1.4.1.Các phương pháp điều chế nano
Vật liệu nano đƣợc chế tạo bằng hai phƣơng pháp chính là phƣơng pháp từ
trên xuống (Top - down) và phƣơng pháp từ dƣới lên (Bottom - up) nhƣ mô phỏng ở hình 1.6. Trong đó, phƣơng pháp từ trên xuống (Top - down) là phƣơng pháp tạo kích thƣớc hạt nano từ những hạt có kích thƣớc lớn hơn còn phƣơng pháp từ dƣới lên là phƣơng pháp hình thành hạt nano từ các phân tử [40].
- Phương pháp từ trên xuống (Top - down):có ƣu điểm là đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả có thể chế tạo đƣợc một lƣợng lớn vật liệu nhƣng tính đồng nhất của vật liệu không cao. Trong phƣơng pháp này, việc nghiền hoặc phá vỡ vật liệu từ kích thƣớc to đến kích thƣớc nhỏ dần bằng máy nghiền cho đến kích thƣớc nano và cuối cùng ta thu đƣợc vật liệu nano không chiều (hạt nano). Ngoài ra, tuỳ theo các mục đích khác
ngƣời ta có thể sử dụng các phƣơng pháp tƣơng tự để tạo ra vật liệu ở dạng lớp hoặc dạng có kích thƣớc nano.
- Phương pháp Bottom - up: là phƣơng pháp tạo thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion. Đây là phƣơng pháp đƣợc quan tâm phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh động và chất lƣợng sản phẩm cuối cùng. Phần lớn các vật liệu nano mà chúng ta dùng hiện nay đều đi từ phƣơng pháp này. Phƣơng pháp từdƣới lên có thể là phƣơng pháp vật lý, hóa học hoặc kết hợp cả hai phƣơng pháp hóa - lý.
Hình 1.6. Sơ đồ mô phỏng hai phương pháp điều chế vật liệu kích thước nano
+ Phƣơng pháp vật lý tạo ra vật liệu nano từ nguyên tử hoặc quá trình chuyển pha. Nguyên tử để hình thành vật liệu nano đƣợc tạo ra từ quá trình vật lý nhƣ: bốc bay nhiệt (đốt, phóng điện hồ quang....) , quá trình chuyển pha: vật liệu đƣợc nung nóng rồi làm nguội với tốc độ nhanh để thu đƣợc trạng thái vô định hình, xử lý nhiệt để xảy ra chuyển pha vô định hình thành tinh thể (kết tinh) có kích thƣớc nano. Phƣơng pháp vật lý thƣờng để tạo ra các hạt nano , màng nano ...
+ Phƣơng pháp hóa học: là phƣơng pháp tạo vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion. Phƣơng pháp này rất đa dạng, tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà ngƣời ta thay đổi kỹ thuật chế tạo vật liệu cho phù hợp. Trong phƣơng pháp này có thể hình thành vật liệu từ pha lỏng (kết tủa, sol - gel) và từ pha khí (nhiệt phân), hoặc cũng có thể tạo ra các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano.
- Phƣơng pháp kết hợp là việc tạo vật liệu nano dựa trên các nguyên tắc vật lý và hóa học nhƣ điện phân, ngƣng tụ từ pha khí