Công nghệ Nano và những ứng dụng thiết thực

..:: HÓA HỌC CHUYÊN NGÀNH -SPECIALIZED CHEMISTRY MATERIALS SCIENCE & MICRO-NANOTECHNOLOGY
1

[b]Mặc dù Vi điện tử (Micro-electronics) thống lĩnh toàn bộ sự phát triển vượt bậc của con ngừoi trong 40 năm vừa qua Khoa học và Công nghệ Nano hiện nay mới là lĩnh vực Nóng bỏng nhất trong Khoa học Công nghệ thế giới. Khởi xướng bởi các Nhà vật lý, ngày nay Công nghệ Nano tìm thấy ứng dụng của mình trong tất cả các lĩnh vực của Khoa học và công nghệ. Các cụm từ Nanobio, Nems (tức Nano mems), Nanofluidics… bắt đầu thấy ờ khắp nơi, báo hiệu một đợt sóng mới. Đại học quốc gia TpHCM cũng đã lập dự án thành lập Viện Khoa học và Công nghệ Micro-Nano đầu tiên của Việt nam.

Các bạn yêu thích Hóa học có thể cũng quan tâm và đọc các tác phẩm đầu tiên bằng tiếng Việt, tuy còn sơ khai, nhưng rất hữu ích của các tác giả Nguyễn Đức Nghĩa, Vũ Đình Cự… Bài này đuợc mình lấy từ bài gốc của Tác giả Nguyễn Trọng Cơ trên Vietsciences 15/12/2007. Mình có chỉnh sửa và viết lại một số chỗ cho sáng sủa, dễ hiểu.[/b]

Từ lâu các nhà vật lý biết rằng ở thế giới nano, các định luật vật lý cổ điển, vốn áp dụng vào các vật thể hàng ngày, không còn giá trị nữa. Các tính toán sẽ phải dựa vào các định luật mới của Cơ học lượng tử và thuyết Tương đối. Mặc dù biết rằng vấn đề sẽ vô cùng phức tạp, năm 1959, khi ngành vi điện tử vẫn còn trong thời kỳ phôi thai, (3) đã cố gắng thúc giục các nhà khoa học lưu tâm đến các kỹ thuật điều khiển các vật nhỏ cỡ nguyên tử. Ông từng nói: ".… I will not now discuss how we are going to do it, but only what is possible in principle…" Mặc dù rất thích thú về đề tài này, nhưng đứng trước quá nhiều khó khăn, Richard Feynman không tập trung sức lực vào sự tìm tòi trên. Cho đến ngày nay khi người ta biết rõ là các định luật của cơ học lượng tử có thể hoàn toàn khống chế các hoạt động của những phần vật chất cỡ nano thì ngành kỹ thuật nano, mặc dù vẫn còn nhiều giới hạn, phần nào đã trở thành hiện thực.

Trong số những khó khăn khi đi vào công nghệ nano có hai vấn đề quan trọng sau đây phải được đặc biệt lưu ý :

  • Thứ nhất là sự thông tin, liên lạc giữa thế giới nano và thế giới bình thuờng (macroworld). Theo cơ học lượng tử, ta biết rằng khi cố gắng đo lường trong hệ thống những hạt vô cùng nhỏ (quantum system) ta sẽ làm xáo trộn chúng. Do đó, vì có sự khác biệt giữa các định luật vật lý, sự trao đổi tin tức giữa hai thế giới sẽ rất khó trung thực.
  • Thứ hai là hiệu ứng bề mặt (surfaces) của các vật thể. Trong thế giới marco và micro, các định luật của vật lý chất rắn (các bạn có thể tìm hiểu một phần qua môn Hóa chất rắn hay đọc giáo trình Vật lý chất rắn của GS Lê Khắc Bình) luôn luôn được áp dụng với điều kiện tiên quyết là tỷ số giữa diện tích bề mặt và thể tích của vật thể (surface to volume ratio- S/V) phải vô cùng nhỏ. Nói cách khác, định luật chỉ áp dụng trong những khối vật chất lớn (bulk). Trong công nghệ nano với thao tác xuống đến mức của hàng chục nghìn, hàng nghìn , hàng trăm hay đến từng phân tử … ta không thể có điều kiện này bởi vì khi hạt vật chất (particular) càng nhỏ đi thì số lượng phân tử/nguyên tử hiện diện trên bề mặt của hạt vật chất ấy so với tổng số nguyên tử/phân tử tạo nên hạt vật chất sẽ càng tăng. Để có thể sản xuất những thiết bị không nhỏ quá mà vẫn có những đặc tính của kỹ thuật nano, người đề ra một Độ lớn bậc trung (mesoscale). Những vật thể ở mesoscale có kích thước từ một đến vài trăm nano mét, được cấu thành từ sự tích lũy của một số lớn nguyên tử hay phân tử. Với số lượng hạt tử lớn như vậy ta có thể áp dụng những định luật vật lý cổ điển nhưng vẫn phải để ý đến ảnh hưởng của cơ học lượng tử.

Có hai cách (approach) để điều khiển ở cấp độ nano, top-down (từ trên xuống) và bottom-up (từ dưới lên).

