V. CÔNG NGHỆ NANO
5.1. Các cảm biến được tăng cường tính năng bởi CNNN
Một lĩnh vực mà CNNN đã dành được chỗ đứng để đem lại những tính chất mới, đó là công nghệ cảm biến. Do chúng ta hiện nay đã có khả năng chế tạo được các cơ cấu ở phạm vi kích thước vài phân tử, nên những phương pháp mới để cảm biến và phát hiện đã được tăng cường lên những mức độ chưa từng đạt được trước đây, như độ nhạy cảm, được lựa chọn hay khả năng phát hiện các quy trình hoặc sự việc mà trước đây không thể thực hiện được.
Hiện trạng
Hiện tại, có một vài công nghệ cảm biến được tạo khả năng bởi CNNN đang được thương mại. Ví dụ, hệ thống phát hiện của công ty Smiths Detection. Đây là thiết bị cầm tay, có khả năng đào tạo, trong đó sử dụng các mạng vật liệu được cấu trúc ở cấp nano ở dạng ma trận sợi polyme, để phát hiện các chất khác nhau cần quan tâm. Tuy nhiên, ngày càng có thêm nhiều phòng thí nghiệm trên khắp thế giới bắt đầu khai thác những tiến bộ của CNNN để hoàn thiện các công nghệ cảm biến hoá chất và sinh học.
Sự tăng trưởng này đã đem lại một loạt các sản phẩm đang nổi lên, được tạo khả năng bởi CNNN, mặc dù vẫn còn ở giai đoạn thí nghiệm hoặc thử nghiệm, nhưng có tiềm năng to lớn trong việc giúp giảm kích thước, giảm khối lượng mẫu cần thiết để thử, giảm thời gian phân tích sinh hoá. Các cảm biến này dựa vào các CNNN đang nổi lên, ví dụ các hạt kim loại chức năng, các dây nano và ống nano chức năng, các vật liệu vĩ mô có các chi tiết hoặc được xử lý bề mặt ở cấp nano và các hệ thống cơ học được cấu trúc ở cấp nano. Tất cả các kỹ thuật này dựa vào những thay đổi có thể đo lường được ở các tính chất cơ bản của vật liệu, hệ thống vật liệu xảy ra bởi các mối tương tác mà có thể phát hiện ra nhờ các đặc tính ở cấp nano của chúng.
Triển vọng tới năm 2020
Tới năm 2020, một số CNNN đã nổi lên ở đầu thế kỷ 21 sẽ có thể được kết hợp vào các sản phẩm, ứng dụng thương mại. Sẽ có một loạt các cảm biến giá rẻ và dễ dàng tích hợp được vào các toà nhà và kết cấu hạ tầng. Tương tự như việc sử dụng camera video để giám sát vật chất, các cảm biến sinh hoá sẽ bắt đầu được kết hợp vào các công nghệ giám sát và truyền thông khác để tăng cường khả năng phát hiện các mối nguy cơ có thể xảy ra. Ở một số trường hợp, các hệ thống cảm biến này có thể được tích hợp vào trong các thiết bị giám sát, truyền thông hiện có (chẳng hạn như camera video, cảm biến chuyển động, điện thoại). Ví dụ, các toà nhà hoặc cấu trúc tương lai được coi là có độ rủi ro đặc biệt cao sẽ được xây dựng với những hệ thống giám sát được tăng cường, trong đó kết hợp camera và các cảm biến sinh hoá mà chỉ cần rất ít sự can thiệp của con người. Nhiều hệ thống này sẽ được thiết kế để có khả năng theo dõi một loạt các tác nhân cần quan tâm và cung cấp kết quả theo
từng phút. Những ứng dụng tiềm năng khác của hệ thống cảm biến được tăng cường tính năng bởi CNNN bao gồm mặt tiền của các toà nhà, hệ thống kiểm soát ôtô, thiết bị an toàn trong nhà như để phát hiện khói hoặc cacbon monoxyt.
Các tiến bộ trong tương lai của các cảm biến làm việc lâu dài, không cần chăm sóc và các sàn cảm biến đòi hỏi phải có những cải thiện lớn về nguồn điện cung cấp (quản lý và năng lực), cũng như việc xử lý chất khí và chất lỏng cho các hệ thống vi xét nghiệm. Đối với những chức năng liên quan đến những rủi ro cao và an ninh quốc gia (như tác chiến quân sự, ứng phó khẩn cấp), thì những cảm biến được mang trên người sẽ trở thành bình thường và được tích hợp vào sàn truyền thông nối mạng. 15 năm tới cũng sẽ được chứng kiến sự hoàn thiện tiếp theo về độ nhạy cảm và độ lựa chọn sinh hoá ở toàn bộ các sàn cảm biến.
Các hàm ý xã hội và các ứng dụng
Ở phần lớn các trường hợp, các cảm biến sẽ được tích hợp hoặc lắp vào các hệ thống giám sát và theo dõi hiện có, bởi vậy phạm vi giám sát có thể không chịu ảnh hưởng bởi các cảm biến, mà chỉ được tăng cường thêm về chiều sâu của các thông tin thu nhận được. Các thiết bị phát hiện sinh hoá cá nhân được nối mạng sẽ có khả năng sử dụng đại trà chỉ để phục vụ vấn đề an ninh quốc gia và trong tác chiến quân sự, đặc biệt là cho lực lượng làm nhiệm vụ ứng phó khẩn cấp. Trừ trường hợp xây ra thảm hoạ lớn liên quan đến hoá chất hoặc sinh học, còn nếu bình thường thì việc sử dụng đại trà các thiết bị cá nhân để phát hiện các tác nhân sinh hoá thì ít có khả năng xảy ra. Tuy nhiên, có bằng chứng cho thấy là các thiết bị truyền thông trong tương lai (chẳng hạn như điện thoại di động) có thể sẽ được tích hợp số lượng cảm biến ngày càng tăng.