Hiện nay phƣơng phỏp húa siờu õm [16] đó đƣợc sử dụng rộng rói để tạo ra những chất mới với những tớnh chất đặc sắc. Húa siờu õm đƣợc ứng dụng để chế tạo rất nhiều loại vật liệu nano nhƣ vật liệu nano xốp, hạt nano, ống nano [13].
Húa siờu õm là một chuyờn ngành của húa học, trong đú, cỏc phản ứng húa học xảy ra dƣới tỏc dụng của súng siờu õm nhƣ một dạng xỳc tỏc. Súng siờu õm là súng dọc, là quỏ trỡnh truyền sự co lại và gión nở của chất lỏng. Tần số thƣờng sử dụng trong cỏc mỏy siờu õm là 20 kHz cao hơn ngƣỡng nhận biết của tai ngƣời (từ vài Hz đến 16 kHz). Khi súng siờu õm đi qua một chất lỏng, sự gión nở do siờu õm gõy ra ỏp suất õm trong chất lỏng kộo cỏc phõn tử chất lỏng ra xa nhau. Nếu cƣờng độ siờu õm đủ mạnh thỡ sự gión nở này sẽ tạo ra những lỗ hổng trong chất lỏng. Điều này xảy ra khi ỏp suất õm đú lớn hơn sức căng địa phƣơng của chất lỏng. Sức căng cực đại này lại phụ thuộc vào từng chất lỏng và tạp chất ở trong đú. Thụng thƣờng, đõy là một quỏ trỡnh phỏt triển mầm; tức là, nú xuất hiện tại cỏc điểm yếu tồn tại sẵn ở trong chất lỏng, nhƣ là những bọt khớ hoặc những tiểu bọt khớ tức thời cú trong chất lỏng sinh ra từ những quỏ trỡnh tạo lỗ hổng trƣớc đú. Phần lớn cỏc chất lỏng bị nhiễm bẩn bởi cỏc hạt nhỏ mà lỗ hổng cú thể xuất phỏt từ đú khi cú mặt của ỏp suất õm. Một khi đƣợc hỡnh thành, cỏc bọt khớ nhỏ bị chiếu siờu õm sẽ hấp thụ năng lƣợng từ súng siờu õm và phỏt triển lờn. Sự phỏt triển của cỏc lỗ hổng phụ thuộc vào cƣờng độ siờu õm. Khi cƣờng độ siờu õm cao, cỏc lỗ hổng nhỏ cú thể phỏt triển rất nhanh. Sự gión nở của cỏc lỗ hổng đủ nhanh trong nửa đầu chu kỡ của một chu kỡ súng siờu õm, nờn đến nửa sau chu kỡ thỡ nú khụng cú đủ thời gian để co lại nữa. Khi cƣờng độ siờu õm thấp hơn, cỏc lỗ hổng xuất hiện theo một quỏ trỡnh chậm hơn gọi là khuyếch tỏn chỉnh lƣu (hỡnh 2.3). Dƣới cỏc điều kiện này, kớch thƣớc của một lỗ hổng sẽ dao động theo cỏc chu kỡ gión nở và co lại. Trong khi dao động nhƣ thế lƣợng khớ hoặc hơi khuyếch tỏn vào hoặc ra khỏi lỗ hổng phụ thuộc vào diện tớch bề mặt. Diện tớch bề mặt sẽ lớn hơn trong quỏ trỡnh gión nở và nhỏ hơn trong
quỏ trỡnh co lại. Do đú, sự phỏt triển của lỗ hổng trong quỏ trỡnh gión nở sẽ lớn hơn trong quỏ trỡnh co lại. Sau nhiều chu kỡ siờu õm, lỗ hổng sẽ phỏt triển. Lỗ hổng cú thể phỏt triển đến một kớch thƣớc tới hạn mà tại kớch thƣớc đú lỗ hổng cú thể hấp thụ hiệu quả năng lƣợng của súng siờu õm. Kớch thƣớc này gọi là kớch thƣớc cộng hƣởng, nú phụ thuộc vào tần số của súng õm. Vớ dụ, với tần số 20 kHz, kớch thƣớc này khoảng 170 mm. Lỳc này, lỗ hổng cú thể phỏt triển rất nhanh trong một chu kỡ duy nhất của súng siờu õm. Một khi lỗ hổng đó phỏt triển quỏ mức, ngay cả trong trƣờng hợp cƣờng độ siờu õm thấp hay cao, nú sẽ khụng thể hấp thụ năng lƣợng siờu õm một cỏch cú hiệu quả đƣợc nữa. Và khi khụng cú năng lƣợng tiếp ứng, lỗ hổng khụng thể tồn tại lõu đƣợc. Chất lỏng ở xung quanh sẽ đổ vào và lỗ hổng bị suy sụp. Sự suy sụp của lỗ hổng tạo ra một mụi trƣờng đặc biệt cho cỏc phản ứng hoỏ học - cỏc điểm núng (hot spot). Những điều kiện đƣợc tạo thành trong những vựng này đó đƣợc xỏc định bằng thực nghiệm với nhiệt độ cỡ 5000K (xấp xỉ nhiệt độ bề mặt của mặt trời), ỏp suất 1000 atm và tốc độ tăng giảm nhiệt trờn 1010 K/s.
Ƣu điểm: Phƣơng phỏp này cú thời gian chế tạo mẫu nhanh, đơn giản, hiệu quả, rẻ tiền và cú thể chế tạo với số lƣợng lớn, rất phự hợp với điều kiện nghiờn cứu khoa học tại Việt Nam. Phƣơng phỏp càng thể hiện tớnh ƣu việt và thu hỳt đƣợc sự chỳ ý lớn trong chế tạo và nghiờn cứu vật liệu nano.
Hỡnh 2.3. Sự hỡnh thành và phỏt triển của lỗ hổng trong lũng chất lỏng dưới tỏc dụng của súng siờu õm
Hỡnh 2.4. Quy trỡnh chế tạo màng nano ZnO trờn màng dẫn trong suốt ZnO:In bằng phương phỏp húa siờu õm