Theo hướng thứ nhất, các nhà sản xuất chip điện tử đang thu nhỏ dần các transistors, là đơn vị cơ bản để xây dựng những microprocessors (bộ vi xử lý), memory chips (chip nhớ), controllers (bộ điều khiển),…Hiện nay kích thước một transistor khoảng trên dưới 100 nano mét. Hãng sản xuất chip điện tử Intel đã có thể sản xuất những transistors có kích thước nhỏ dần từ 65 nm xuống đến 22nm.

Quan trọng nhất trong cách tiếp cận này là các phương pháp tạo màng mỏng (thin film) vì chúng giúp tạo các màng vật liệu (kim loại, oxit kim loại…) trên một đế (substrat) thường là silic. Và cứ từng lớp từng lớp vật liệu với các tính chất điện-từ khác nhau được xây dựng liên tiếp sẽ kết hợp với các giai đoạn đục khoét ăn mòn (etching) để tạo ra các cấu trúc nhiều lớp, phức tạp như Vi xử lý , chip nhớ … Một số kỹ thuật quan trọng là plasma (như plasma oxygen giúp oxi hóa bề mặt đế), lắng đọng hơi hóa học (CVD) , phún xạ (sputtering) hay epitaxy… Các kỹ thuật này đã bắt đầu được đưa vào giảng dạy nghiên cứu từ hơn 10 năm qua ở VN. Một số topic trên chemvn như

http://chemvn.net/chemvn/showthread.php?t=4105

http://chemvn.net/chemvn/showthread.php?t=3451

Mỗi kỹ thuật có một nguyên tác và các ưu nhược điểm khác nhau nhưng điểm chung là hóa hơi vật liệu và đưa vật liệu lên bề mặt substrat với tốc độ và độ dày điều khiển được qua lưư lượgn khí, độ sâu của chân khong, nhiệt độ… và đòi hỏi thiết bị chân không sâu.

Khi theo hướng “từ dưới lên- bottom up” ta bắt đầu từ những nguyên tử hay phân tử để xây dựng dần lên cơ cấu nano theo bản thiết kế sẵn. Hai sản phẩm đã được biết đến từ nhiều năm nay là Ống nano (nanotubes, nổi tiếng nhất là carbon nanotube với có nhiều tính khác thường về cơ, điện và nhiệt) và Chấm lượng tử (quantum dots là những tinh thể (crystals) chỉ chứa chừng vài trăm nguyên tử với nhiều tính chất quang học, điện học và từ học đặc biệt).

Hướng tiếp cận này dùng những phản ứng hóa học được kiểm soát nên có lợi điểm là ít tốn kém. Tuy nhiên, do không thể sản xuất hàng loạt những mẫu vật đã được thiết kế và có liên hệ với nhau (tức là có kết cấu phức tạp) nên phương pháp này chưa thể áp dụng vào kỹ nghệ điện tử.

Trong lĩnh vực sinh học nano (Nanobio), các nghiên cứu cố gắng xây dựng những Bộ máy nano (nanomachines) khi quan sát chuyển động của các vi sinh vật. Ta biết rằng một số đơn bào (one-celled organisms) có thể di chuyển được là nhờ những Tua/Đuôi (flagella) và một bộ Máy quay (rotor) cực nhỏ, cỡ 10 nano mét, nằm trong tế bào. Rotor này có thể quay rất nhanh, làm các đuôi cựa quậy liên tục khiến đơn bào có thể chuyển động dễ dàng. Thí dụ như tinh trùng (sperm) có thể di chuyển với vận tốc cỡ 60 - 160 microns mỗi giây. Đây là một vận tốc khá lớn vì kích thước của tinh trùng chỉ khoảng 25 microns. Rotor cấu tạo bởi protein, và có thể quay nhanh tới hàng ngàn vòng mỗi phút. Năng lượng được cung cấp bởi nguồn hóa năng quen biết trong tế bào, có tên Adenosine TriPhosphate (ATP). Tác giả Montemagno tại Đại học Cornell đã tạo được một bộ máy nano đầu tiên bằng cách cô lập một rotor rồi nối với một sợi kim loại hình trụ (nanorod) dài cỡ 750 nano mét, đường kính 150 nano mét. Nanorod có thể quay được 8 vòng mỗi phút. Tuy nhiên phải cần thời gian để những bộ máy nano này có những ứng dụng cụ thể.

Một số thành công đã làm đề tài nano trở nên nóng bỏng và nhiều ý tưởng mới lạ được đưa ra. Ví dụ như các bộ phận điện tử có thể được làm từ những phân tử hữu cơ (organic), những dải DNA được gắn vào các chip silicon,…Những Hạt nano (nanoparticles) có thể giúp các thử nghiệm sinh học nhanh hơn, làm việc chẩn bệnh dễ dàng hơn. Chúng cũng có thể đưa thuốc đúng vào những phần cơ thể cần chữa trị để tránh phản ứng phụ, sửa chữa những cơ quan hư hỏng trong người, và hy vọng có thể giúp những cơ quan này tự tái tạo,…Những nano robots (nanobots), nano lắp ráp (nanoassemblers) có thể chữa bệnh và tạo nên một lực lượng sản xuất hùng hậu không gây ô nhiễm,…

