Trong những năm gần đây, chúng ta thường được nghe đến công nghệ nano trong một số dự án nghiên cứu về vật liệu, y học v.v.. Đối với một số người thì đây là một khái niệm khá trừu tượng, chúng ta cũng không thể nhìn thấy hay cảm thấy nó tồn tại. Tuy nhiên công nghệ nano đang góp phần lớn giúp thay đổi bộ mặt của khoa học công nghệ hiện nay, ứng dụng của nó là rất rộng rãi từ vật liệu, xây dựng, sản phẩm tiêu dùng đến y tế, điện tử và rất nhiều ứng dụng khác nữa.

Công nghệ Nano là loại công nghệ sử dụng kỹ thuật phân tử để xử lý những yếu tố mang tính chất siêu vi mô. Nói cách khác, công nghệ nano được coi là công nghệ siêu nhỏ. Thậm chí, chúng được sử dụng chỉ với tỷ lệ bằng 1/80.000 so với bề dày của một sợi tóc. Công nghệ nano được coi như một bước ngoặt của khoa học kỹ thuật thế giới.

Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về một số điều thú vị về công nghệ nano, giúp chúng ta hiểu hơn về một trong những công nghệ khoa học tiên tiến nhất hiện nay.

1. Công nghệ nano có thể cứu sống bạn

Y tế là một trong những ứng dụng lớn nhất của công nghệ nano. Ví dụ như việc điều trị bệnh ung thư, nhiều phương pháp điều trị khác nhau đã được thử nghiệm để có thể hạn chế các khối u phát triển và tiêu diệt chúng ở cấp độ tế bào. Một nghiên cứu đã cho kết quả rất khả quan khi sử dụng các hạt nano vàng để chống lại nhiều loại ung thư. Các hạt nano này sẽ được đưa đến các khối u bên trong cơ thể, sau đó chúng được tăng nhiệt độ bằng tia laser hồng ngoại chiếu từ bên ngoài để có thể tiêu diệt các khối u.

Không dừng lại ở đó, các nhà khoa học còn nghiên cứu một dự án nanorobot vô cùng đặc biệt. Với những chú robot có kích thước siêu nhỏ, có thể đi vào bên trong cơ thể con người để đưa thuốc điều trị đến những bộ phận cần thiết. Việc cung cấp thuốc một cách trực tiếp như vậy sẽ làm tăng khả năng cũng như hiệu quả điều trị.

Công nghệ nano trong tương lai không xa sẽ giúp con người chống lại căn bênh ung thư quái ác. Ngay cả những căn bênh ung thư khó chữa nhất như ung thư não, các bác sĩ sẽ có thể dễ dàng điều trị mà không cần mở hộp sọ của bệnh nhân hay bất kỳ phương pháp hóa trị độc hại nào.

2. Công nghệ nano trong các đồ điện tử quanh chúng ta

Nhắc đến công nghệ nano, có thể bạn sẽ nghĩ đến những dự án khoa học đang được tiến hành bởi các giáo sư hàng đầu trong phòng thí nghiệm, những công nghệ cao cấp và tiên tiến nhất. Tuy nhiên thực tế có thể bạn đang sử dụng một số sản phẩm của công nghệ nano ngay lúc này. Những bộ vi xử lý được làm từ vật liệu nano khá phổ biến trên thị trường, một số sản phẩm như chuột, bàn phím cũng được phủ một lớp nano kháng khuẩn.

Công nghệ nano cũng đóng góp không nhỏ trong lĩnh vực điện tử, đặc biệt là công nghệ năng lượng. Pin nano trong tương lai sẽ có cấu tạo theo kiểu ống nanowhiskers. Cấu trúc ống này sẽ khiến các cực của pin có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều lần, giúp nó lưu trữ được nhiều điện năng hơn. Trong khi kích thước của viên pin sẽ ngày càng được thu hẹp lại.

