Công nghệ Nano và một số ứng dụng

Ngày nay, công nghệ nano đã trở nên phổ biến, là ngành công nghệ cao đang được quan tâm nghiên cứu, phát triển và có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực: sinh học, y tế, hoá học, môi trường, điện - điện tử, vật liệu mới... Trong ngành Điện tử viễn thông, công nghệ nano đã mở ra cuộc cách mạng trong công nghệ bán dẫn và đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực sản xuất vi mạch, IC, cáp quang...Bài báo sẽ đề cập sơ lược về công nghệ nano và một số......
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ Nano và một số ứng dụng LÜnh vùc C«ng nghÖ th«ng tin C«ng nghÖ nano vµ mét sè øng dông KS.§Æng Hoµi B¾c Khoa Kü thuËt§iÖn tö 1Tãm t¾t: Ngµy nay, c«ng nghÖ nano ®· trë nªn phæ biÕn, lµ ngµnh c«ng nghÖcao ®ang ®îc quan t©m nghiªn cøu, ph¸t triÓn vµ cã nhiÒu øng dông thùc tiÔntrong c¸c lÜnh vùc: sinh häc, y tÕ, ho¸ häc, m«i tr êng, ®iÖn - ®iÖn tö, vËt liÖumíi... Trong ngµnh §iÖn tö viÔn th«ng, c«ng nghÖ nano ®· më ra cuéc c¸ch m¹ngtrong c«ng nghÖ b¸n dÉn vµ ®ãng vai trß quan träng trong lÜnh vùc s¶n xuÊtvi m¹ch, IC, c¸p quang...Bµi b¸o sÏ ®Ò cËp s¬ l îc vÒ c«ng nghÖ nano vµ mét sèøng dông liªn quan.1. S¬ lîc vÒ c«ng nghÖ nano C«ng nghÖ nan« lµ tËp hîp c¸c ph¬ng ph¸p kü thuËt cho phÐp thao t¸c nh÷ngcÊu tróc riªng biÖt, nh÷ng ®èi t îng, vËt thÓ cã kÝch th íc ®o b»ng nan«mÐt( 1nm = 10-9m). Trong kho¶ng c¸ch 1nm chØ chøa tõ 3 ®Õn 5 nguyªn tö. I NCL UDEPI CTURE ht t p://www.wt ec.or g/loyola/nano/f05_01.gif * M ERGEFO H ×nh 1. Ph©n l o¹i kÝch cì nano Vµo nh÷ng n¨m cuèi cïng cña thÕ kû 20, c¸c nhµ khoa häc ®· chÕ t¹o ra ®îcnh÷ng thiÕt bÞ cho phÐp n¾m b¾t, th¶ ®i hay s¾p xÕp, chÊt ®èng c¸c nguyªntö hay c¸c ph©n tö, cã nghÜa lµ con ngêi cã thÓ thao t¸c c¸c vËt liÖu ë møc Häc viÖn C«ng nghÖ BCVTHéi nghÞ Khoa häc lÇn thø 5nguyªn tö, cÊp nan«. Nhê vËy mµ ngêi ta cã thÓ chÕ t¹o ®îc c¸c vi m¹ch cã ®éph©n gi¶i ë cÊp nguyªn tö, nhê ®ã mµ c¸c nhµ kü thuËt cã thÓ t¨ng gÊp nhiÒulÇn mËt ®é bãng b¸n dÉn vµ tèc ®é tÝnh to¸n trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch b¸ndÉn. Cho ®Õn nay, tÊt c¶ c¸c níc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn ®Òu ®· coi c«ng nghÖnan« lµ c«ng nghÖ chiÕn lîc cña thÕ kû 21. Chóng ta cã thÓ liÖt kª ra ®©y métsè øng dông quan träng cña c«ng nghÖ nan« trong c¸c lÜnh vùc sau: - Trong c«ng nghiÖp ®iÖn, ®iÖn tö: mËt ®é vµ tèc ®é vi xö lý t¨ng vät, mét con rÖp ®iÖn tö cã thÓ chøa tíi vµi tû linh kiÖn, nhê ®ã mµ c¸c thiÕt bÞ xö lý, nghe nh×n, viÔn th«ng cã ®é ph©n gi¶i siªu cao, cã tèc ®é xö lý, truyÒn dÉn ... cùc lín kh«ng