2

Từ trở khổng lồ Giant Magnetoresistance (GMR) và giải Nobel Vật lý năm 2007:

Từ lâu chúng ta đã biết rằng dòng điện chạy trong kim loại là do sự chuyển động của các điện tử (electrons). Còn điện trở sinh ra do sự phân tán (scattering) của dòng điện tử khi va chạm vào cơ cấu bất thường hay sự dao động của mạng kim loại. Những chất tạp (impurities) lẫn trong kim lọai cũng có thể làm gia tăng sự phân tán này, nghĩa là thay đổi điện trở. Chúng ta cũng biết rằng khi đặt một dây kim loại vào một từ trường (magnetic field) thì từ trường này sẽ làm thay đổi sự phân tán của dòng điện tử và do đó thay đổi điện trở. Sự thay đổi này rất nhỏ, cỡ một, vài phần trăm. Trong cơ học lượng tử, spin của điện tử liên hệ đến sự hiện diện của một động lượng quay (angular momentum) trong điện tử, không nhất thiết là có sự quay thực sự của điện tử quanh chính nó. Electron spin-orbit coupling là sự kết hợp giữa spin và chuyển động của điện tử quanh nhân nguyên tử. Từ đó có sự phân tán điện tử theo hướng từ trường (điện trở tăng).

Khoảng năm 1857 W. Thompson đã công bố kết quả khảo sát ảnh hưởng của từ trường trên Fe và Ni mà trong đó khi chiều của dòng điện song song với từ trường thì điện trở tăng, và điện trở sẽ giảm khi dòng điện cắt ngang (across) từ trường. Sự thay đổi của điện trở tùy theo hướng của từ trường được gọi là hiện tượng Anisotropic MagnetoResistance (AMR; tạm dịch, Biến đổi Bất đẳng hướng của Điện trở theo Từ trường). Hiện tượng AMR sau này đã được giải thích thỏa đáng nhờ thuyết cơ học lượng tử. Đó là sự Kết hợp spin-quỹ đạo của điện tử (electron spin-orbit coupling).

Ý thức được hiện tượng biến đổi của điện trở theo từ trường có thể tạo ra nhiều ứng dụng to lớn, từ hơn một trăm năm qua cá nhà khoa học đã cố gắng tìm hiểu thêm về hiện tượng này trên cơ sở những hợp kim và dưới những điều kiện bên ngoài khác nhau. Trong thập niên 70 khi các kỹ thuật chế tạo màng mỏng ra đời thì đã có rất nhiều hy vọng cho những khám phá mới. Tuy nhiên các kết quả thu được tiến triển rất chậm đến mức trong khoảng thập niên 80 nhiều nhà khoa học đã đồng ý là hướng nghiên cứu này có thể đã đi vào ngõ cụt. Do đó các công bố bất ngờ của 2 nhóm nghiên cứu lãnh đạo bởi Albert Fert và Grünberg đã làm chấn động các đồng nghiệp trong lĩnh vực vật lý nhiệt độ thấp và vật lý từ.

Cụ thể nhóm của Albert Fert đã kiên trì làm nhiều thí nghiệm trên nhiều lớp màng mỏng liên tiếp của Sắt (Fe) và Crôm (Cr) bằng kỹ thuật epitaxy để tạo những lớp màng mỏng cỡ nano mét từ thể khí, dưới áp suất cực kỳ thấp gần như chân không. Các nguyên tử sắt, crôm đọng lại từ từ trên bề mặt mẫu, và tạo nên những màng cực kỳ mỏng, lớp nọ trên lớp kia và có thể đạt đến 30 đến 60 cặp Fe/Crliên tiếp.

Nhóm của Grünberg thì tạo ra các lớp sandwich ở mức nm, gồm cặp ba Fe, Cr ở giữa, rồi Fe và sau đó chỉ thí nghiệm trên một nhóm gồm vài lớp sandwich đặt liên tiếp nhau.

Nhóm của Albert Fert đã đạt được kết quả bất ngờ : Sự biến đổi của điện trở do từ trường trong mẫu của nhóm có thể lên đến 50%. Nhóm của Grünberg cũng quan sát thấy hiện tượng tương tự với biến đổi cỡ 10%. Giá trị thu được của Grünberg và các cộng sự nhỏ hơn một phần vì chỉ dùng có ba lớp sắt/crôm/sắt phần khác vì họ tiến hành thí nghiệm ở nhiệt độ phòng trong khi đó nhóm của Albert Fert thực hiện ở nhiệt độ thấp (4,2K hay -269oC). So với những biển đổi bình thường khoảng 1-2 phần trăm thì các kết quả của cả hai nhóm quả thực là “giant” (cực lớn-GMR). Vì lý thuyết vật lý đằng sau các thí nghiệm này giống nhau, nên cả hai nhóm cùng mang vinh dự khám phá hiện tượng mới lạ này.

