu bọ, cụn trựng gõy hại.
IV, V, VI
Những kết luận của cụng trỡnh nghiờn cứu này là một định hướng rất bổ ớch đối với những nước nghốo để hoạch định phỏt triển CNNN theo những hướng thiết thực nhất phự hợp với hiện trạng của đất nước. Hiện nay, trờn thế giới chỉ mới cú cỏc chất cú cấu
trỳc nano được sử dụng để xõy dựng nờn thế hệ tiếp theo của tế bào năng lượng mặt trời và tế bào nhiờn liệu hyđrụ. Cỏc nhà khoa học đang nghiờn cứu sử dụng CNNN để phỏt triển phương phỏp dự trữ hyđrụ. Hệ thống dự trữ hyđrụ phự hợp cú nghĩa là sẽ cú năng lượng thay thế sạch hơn cho những nước vẫn phụ thuộc vào nhiờn liệu hoỏ thạch. Mặt khỏc, cỏc nhà khoa học cũng phỏt triển ứng dụng CNNN để cải thiện độ phỡ nhiờu của đất và sản lượng cõy trồng, cỏc bộ cảm biến nano cú thể giỏm sỏt tỡnh hỡnh cõy trồng vật nuụi và cỏc chất từ nano cú thể loại bỏ những chất gõy ụ nhiễm cho đất. Cũng nhờ vào CNNN, cỏc nhõn viờn y tế cú thể xột nghiệm mỏu bằng một mẩu nhựa nhỏ bằng đồng xu. Tương tự, nếu sử dụng tiến bộ của CNNN cú thể thực hiện chẩn đoỏn bệnh chỉ trong vài phỳt và rỳt ngắn thời gian cũng như chi phớ xột nghiệm cỏc bệnh truyền nhiễm như sốt rột và HIV/AIDS. CNNN cũng cú vai trũ rất lớn trong việc xử lý nước. Hiện nay, 1/6 dõn số toàn cầu khụng cú nước sạch, hơn 1/3 người dõn ở những vựng nụng thụn chõu Phi, chõu ỏ và chõu Mỹ La tinh khụng cú nước sạch và hàng năm cú hai triệu trẻ em chết vỡ bị những bệnh phỏt sinh do nước bẩn. Trong khi đú, màng và ống nano là những hệ thống rất rẻ, dễ di chuyển và cú thể lọc, giải độc và khử muối trong nước hiệu quả hơn phương phỏp lọc bằng vi khuẩn và vi rỳt thụng thường. Chớnh vỡ vậy, cỏc nhà nghiờn cứu đang tỡm cỏch phỏt triển phương phỏp sản xuất hàng loạt cỏc ống lọc bằng nano cỏcbon nhằm nõng cao chất lượng nước. Như vậy, với khả năng tạo ra những ứng dụng thiết thực nhất đối với đời sống của con người, CNNN sẽ cú vai trũ rất lớn để cải thiện cuộc sống của người dõn, giải quyết những vấn đề nan giải nhất mà nhõn loại đang phải đối mặt.