Có hai phƣơng pháp để tạo vật liệu nano, phƣơng pháp từ dƣới lên và phƣơng pháp từ trên xuống. Phƣơng pháp từ dƣới lên là tạo hạt nano từ các ion hoặc các nguyên tử kết hợp lại với nhau. Phƣơng pháp từ trên xuống là phƣơng pháp tạo vật liệu nano từ vật liệu khối ban đầu.
Đối với hạt nano kim loại nhƣ hạt nano vàng, bạc, bạch kim,... thì phƣơng pháp thƣờng đƣợc áp dụng là phƣơng pháp từ dƣới lên. Nguyên tắc là khử các ion kim loại
Chương 3 : Kết quả & bàn luận
nhƣ Ag , Au để tạo thành các nguyên tử Ag và Au. Các nguyên tử sẽ liên kết với nhau tạo ra hạt nano. Các phƣơng pháp từ trên xuống ít đƣợc dùng hơn nhƣng thời gian gần đây đã có những bƣớc tiến trong việc nghiên cứu theo phƣơng pháp này.
Phương pháp ăn mòn laser
Đây là phƣơng pháp từ trên xuống. Vật liệu ban đầu là một tấm bạc đƣợc đặt trong một dung dịch có chứa một chất hoạt hóa bề mặt. Một chùm Laser xung có bƣớc sóng 532 nm, độ rộng xung là 10 ns, tần số 10 Hz, năng lƣợng mỗi xung là 90 mJ, đƣờng kính vùng kim loại bị tác dụng từ 1-3 mm. Dƣới tác dụng của chùm laser xung, các hạt nano có kích thƣớc khoảng 10 nm đƣợc hình thành và đƣợc bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt CnH2n+1SO4Na với n = 8, 10, 12, 14 với nồng độ từ 0,001 đến 0,1 M.
Phương pháp khử hóa học
Phƣơng pháp khử hóa học là dùng các tác nhân hóa học để khử ion kim loại thành kim loại. Thông thƣờng các tác nhân hóa học ở dạng dung dịch lỏng nên còn gọi là phƣơng pháp hóa ƣớt. Đây là phƣơng pháp từ dƣới lên. Dung dịch ban đầu có chứa các muối của các kim loại nhƣ HAuCl4, H2PtC16, AgNO3. Tác nhân khử ion kim loại Ag+, Au+ thành Ag0, Au0 ở đây là các chất hóa học nhƣ Citric acid, vitamin C, Sodium Borohydride NaBH4, Ethanol (cồn), Ethylene Glycol (phƣơng pháp sử dụng các nhóm rƣợu đa chức nhƣ thế này còn có một cái tên khác là phƣơng pháp polyol). Để các hạt phân tán tốt trong dung môi mà không bị kết tụ thành đám, ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt các hạt nano có cùng điện tích và đẩy nhau hoặc dùng phƣơng pháp bao bọc chất hoạt hóa bề mặt. Phƣơng pháp tĩnh điện đơn giản nhƣng bị giới hạn bởi một số chất khử. Phƣơng pháp bao phủ phức tạp nhƣng vạn năng hơn, hơn nữa phƣơng pháp này có thể làm cho bề mặt hạt nano có các tính chất cần thiết cho các ứng dụng. Các hạt nano Ag, Au, Pt, Pd, Rh với kích thƣớc từ 10 đến 100 nm có thể đƣợc chế tạo từ phƣơng pháp này.
Phương pháp khử vật lí
Phƣơng khử vật lí dùng các tác nhân vật lí nhƣ điện tử, sóng điện từ năng lƣợng cao nhƣ tia gamma, tia tử ngoại, tia laser khử ion kim loại thành kim loại. Dƣới tác dụng của các tác nhân vật lí, có nhiều quá trình biến đổi của dung môi và các phụ gia trong dung môi để sinh ra các gốc hóa học có tác dụng khử ion thành kim loại. Ví dụ, ngƣời ta dùng chùm laser xung có bƣớc sóng 500 nm, độ dài xung 6 ns, tần số 10 Hz,
Hình1.24 Phương pháp Top-down & Bottom-up
Chương 3 : Kết quả & bàn luận
công suất 12-14 mJ chiếu vào dung dịch có chứa AgNO3 nhƣ là nguồn ion kim loại và Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) nhƣ là chất hoạt hóa bề mặt để thu đƣợc hạt nano bạc.
Phương pháp khử hóa lí
Đây là phƣơng pháp trung gian giữa hóa học và vật lí. Nguyên lí là dùng phƣơng pháp điện phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano. Phƣơng pháp điện phân thông thƣờng chỉ có thể tạo đƣợc màng mỏng kim loại. Trƣớc khi xảy ra sự hình thành màng, các nguyên tử kim loại sau khi đƣợc điện hóa sẽ tạo các hạt nano bàm lên điện cực âm. Lúc này ngƣời ta tác dụng một xung siêu âm đồng bộ với xung điện phân thì hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện cực và đi vào dung dịch.
Phương pháp khử sinh học
Dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại. Ngƣời ta cấy vi khuẩn MKY3 vào trong dung dịch có chứa ion bạc để thu đƣợc hạt nano bạc. Phƣơng pháp này đơn giản, thân thiện với môi trƣờng và có thể tạo hạt với số lƣợng lớn.