Năm 1988 Albert Fert đã viết một bài báo ngắn gọn đăng trên Tạp chí nổi tiếng Phýical Review Letter và bài báo này hiện đã trở thành một trong 10 bài báo được trích dẫn trong lịch sử (Tạp chí thành lập năm 1953) của tờ tạp chí (]tới năm 2003 đã có hơn 2450 bài báo trích dẫn công bố này)… Các bạn đọc thêm trong CV của Albert Fert đính kèm (ông đã có 7 cuốn sách, 300 bài báo với số lần trích dẫn thống kê được là hơn 13000 lượt-một con số ấn tượng)[/COLOR]

Sau khi công bố, Albert Fert cũng đã nêu lên tiềm năng ứng dụng của công trình khảo cứu. Với cái nhìn thực tế hơn, khi nhìn thấy khả năng ứng dụng của GMR, Grünberg đã xin cấp bằng sáng chế (patent) ngay trong lúc ông đang viết bài để công bố.

Thực tế hai ông đã cùng chọn sắt và crôm để làm thí nghiệm :

  • Sắt giống như cobalt (Co) và niken (Ni) là những kim loại dễ bị từ hóa, thường được gọi là có tính sắt từ (ferromagnetic)
  • Crôm bị nam châm hút rất yếu nên người ta có thể xếp crôm vào loại thuận từ (paramagnetic) hay Vô từ (non-magnetic). Sở dĩ crôm được chọn vì trong cấu trúc tinh thể crôm, ô mạng (lattice spacings) tương tự như của sắt và đặc biệt ở độ dày cỡ nano mét, nhỏ hơn quãng đường di chuyển tự do trung bình (mean free path length) của điện tử, thì crôm khi nằm giữa với hai lớp sắt hai bên đã tạo ra một cơ chế mới rất phức tạp, về sau được gọi tên là cơ chế kết hợp -coupling mechanism) và từ đó GMR xuất hiện.

Một cách đơn giản ta xét hiện tượng GMR với ba lớp Fe/Cr/Fe. Điện trở sinh ra do sự phân tán điện tử trong những lớp kim loại này và ta biết rằng điện tử có thể có spin hoặc hướng lên (spin-up), hoặc hướng xuống (spin-down). Như vậy dòng điện đi qua ba lớp kim loại trên là sự kết hợp của hai dòng điện: một ứng với những điện tử có spin up, và một ứng với những điện tử có spin down. Đối với crôm, khi từ trường bên ngoài thay đổi, sự phân tán điện tử không bị ảnh hưởng nhiều (non-magnetic). Tuy nhiên Cr lại có ảnh hưởng mạnh trên hai lớp Fe hai bên. Khi từ trường bên ngoài bằng 0, nếu ở lớp sắt thứ nhất số lượng điện tử có spin up (ở quanh một mức năng lượng) nhiều hơn số lượng điện tử có spin down, thì ở lớp sắt thứ hai có sự đảo ngược. Nghĩa là ở đó số luợng điện tử có spin down lớn số lượng điện tử có spin up. Từ đó các vectơ biểu thị sự từ hóa (momen từ) ở hai lớp sắt có chiều trái nhau. Nếu ta áp một từ trường vào ba lớp kim loại kể trên thì từ trường này tác động trên spin và làm mất sự đảo ngược kể trên. Hai vectơ biểu thị từ hóa ở hai lớp Fe bây giờ cùng chiều. Sự khác biệt về chiều từ hóa đã tạo nên sự khác biệt về điện trở. Người ta tìm ra là sự thay đổi của điện trở khi từ trường thay đổi tỷ lệ với bình phương của hiệu số của hai điện trở tương ứng với hai loại spin (up và down). Tóm lại sự biến đổi điện trở càng lớn khi sự phân tán của hai loại điện tử càng khác nhau. Chính những màng cực mỏng của sắt và crôm đã tạo ra sự khác biệt phân tán đáng kể giữa hai loại điện tử. Tại đó GMR ra đời.

Khám phá của Fert và Grünberg về vai trò khống chế của spin điện tử ở cỡ nano mét đã mở đầu cho một hướng nghiên cứu mới gọi là spintronics (spin điện tử) mà ở đó bên cạnh điện tích (charge) của điện tử, phải đặc biệt lưu tâm đến hoạt động của spin. Khai triển ý tưởng của Fert và Grünberg, một số nhà nghiên cứu cũng tạo được hiện tượng GMR với những lớp giữa không phải là crôm mà là một chất cách điện (insulating material). Điều này có vẻ vô lý vì chất cách điện không có điện trở (coi điện trở là vô cực). Tuy nhiên ở kích thước nano mét, trong lý thuyết cơ học lượng tử có một hiệu ứng đặc biệt có tên là hiệu ứng xuyên hầm (tunnelling). Theo đó, ngay cả ở trong một chất cách điện, đâu đó cũng có một số điện tử có thể di chuyển và tạo nên dòng điện. Phương pháp mới này có tên TMR, Tunnelling MagnetoResistance có tiềm năng ứng dụng rất lớn.

Phương pháp tạo màng mỏng bằng epitaxy tuy chính xác nhưng đắt và tốn nhiều thời gian do đó mặc dù rất thích hợp nghiên cứu tại phòng thí nghiệm nhưng không thể dùng trong công nghiệp. Stuart Parkin nguời Anh đã đưa ra kỹ thuật sputtering và nhờ kỹ thuật này mà đến năm 1997 GMR đã lần đầu tiên được đưa vào ứng dụng trong đĩa cứng.