3. Công nghệ nano trong ứng dụng may mặc

Kể từ đầu những năm 2000, ngành công nghiệp thời trang đã bước sang một trang mới với việc áp dụng công nghệ nano trong một số loại vải đặc biệt. Một ý tưởng vô cùng đặc biệt với loại quần áo có khả năng diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó chịu trong quần áo đã trở thành hiện thực với việc áp dụng các hạt nano bạc. Các hạt nano bạc này có thể thu hút các vi khuẩn và tiêu diệt các tế bào của chúng. Ứng dụng hữu ích này đã được áp dụng trên một số mẫu quần áo thể thao và đặc biệt hơn là được sử dụng trong một loại quần lót khử mùi.

Không chỉ dừng lại ở công dụng khử mùi, công nghệ nano có thể biến chiếc áo bạn đang mặc thành một trạm phát điện di động. Sử dụng các nguồn năng lượng như gió, năng lượng mặt trời và với công nghệ nano bạn sẽ có thể sạc điện cho chiếc smartphone của mình mọi lúc mọi nơi. Ứng dụng này còn được sử dụng rộng rãi hơn với ý tưởng chế tạo những chiếc buồm bằng vật liệu nano, với khả năng chuyển hóa năng lượng tự nhiên thành điện năng. Tuy nhiên ứng dụng này vẫn đang trong quá trình thử nghiệm.

4. Công nghệ nano trong tự nhiên

Có một sự thật là các ứng dụng của công nghệ nano hiện nay đều có thể tìm thấy trong tự nhiên. Ví dụ như một ứng dụng của công nghệ nano trên các loại vải khiến chúng không thấm nước và bụi bẩn, bạn có thể thấy điều tương tự khi những giọt nước lăn trên bề mặt của lá sen. Bề mặt của lá sen được bao phủ bởi một lớp lông đặc biệt có kích thước cỡ nanomet, khiến những giọt nước không thể ngấm hay bám vào bề mặt của lá. Mô phỏng điều này, các nhà khoa học đã tạo ra một lớp ống nano siêu nhỏ trên bề mặt của vải và từ đó tạo ra những bộ quần áo không thấm nước và chống bụi bẩn.

Một ví dụ khắc với loài tắc kè trong dự án nghiên cứu một thiết bị đi trên tường của nhóm nghiên cứu Robert Full tại đại học Berkeley. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, mỗi ngón chân của tắc kè được bao phủ bởi một lớp lông có kích thước siêu nhỏ, giúp chúng có thể bám dính vào các bề mặt mịn theo lực van der Waals (độ bám dính giữa các phân tử). Mô phỏng điều đó, các nhà khoa học cũng tạo ra những miếng đệm với lớp ống nano siêu nhỏ mà có thể hỗ trợ những người leo núi bám tốt hơn trên các vách đá.

Xã hội con người hiện nay đã rất phát triển, tuy nhiên chúng ta vẫn đang học tập rất nhiều điều từ tự nhiên. Điều quan trọng là các công nghệ khoa học phát triển phải góp phần thúc đẩy sự sống, chứ không phải tiêu diệt sự sống của thiên nhiên.

5. Thực phẩm từ công nghệ nano

Công nghệ nano là những nghiên cứu, phân tích và thiết kế trên quy mô rất nhỏ cỡ nano met, vậy nếu sử dụng công nghệ nano để làm đồ ăn thì liệu bao nhiêu mới đủ giúp chúng ta no? Thật may là chúng ta sẽ không ăn các đồ ăn được làm ra từ công nghệ nano, tuy nhiên công nghệ nano sẽ làm thay đổi cách thức chúng ta ăn các món ăn hàng ngày.

Các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm thay đổi các loại thực phẩm ở cấp độ nguyên tử và phân tử, khiến các loại thực phẩm này thay đổi hương vị cũng như giàu dinh dưỡng hơn. Điều này đồng nghĩa với việc chúng ta sẽ được thưởng thức những món ăn với hương vị vô cùng lạ mà giá trị dinh dưỡng vẫn cao nhờ công nghệ nano thực phẩm.

