Phát triển công nghệ nano ở Trung Quốc

Từ những năm đầu thập niên 1990, Trung Quốc đã đầu tư vào khoa học và công nghệ nano. Quốc gia này hiện có mạng lưới gồm hơn 20 viện nghiên cứu, 50 trường đại học và hơn 300 công ty thương mại hoạt động trong lĩnh vực khoa học và công nghệ nano. Với đội ngũ nghiên cứu giỏi hùng hậu (ước tính khoảng hơn 3000), trong đó, nhiều nhà khoa học được đào tạo tại Châu Âu, Nhật Bản và Mỹ. Trung Quốc được xếp vào một trong năm quốc gia đứng đầu thế giới về lĩnh vực đang phát triển rất nhanh này.

Trung Quốc gia tăng tiềm lực quốc gia bằng chiến lược phát triển  kinh tế nhanh gắn liền với giáo dục và khoa học. Dự tính đến cuối năm 2020, khả năng đổi mới khoa học và công nghệ của Trung Quốc sẽ được thúc đẩy mạnh mẽ. Khả năng toàn diện của Trung Quốc trong nghiên cứu khoa học cơ bản, cũng như trong các lĩnh vực tiên phong, sẽ được tăng cường đáng kể. Mặc dù Trung Quốc đã được xem là nước đứng đầu trong một số nỗ lực khoa học. Đến năm 2020, quốc gia này sẽ đạt nhiều thành tựu khoa học và công nghệ có ý nghĩa toàn cầu, đủ điều kiện trở thành một trong những quốc gia đổi mới nhất thế giới. Trong số các lĩnh vực phát triển đặc biệt nhanh trong thập kỉ qua có khoa học và công nghệ nano. Hai thuật ngữ này đề cập đến nền tảng tri thức và cơ cấu kỹ thuật đang phát triển từng ngày, là cơ sở cho việc hiểu biết và thao tác với vật liệu có kích thước từ nguyên tử đến tế bào.

Những tiến bộ nano

Trong số các lĩnh vực chính của khoa học và công nghệ nano đang được các nhà khoa học Trung Quốc đặc biệt quan tâm, nghiên cứu vật liệu nano chiếm vị trí trọng tâm. Những nghiên cứu về ống nano cacbon (CNT) có thể xem là tiêu biểu cho tiến bộ nhanh chóng của lĩnh vực thiết kế vật liệu thấp chiều.
Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi S.S. Xie, Viện vật lý thuộc Viện Khoa học Trung Quốc (CAS), đã phát minh ra phương pháp “phát triển khuôn” (template growth) có thể điều khiển được cả đường kính và hướng phát triển của ống nano cacbon nhiều lớp. Báo cáo gần đây của nhóm nghiên cứu S.S. Fan, đại học Thanh Hoa, lập nên kỷ lục thế giới về tổng hợp ống nano cacbon dài nhất và hẹp nhất, trình bày về tổng hợp “sợi vải” làm bằng ống nano cacbon và ứng dụng của chúng trong phát sáng và phân cực ánh sáng.
Đối với vật liệu nano kim loại, nhóm nghiên cứu ở Viện nghiên cứu kim loại, CAS, dẫn đầu bởi K Lu, đã khám phá ra tính siêu dẻo của đồng ở cấu trúc nano. Những nghiên cứu tiếp theo, họ đã sản xuất được tinh thể kép đồng mật độ cao ở kích thước nano có sức căng lớn hơn khoảng 10 lần hạt đồng thô trong lúc vẫn giữ được tính dẫn điện giống như đồng nguyên chất. Đây là kết quả rất có ý nghĩa, khi mà các phương pháp truyền thống nhằm tăng sức căng của kim loại thường làm giảm tính dẫn điện, tạo nên sự bù trừ giữa tính dẫn diện và độ bền cơ học. Trong một nghiên cứu khác, Lu và các đồng nghiệp của ông đã phát triển kỹ thuật để tăng khả năng khuyếch tán của Crôm qua chất nền sắt (khả năng khuyếch tán là xu hướng của một thành phần, ví dụ nhiệt hay trong trường hợp này là nguyên tử Crôm phân bố đồng đều bằng cách phân tán trong môi trường khác). Tính chất mới này của Crôm đạt được bằng cách xử lý cơ học bề mặt sắt liên tục ở 350oC, nhiệt độ này thấp hơn khoảng 300oC đến 400oC so với nhiệt độ xử lý truyền thống. Khả năng khuyếch tán của Crôm trong tinh thể nano sắt cao hơn 7-9 lần so với Crôm trong tinh thể sắt thường. Tính chất này sẽ làm cho quá trình sản xuất các vật liệu kỹ thuật truyền thống được cải thiện và có thể dẫn đến sự phát triển của các loại vật liệu mới cho ứng dụng kỹ thuật.

a) ảnh với độ phóng đại thấp của sản phẩm qua kính hiển vi quét điện tử (SEM) cho thấy một số lượng lớn các cấu trúc nano giống như những chuỗi hạt.

 b) ảnh với độ phóng đại lớn hơn của mẫu điển hình.
 c) ảnh SEM của một mẫu MWCNT/Co3O4 NP với tiếp xúc Pt.