3

Ứng dụng GMR trong đĩa Cứng

Nguyên tắc lưu trữ và tính tóan của máy tính dựa hòan tòan trên hẹ nhị phân (binary system) với hai chữ số 0 và 1. Phần nhỏ nhất trong đơn vị tính tóan và lưu trữ của máy tính là là bit, mang một trong hai trị số, hoặc 0 hoặc 1. Người ta hay dùng đơn vị byte gồm 8 bits và các bội số của byte như kilobyte (KB), megabyte (MB), gigabyte (GB), terabyte (TB), …Có thể phân ra làm hai loại thiết bị lưu trữ là loại volatile sẽ mất hết dữ kiện khi điện bị cắt và loại non-volatine dữ liệu có thể tồn tại mà không cần dòng điện.

  • Đặc trưng của loại volatile là RAM (random access memory) là loại bộ nhớ hoạt động (working memory) của máy tính nơi chứa những dữ kiện nhị phân (bits) liên quan đến những lệnh đang tiến hành. RAM được thiết kế để được đọc và ghi cực kỳ nhanh và các Bit được lưu trữ trong RAM nhờ tác dụng điện trên những transistors và capacitors (tụ diện). Ngoài RAM thì bên trong của CPU (Central Processing Unit) còn có hai loại bộ nhớ trung gian là Register và Cache.
  • Đặc trưng của loại non-volatile là Đĩa cứng (dư liệu được ghi bằng từ), CD và DVD (dữ liệu đuợc khắc tia laser) và Flash memory/Memory stick (dữ liệu đuợc ghi bằng điện).

Đĩa cứng (hard-disk) là thiết bị lưu trữ phổ biến nhất hiện nay. Về cấu tạo thi bề mặt của đĩa cứng được phủ bằng một chất dễ từ hóa. Tại mỗi điểm nhỏ trên đĩa, từ tính có thể ở một trong hai trạng thái, hoặc ứng với 0 hoặc ứng với 1, biểu thị cho một bit. Việc tạo từ (ghi), và nhận ra từ tính (đọc) tại mỗi điểm trên bề mặt được thực hiện bởi một Đầu đọc-ghi (read-and-write head) nằm trên một cánh tay truyền động (actuator arm). Nhờ cánh tay này mà đầu đọc-viết có thể di chuyển từ tâm đĩa ra ngoài để từ đó có thể đọc hay ghi tại mọi điểm trên mặt khi đĩa quay.

Trong suốt quá trình phát triển trên 50 năm đĩa cứng liên tục được cải tiến đọc, ghi nhanh hơn, chứa được ngày càng nhiều bits hơn mà thể tích và khối lượng không thay đổi. Ổ đĩa cứng đầu tiên do hãng IBM chế tạo năm 1956 gồm 50 đĩa từ có đường kính 24 inches (61 cm), mỗi đĩa có hai mặt từ và quay 1200 vòng/phút. Toàn bộ hệ thống nặng cỡ một tấn và có kích thước gần bằng hai cái tủ lạnh lớn có sức chứa khoảng 4.5 MB (megabytes). Năm 2007 hãng Hitachi đã cho ra đời một ổ đĩa cứng gồm 5 đĩa mỏng, đường kính 3.5 inches (8.89 cm) có sức chứa 1 Terabyte (1TB = 106 MB) và tương lai gần sẽ là ổ đĩa chỉ gồm 1 đĩa duy nhất mà vẫn có sức chứa cỡ 1TB.

Sự tiến bộ không ngừng này dựa trên hai hướng cải tiến :

Hướng 1 : Trên cùng một diện tích bề mặt vật liệu muốn chứa được nhiều bits hơn thì phải chế tạo các điểm từ A tương ứng nhỏ đi (cũng có nghĩa là tăng gấp bội mật độ của điểm từ trên đĩa). Việc chia nhỏ và chế tạo các điểm từ hóa A tương đối dễ. . Việc GHI (tức từ hóa) mỗi điểm A cũng không khó. Tuy nhiên khi kích thước điểm từ A càng nhỏ thì từ trường của mỗi điểm tạo ra càng yếu và do đó không thể ĐỌC được bằng hiện tượng cảm ứng điện từ.

Chính ở đây mà hiện tượng GMR ta có thể nhận ra những biến đổi cực nhỏ của từ trường nhờ vào sự biến đổi cực lớn của điện trở. Đầu đọc-ghi được chia làm làm hai bộ phận riêng rẽ : một đọc, một ghi đặt gần nhau. Đầu GHI vẫn là NAM CHÂM và họat động dựa vào nguyên tắc cũ. Nhưng đầu đọc sẽ cấu tạo bởi các màng kim loại mỏng có cấu trúc như Fert và Grünberg đã phát minh. T

Hướng 2 : Phần cơ học được cải tiến để đĩa có thể quay càng nhanh (lượng dữ liệu đọc, ghi nhiều hơn). Các đĩa cứng mới nhất hiện có vận tốc quay từ 7200 đến 10,000 vòng/phút và lượng dữ kiện đọc ghi lên tới 80 megabyte /giây (trong laptop do các vấn đề về pin nên nhà sản xuất thuờng mặc định dùng loại 5400 vòng/phút). Ở vận tốc quay rất lớn như vậy, để có thể đọc, ghi chính xác trên từng điểm nhỏ, hệ thống đầu đọc-ghi được thiết kế để “bay” sát mặt đĩa và cách bề mặt một lớp đệm không khí mỏng cỡ 10 - 20nm!