cßn lµ íc m¬ mµ sÏ trë thµnh thùc tiÔn kh«ng xa. (Ngµy 26/8 /2001 H·ng IBM ®· tuyªn bè chÕ t¹o thµnh c«ng vi m¹ch m¸y tÝnh nhá nhÊt thÕ giíi, gåm hai transitor, ®îc lµm tõ mét ph©n tö cacbon ®¬n lÎ. Bé chip nµy ®îc mét èng nano cacbon- mét chuçi cac nguyªn tö cacbon kÕt nèi theo d¹ng èng, cã kÝch th íc máng h¬n sîi tãc 10000 lÇn. Bíc tiÕn nµy cã thÓ dÉn ®Õn sù ra ®êi c¸c m¸y tÝnh m¹nh h¬n nh ng tiªu thô Ýt ®iÖn n¨ng h¬n). - C¸c thiÕt bÞ c¶m biÕn n¨ng lîng mÆt trêi siªu tÝnh n¨ng cã thÓ thu nhËn n¨ng lîng mÆt trêi hiÖu qu¶ h¬n, gän nhá h¬n, gi¸ thµnh h¹ h¬n vµ kh«ng phô thuéc vµo thêi tiÕt, cêng ®é ¸nh s¸ng mÆt trêi... - Ngµnh ho¸ häc vµ c«ng nghÖ sinh häc sÏ cã nh÷ng ph¬ng tiÖn ®Ó sö dông tõng ph©n tö trong c¸c ph¶n øng tinh vi kh¸c nhau... VÝ dô: gÇn ®©y híng nghiªn cøu sö dông c¸c h¹t TiO 2 kÝch th íc nan« ®Ó chÕ t¹o lo¹i g¹ch gèm cã t¸c dông quang xóc t¸c, xö lý m«i tr êng « nhiÔm; sö dông h¹t nan« CaO tø diÖn ®Ó chèng xuèng cÊp, n©ng cao tuæi thä cho c¸c t¸c phÈm héi häa cã gi¸ trÞ cao HiÖn nay chóng ta kh«ng thÓ dù ®o¸n ®îc hÕt nh÷ng lîi Ých mµ c«ng nghÖnan« sÏ ®em l¹i cho con ngêi, song cã mét ®iÒu ch¾c ch¾n lµ c«ng nghÖ nan« sÏlµ c«ng nghÖ mòi nhän cña thÕ kû 21, lµ c«ng nghÖ sÏ ®em l¹i nh÷ng biÕn ®æikú diÖu cuéc sèng cña con ngêi trong t ¬ng lai kh«ng xa. Ngêi ta ®· dù ®o¸n r»ngc«ng nghÖ nan« sÏ lµ mang ®Õn cho nh©n lo¹i hai cuéc c¸ch m¹ng c«ng nghÖtrong thÕ kû 21: cuéc c¸ch m¹ng c¸c c«ng nghÖ chÕ t¹o cÊp ph©n tö vµ cuéc c¸chm¹ng c«ng nghiÖp c¸c m¸y sao chÐp thÕ hÖ míi.Häc viÖn C«ng nghÖ BCVT LÜnh vùc C«ng nghÖ th«ng tin2. Mét sè c«ng nghÖ nan« then chèt C«ng nghÖ nan« cã nhiÒu øng dông quan träng trong ®êi sèng, ®Æc biÖt lµnh÷ng øng dông trong c«ng nghiÖp chÕ t¹o b¸n dÉn, vi ®iÖn tö, c¸c hÖ c¬ ®iÖntö cì nan« (Nanoelectromechanical systems - NEMS) , c¸c hÖ vi c¬ ®iÖn tö(Microelectromechanical systems- MEMS) cã thÓ biÕn c¸c th«ng sè vËt lý thµnhc¸c tÝn hiÖu ®iÖn. NEMS vµ MEMS sÏ t¹o ra nh÷ng bíc ngoÆt quan trängtrong c«ng nghÖ th«ng tin vµ thiÕt bÞ ®iÖn to¸n, hÖ thèng n¨ng l îng, hµngkh«ng vµ an ninh quèc gia. MÆc dï cã chøc n¨ng gièng nhau nhng gi÷a NEMSvµ MEMS cã nh÷ng kh¸c biÖt: - NEMS lµ c«ng nghÖ nan« ph©n tö tËp trung vµo viÖc thiÕt kÕ, m« h×nh ho¸, m« pháng hãa s¶n xuÊt c¸c linh kiÖn kÝch th íc ph©n tö (tõ 0,1 ®Õn 100nm) - MEMS ®îc chÕ t¹o theo c«ng nghÖ b¸n dÉn oxit kim lo¹i (complementary metal oxide semiconductor- CMOS), kü thuËt in kh¾c (lithography)...bao gåm 2 bé phËn chÝnh: vi ®iÖn tö (c¸c IC) vµ vi m¸y (c¸c cÊu tróc chuyÓn ®éng vi m«). Trªn ph¬ng diÖn vËt liÖu, hiÖn nay, c«ng nghÖ vi c¬ sili ...