Hai trong số 10 tiến bộ hàng đầu về khoa học và công nghệ của Trung quốc năm 2005 liên quan đến khoa học và công nghệ nano. Tiến bộ đầu tiên là về điều khiển trạng thái quay của đơn phân tử CoPc, có tiềm năng lớn ứng dụng trong các thiết bị điện tử nano. Với sự hỗ trợ của kính hiển vi hiệu ứng đường hầm chân không nhiệt độ thấp. (STM), nhóm nghiên cứu ở trường đại học công nghệ và khoa học Trung Quốc (USTC) thực hiện thao tác tinh vi đơn phân tử trên tiểu thể màu Coban cho phép kiểm soát trạng thái từ của một đơn phân tử. Lần đầu tiên, phản ứng hóa học được kích thích bên trong đơn phân tử và các đặc tính vật lý của phân tử có thể bị biến đổi và điều khiển bằng cách sử dụng các phản ứng hóa học chọn lọc.

 


ảnh  SEM và TEM của hạt nano và lưới (xốp) nano của ZnS

Tiến bộ lớn thứ hai của năm 2005 liên quan đến đặc tính tổng hợp và dẫn thuốc của khối cầu Silic dioxit rỗng thủng lỗ (đường kính lỗ từ 2-50 nm) có kích thước và hình thái giống hệt nhau. J.L. Shi và đồng nghiệp đã trình bày phương pháp để thiết kế hệ thống phân phát thuốc được điều khiển bằng kích thích nhằm che các lỗ mở của khối cầu Silic dioxit chứa đầy thuốc. Với kích thước đồng nhất 200nm, những “phương tiện vận tải” nhỏ này có thể vận chuyển thuốc một cách an toàn trong hệ thống tuần hoàn của người và dưới tác động của từ trường bên ngoài do thầy thuốc điều khiển, giải phóng thuốc ở tốc độ được kiểm soát ở vị trí đặc biệt cần điều trị.

Tác động toàn cầu
Trong suốt 10-15 năm qua, công nghệ nano được xem là một trong những môn khoa học hàng đầu trong cả nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu công nghệ cao và được phát triển trên toàn cầu. Thành tựu khoa học của các nhà khoa học nano Trung Quốc đang trở nên có ý nghĩa hơn bao giờ hết. Chẳng hạn, trong cả 2004 và 2005, quốc gia này xếp thứ hai trong việc xuất bản các bài báo khoa học. Tuy nhiên, uy tín bài báo của các nhà khoa học Trung Quốc vẫn còn thua xa bài báo của đồng nghiệp ở các nước phát triển hơn. Từ năm 2001 đến 2003, số lần trích dẫn một bài báo về công nghệ nano được xuất bản bởi các nhà khoa học làm việc ở Đức, Nhật Bản và Mỹ lần lượt là 4.54, 3.7 và 6.56. Trong khi đó của Trung Quốc là 2.28; một số nhóm nghiên cứu được trích dẫn thường xuyên hơn số trung bình.

Đảm bảo tiêu chuẩn

Thuật ngữ nano đã trở nên phổ biến ở Trung Quốc. Một số công ty có thể thể tăng lợi nhuận bằng cách dán nhãn sản phẩm của họ là sản phẩm nano, một số sản phẩm là giả danh. Tình trạng này dẫn đến việc thành lập tổ chức quản lý tiêu chuẩn quốc gia, có thẩm quyền ban hành và thiết lập tiêu chuẩn và hệ thống đánh giá sản phẩm nano. Trong năm 2004, một hội đồng quốc gia đặc biệt đã được thành lập để đánh giá trong phòng thí nghiệm dưới thẩm quyền của Hội đồng các phòng thí nghiệm quốc gia. Vào tháng 2 năm 2005, bảy tiêu chuẩn quốc gia về vật liệu nano được phát hành, bao gồm một thuật ngữ, bốn tiêu chuẩn cho sản phẩm bột nano (bột niken, kẽm oxit, titan oxit và canxi cacbonat) và hai tiêu chuẩn cho kiểm tra phân tích (phương pháp hấp phụ khí của Brunauer, Emmett và Teller; đo kích thước hạt của bột nano bằng nhiễu xạ tia X). Cộng đồng khoa học cũng được mời tham gia các hoạt động cộng đồng để cung cấp đánh giá chân thực về các ảnh hưởng xã hội của công nghệ đang phát triển này. Phân tích kỹ lưỡng sẽ hướng dẫn khoa học và công nghiệp trong lĩnh vực quan trọng này.
Vẫn có sự khác biệt đáng kể trong ứng dụng thực tiễn giữa Trung Quốc và các nước có nền kinh tế phát triển khác, đặc biệt là trong lĩnh vực phát triển các thiết bị kích thước nano và công nghiệp hóa. Tuy nhiên, các nhà khoa học Trung Quốc sẽ tiếp tục đóng góp cho sự tiến bộ của công nghệ nano bằng nhiều cách, vừa là đối tác trong các chương trình hợp tác và vừa là đối thủ cạnh tranh đang theo dõi cẩn thận thị trường toàn cầu tương lai. Nghiên cứu ứng dụng, có những ưu tiên riêng của nó, tham gia hợp tác nhiều hơn với các đồng nghiệp quốc tế và công nghiệp. Tiến bộ bắt nguồn từ những nghiên cứu như thế cũng được xem là đóng góp quan trọng cho phát triển bền vững và cải thiện chất lượng cuộc sống của hàng triệu người Trung Quốc, góp phần đem lại lợi ích cho cộng đồng quốc tế.

Đức Phường
Tìm địa điểm Trường
Gọi trực tiếp
Chat Facebook
Chat Zalo

[flipbook id="1"]