4

Ion bạc từ lâu được biết là có tính sát khuẩn mạnh, việc đưa vào một số thiết bị như máy lạnh, lọc nước đã bắt đầu được triển khai ở một số hãng như Samsung. Nếu ở Sài Gòn em liên hệ với TS Nguyễn Thi Phương Phong ở Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano thuộc ĐHQG TpHCM để có thêm chi tiết về cáh thức tổng hợp.

Hiện nay Hóa học Nano thực sự chưa có nhiều ứng dụng to lớn khi đứng một mình (pure chemistry). Tuy nhiên khi làm việc trong các lĩnh vực liên ngành với Tin học-điện tử-vật lý-vật liệu như công nghệ sản xuất linh kiện điện tử thì Hóa học đóng một vai trò then chốt trong quá trình sản xuất. Điều này thể hiện rất rõ ở các nhà máy Điện tử lớn ở VN như hai nhà máy của Fujitsu chuyên sản xuất board mạch PCB (KCN Biên Hòa 2) hay Intel Việt Nam nơi chuyên đóng gói (packaging - asembly) chip.

5

Ổ cứng dạng rắn

Hiện nay ổ cứng dạng rắn - SSD (Solid State Disk) đang ngày càng trở nên phổ biến nhất là trong các thiết bị di động như máy tính xách tay – vốn đòi hỏi khối lượng nhỏ gọn và hao tốn điện năng thấp. Ổ cứng SSD được sản xuất trên nền bộ nhớ Flash NAND, là loại bộ nhớ mà chúng ta biết đến nhiều với các lọai USB key 1, 2, 4, 8GB. Do sử dụng các chip nhớ để lưu trữ nên SSD nhỏ gọn, bền, chịu va đập tốt và tiết kiệm điện nhưng tuổi thọ của SSD thấp hơn HDD, giá thành trên một đơn vị lưu trữ cao hơn và tốc độ đọc ghi dữ liệu chậm hơn. Hiện SSD mới chỉ chiếm khoảng 5% thị phần lưu trữ và các sản phẩm ổ cứng SSD nổi tiếng là lọai 64GB đang đuợc sử dụng trên Macbook Air đời sau (giá 2598USD) http://store.apple.com/us/configure/Z0FS?mco=NzUyMzg2

và ở SSD loại 20GB trên máy tính xách tay giá rẻ EEE P900-P905 của Asus

Về công nghệ thì SSD chia làm loại đơn lõi và lọai đa lõi và có hai kích thước phổ biến là 1.8-inch và 2,5inch. Tốc độ làm việc của loại đa lớp (VD : SSD 128GB Samsung) đọc dữ liệu 90MB/giây và ghi dữ liệu là 70 MB/giây. Có thể so sánh với ổ cứng thông thường có thể đọc ghi trên các vùng phía bên trong, cùng ổ cứng: 44-75MB/s và phía bên ngoài của đĩa từ 74-111MB/s. Thời gian trung bình để tìm dữ liệu ngẫu nhiên trên ổ đĩa là 5ms – 15ms SSD có độ bền va đập tốt hơn (do không có motor bên trong), tiêu thụ ít điện năng hơn, chỉ khoảng 0,2-0,5W khi chờ và 0,5-1,0W khi đọc ghi.

6

Hai bài viết xung quanh vấn đề Chip Vi xử lý

Bài 01: Test chip Dual và so sánh Intel vs AMD

Bài 02: Điện hóa trong quá trình sản xuất các mạch tích hợp trên cơ sở Silicium do nhóm tác giả của Bộ phận nghiên cứu của INTEL giới thiệu

Các thông tin về Intel

Vi xử lý Intel thế hệ Dual core

7

Một trang web cập nhật về tình hình Công nghiệp và công nghệ Việt Nam với nhiều thông tin tổng hợp rất thú vị, nhất là về thị trường công nghệ http://niemtin.free.fr/

8

Ở VN đã có nhiều tác giả đi vào các lĩnh vực nghiên cứu hiện đại. Trong Vật lý từ có các tác giả Việt Nam nhưng rất xuất sắc. Mình liệt kê một số tác giả mà mình biết:

1/ Giáo sư Nguyễn Hữu Đức

  • Là đồng tác giả 5 cuốn sách xuất bản bởi Elsevier Science
  • Là tác giả 3 và đồng tác giả 1 cuốn sách tiếng Việt xuất bản bởi NXB ĐHQGHN
  • Là tác giả và đồng tác giả 89 bài journal quốc tế (năm 2007 và 2008 có 11 bài journal) và 20 bài dự conferences quốc tế