Công nghệ nano cũng sẽ giúp lưu trữ thực phẩm được lâu hơn nhiều lần bằng cách tạo ra những vật liệu đựng thực phẩm có khả năng diệt khuẩn. Chúng ta có thể thấy nhiều loại tủ lạnh hiện nay được phủ một lớp nano bạc bên trong để tiêu diệt vi khuẩn. Thậm chí một số loại hộp thực phẩm cao cấp hiện nay cũng được phủ một lớp bạc nano bên trong.

6. Công nghệ nano và tương lai

Các nhà khoa học đều khẳng định về vai trò của công nghệ nano. Tuy nhiên, không phải bất cứ lĩnh vực nào cũng có thể áp dụng được công nghệ này. Đằng sau nó là một loạt những liên quan về yếu tố đạo đức (khi sử dụng nanotech để can thiệp vào việc biến đổi gen), yếu tố xã hội và cả yếu tố con người.

Bộ trưởng Bộ Khoa học Công nghệ Anh, Lord Sainsbury, nói: ""Công nghệ nano có khả năng tiềm tàng rất lớn. Nó có thể đem lại rất nhiều lợi ích trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, chúng ta buộc phải xem xét chúng dưới một góc độ khác, góc độ đạo đức, sức khoẻ, sự an toàn và phản ứng xã hội"".

Chính vì thế, nước Anh đã nhanh chóng cho nghiên cứu các khả năng phát triển của loại hình công nghệ này và đưa chúng vào các điều luật ứng dụng chặt chẽ. Tuy nhiên giới khoa học đều dự báo, trong tương lai không xa, công nghệ nano sẽ chiếm lĩnh hầu hết các lĩnh vực khoa học chủ đạo của con người.

Tham khảo: HowStuffWork

Động cơ nano nhỏ nhất thế giới

Các nhà khoa học tại đại học Texas đang tiến hành nghiên cứu và phát triển một loại mô-tơ siêu nhỏ cỡ nano với thời gian hoạt động lâu nhất từ trước tới nay, có thể vừa vào bên trong một tế bào đơn. Với dự án này, các nhà khoa học hy vọng sẽ tiến thêm một bước nữa trong dự án chế tạo nanobot (các robot có kích thước nano) nhằm đưa thuốc điều trị vào bên trong cơ thể con người, giúp tăng cường hiệu quả điều trị.

Trong tương lai, có thể việc điều trị ung thư chỉ đơn giản là uống một viên thuốc có chứa một đội quân nanobot này, chúng sẽ đi vào cơ thể và tiêu diệt các tế bào ung thư từ bên trong mà không làm ảnh hưởng đến các tế bào khỏe mạnh khác. Tuy nhiên các robot này cần một nguồn cấp năng lượng để hoạt động, một loại động cơ nano có thể hoạt động đủ lâu để các nanobot hoàn thành công việc của mình.

Một nhóm các nhà nghiên cứu đứng đầu là Giáo sư Donglei Fan đã chế tạo ra một mô-tơ nano đáp ứng được yêu cầu đó. Về cơ bản, thiết bị này có cấu tạo rất đơn giản gồm 3 phần chính, được gắn với nhau bằng một kỹ thuật dựa trên các điện trường.

Mô-tơ nano này chỉ có kích thước dưới 1 micromet ở cả ba chiều, đồng nghĩa với việc nó đủ nhỏ để vừa bên trong một tế bào đơn. Nó có thể chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ học và duy trì tốc độ 18.000 vòng/phút (tương đương một động cơ phản lực) trong 15 giờ hoạt động liên tục.

Các nhà khoa học có thể dễ dàng kiểm soát hoạt động của mô-tơ từ bên ngoài, bật/tắt nó cũng như đảo chiều quay và thậm chí cả đồng bộ với động cơ khác để có năng suất lớn hơn.

Khi bề mặt của thiết bị này được phủ một lớp chất hóa sinh, nó có thể giải phóng chúng thông qua lực li tâm khi quay. Đồng thời các nhà khoa học cũng có thể điều chỉnh liều lượng thông qua tốc độ quay của mô-tơ. Bước tiếp theo của dự án là thử nghiệm một nanobot sử dụng mô-tơ nano này để phân phối các loại thuốc cho các tế bào bên trong cơ thể.