(hiện là hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ thuộc Đại học Quốc gia Hà Nội. Ông được phong Phó giáo sư năm 2002 lúc 44 tuổi (là phó giáo sư trẻ nhất được phong tính đến năm 2002), phong giáo sư năm 2004 lúc 46 tuổi (là giáo sư trẻ nhất được phong tính đến năm 2004)

2/ Giáo sư Nguyễn Phú Thùy là tác giả của 90 bài báo (journal) quốc tế và 20 bài conference về Vật lý từ và MEMS

Các bạn có thể tham khảo thông tin mở tại đây http://news.vnu.edu.vn/ttsk/Vietnamese/C1736/C2020/?35

3/ Phó giáo sư Võ Văn Hoàng Đại học Bách Khoa TpHCM có hơn 20 bài trên tạp chí quốc tế ( 2007 và 2008 là 7 bài). Đáng ghi nhận là đây hoàn toàn là các công trình nội lực, có nhiều bài tác giả đứng tên 1 mình trên Physics Letters A

4/ Tiến sỹ Nguyễn Văn Hiếu Đại học Bách KHoa Hà nội, riêng 2007 và 2008 đã đăng 6 bài trên journal quốc tế

9

Trong lĩnh vực Toán ứng dụng và Tối Ưu hóa (Tối ưu toàn cục) thì Giáo sư Phan Quốc Khánh - Khoa Toán Tin Trường ĐH KHTn - ĐHQG TpHCM có nhiều công trình nổi bật. Mặc dù bận với công việc Hiệu trưởng ĐH Quốc tế trực thuộc ĐH QG TpHCM (từ 2/2004) nhưng trong giai đoạn 2006-2008 Giáo sư Phan Quốc Khánh cùng các cộng sự VN đã có 21 bài báo, tất cả đều là các công trình nội lực (riêng năm 2008 là 7 bài) Xem thêm tại: http://chemvn.net/chemvn/showthread.php?p=31274#post31274

10

1/ Giáo sư Nguyễn Hữu Đức

  • Là đồng tác giả 5 cuốn sách xuất bản bởi Elsevier Science

Ông chocolate có nổ thì cũng vừa thôi. Một cuốn được xuất bản nhiều lần thì vẫn tính một cuốn. Vị trí nền khoa học của VN so với thế giới thì cả thế giới biết rồi. Phải nhìn nhận mình cho đúng thực lực thì mới khá được.

11

Hết sức thất vọng về Thuydung, bạn đã vào link mình gửi để đọc CV của Giáo sư Đức chưa vậy. Chắc là chưa nên mình gửi CV trong file đính kèm

Chuyện nền Khoa học VN còn nhiều bất cập, yếu kém so với chính tiềm năng của nó và chuyện một số nhà khoa học có cố gắng vượt lên là hai chuyện khác nhau.

Thân

12

Mình đọc cái CV trên trang web rồi nên mới nói thế. Hai tác giả trong seri book này là J.-C. Bünzli, K.A. Gschneidner. Những người khác là người mời, viết một bài nhỏ trong cuốn sách. Loạt 5 cuốn này vẩn được xem như là một cuốn sách thôi. Tại bác bảo “đồng tác giả của 5 cuốn sách” nên em thấy nhiều quá !!!. Đó là suy nghĩ thiển cận của em, bác đừng chấp làm gì.

Chuyện nền Khoa học VN còn nhiều bất cập, yếu kém so với chính tiềm năng của nó và chuyện một số nhà khoa học có cố gắng vượt lên là hai chuyện khác nhau.

Em đã không đề cập vế thứ 2 nhé. Em đã chỉ nói vế thứ nhất thôi. Hôm qua em đọc loạt bài về “Khoa học VN: Cần thẳng thắn nhìn nhận vị thế yếu kém” trên vietnam.net nên bức xúc nói vài lời. Em vốn không thích nói những cái to lớn. Lúc nào bác về VN, đi nhậu, nói chuyện cho vui.

13

Đóng góp về bài Ứng dụng của Nano Ag . TS Nguyễn Thị Phương Phong ở phòng Công nghệ Nano vừa tham gia và trình bày 1 đề tài về ứng dụng của Nano Ag trong buổi hội thảo khoa học lần 6 vừa tổ chức ở ĐH KHTN ĐHQG TPHCM hôm qua ( 14/10 ) . Đề tài của cô là đưa các Ion Ag vào Cao Su bằng cách chiếu tia UV , sử dụng tính chất diệt khuẩn của Ion Ag và đạt được kết quả rất khả quan . Cô có nói là đang thử làm găng tay diệt khuẩn bằng cao su và còn đang kết hộp với 1 công ty sản suất Nệm nào đó thì phải . Còn 1 phương pháp nữa bên Hóa là sử dụng Vi sinh , đưa vi sinh vào để làm ra Ion Ag từ các hợp chất của nó nhưng chưa có kết quả vì chính các Ion Ag lại giết chết vi sinh . Nếu thành công thì dự án này sẽ có rất nhiều ứng dụng trong tương lai.

14

toi dang quan tam ve linh vuc nay.nhung tui quan tam ve qua trinh tao mang nano nho dien hoa.va viec tao mang mong nano tren mang polyme de ung dung trong bao quan thuc pham khong bit ban nao co tai lieu hay giup toi khong.rat mong nhan duoc hoi am som

15

Việc chế tạo ra Ag nanoparticle để ứng dụng trong công nghiệp, sinh học, hóa học,…được nhiên cứu nhiều lắm nhưng vấn đề control dạng hạt và kích thước hạt để đi chi tiếc vào từng ứng dụng thì vẫn còn mới, có bạn hỏi muốn tạo ra màng mỏng Ag nano thì tốt nhất đầu tiên bạn tạo ra màng polymer mà có các hạt nano trên bề mặt sau đó dùng phương pháp mạ thì các hạt nano ban đầu là mầm cho việc hình thành các hạt nano mới còn việc control dạng hạt và kích thước hạt và làm sao để có hạt nano hiện lên trên bề mặt polymer và dùng loai polymer nào để vừa khử vừa là medium load agent thì bao chầu kem đi mình chỉ cho( tiếc là bài báo mình đang review nên không up lên cho mọi người xem được) :smiley: chảnh tý :slight_smile:

16

Tiếp theo về vấn đề nano bạc, các bạn có thể tham khảo từ bài báo sau:

Controlled silver nanoparticles synthesis in semi-hydrogel networks of poly(acrylamide) and carbohydrates: A rational methodology for antibacterial application Carbohydrate Polymers, Volume 75, Issue 3, 11 February 2009, Pages 463-471 K. Vimala, K. Samba Sivudu, Y. Murali Mohan, B. Sreedhar, K. Mohana Raju

Có nhiều cách để tổng hợp và tích hợp nano bạc vào nền cho các ứng dụng. Tuy nhiên, việc khống chế kích thước hạt cũng như chống lại sự kết tụ hạt nano trong mội trường liên tục vẫn còn chưa khảo sát hết. Bài báo này giới thiệu và báo cáo cách thức mới trong tổng hợp nano bạc có kiểm soát. Cách thức mới là sử dụng mạng hydrogel bán xuyên gồm poly(acrylamide) tổng hợp từ N,N′-methylenebisacrylamide (MBA) đã nối ngang với các polymer nền không khâu mạch khác như gum acacia (GA), carboxymethylcellulose (CMC) and tinh bột (SR). Dung dịch bạc nitrate đi vào trong mạng hydrogel này. Do sự trương nở có giới hạn của hydrogel, các phân tử muối bạc chiếm giữ với thể tích giới hạn trong các ô mạng của hydrogel. Các ô mạng đóng vai trò như các lò phản ứng cỡ nano. Phản ứng khử nitrate bạc sẽ diển ra tại các ô này. Chất khử là natri borohydride (NaBH4). Các hạt nano bạc hình thành sẽ được giữ lại trong ô mạng hydrogel. Còn các chất tan còn lại vẫn dễ dàng trao đổi và rửa loại bỏ khỏi hydrogel. Qua các khảo sát tiếp theo bằng phổ tử ngoại (UV-vis ), phổ hồng ngoại (FT-IR), phân tích nhiểu xạ tia X (XRD), phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), và chụp kính hiển vi điện tử truyền suốt (TEM), bài báo chứng minh có hình thành nanocomposite. Nó là loại hydrogel có chứa hạt nano bạc. Việc sử dụng gum acacia như phần nền không có nối ngang trong hydrogel cho kích thước hạt nano bạc phân bố đều hơn trong khoảng 2-5 nm khi so với CMC và tinh bột ( cho khoảng phân bố kích thước lớn hơn - từ 2-20nm). Bài báo còn có báo cáo việc thử nghiệm sơ bộ đặc tính diệt khuẩn của loại nanocomposite này.

Để có bản Re-print va biết thêm thông tin chi tiết hoặc trao đổi những thắc mắc trong bài báo này, bạn có thể liên hệ tới nghiên cứu sinh K. Mohana Raju bằng tiếng Anh qua email : kmrmohanc@yahoo.com

17

Mình lấy được và đưa bài báo anh Teppi giới thiệu trong file đính kèm. Thân

18

Vậy bạn cho mình hỏi: có tác giả (Việt Nam) nào nghiên cứu vấn đề tạo nano bằng các chất khử xanh ko? Đây là pp hóa học, nếu dùng các pp vật lý để tạo nano thì ứng dụng của nó ko thể nào được phổ biến rộng được một phần vì các máy sd có chi phí rất cao mà ở VN thì chưa phổ biến nhiều.

19

Bạn có thể triển khai rõ hơn câu hỏi của bạn không? Trong hóa học hiện nay vẫn tồn tại hai phương án

  • Hướng tới quy trình có giá thành rẻ, chấp nhận được trong điều kiện xã hội từng quốc gia
  • Hướng tới bảo vệ môi trường cho phát triển bền vững

Dù đã có nhiều cố gắng nhưng không phải lúc nào hai đường này cũng đi chung với nhau được.

20

sử dụng các chất khử xanh như là gluco chẳng hạn, nếu được thì mong bạn chỉ cho mình cách đọc phổ UV - Vis suy ra kích thước nano of hạt được ko? mình đã quét phổ rồi, vẽ phổ bằng excel khong biet vay co dung ko???