Chế tạo nano tinh thể bán dẫn tại Việt Nam

Chấm lượng tử (quantum dot) thực chất là tinh thể bán dẫn có đường kích một vài nanomet (một nanomet bằng một phần tỷ của 1m). Cùng một chất nhưng những chấm lượng tử có kích thước khác nhau sẽ phát xạ ra các màu khác nhau dưới ánh sáng hồng ngoại hoặc tử ngoại.

Lợi dụng tính chất này, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng chấm lượng tử để đánh dấu hàng hoá, chứng từ hoặc tiền giấy nhằm chống làm giả, tiêm chấm lượng tử vào cơ thể động vật để quan sát, chụp ảnh các cơ quan, tế bào... Ngoài ra, chấm lượng tử còn có tiềm năng được sử dụng để dò ung thư, đưa thuốc tới tế bào ung thư...

Dưới tia tử ngoại, các chấm lượng tử phát ra những màu sắc khác nhau trên đồng euro. Bên cạnh là lọ chứa chấm lượng tử phát xạ màu sắc tương ứng do Viện KHVL chế tạo

Nhận thấy lợi ích của chấm lượng tử, cách đây 5 năm, các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học vật liệu đã bắt đầu nghiên cứu, chế tạo những chấm này. Đây là một nghiên cứu rất táo bạo trongđiều kiện Việt Nam chưa có nền công nghệ vi điện tử và máy móc đắt tiền để chế tạo chấm lượng tử bằng phương pháp vật lý như các nước phát triển.

Mặc dù vậy, cho tới nay nhóm đã đạt được nhiều kết quả đáng khích lệ. Cụ thể là nhóm đã tạo ra các chấm lượng tử CdSe (Cadimi selenua) kích cỡ 3,2-3,7nm và CdS (Cadimi sulfua) với kích cỡ 2,6-3,2nm. Theo PGS.TS Phạm Thu Nga, một thành viên của nhóm, để làm những chấm này, họ đã dùng phương pháp hoá học. Đây là một công cụ rất mạnh, rẻ tiền để chế tạo những chấm lượng tử có kích thước mong muốn, rất phù hợp với các nước đang phát triển.

Không dừng lại đó, nhóm nghiên cứu còn tạo thành công các hạt cầu tinh thể SiO ₂, cũng bằng phương pháp hoá học. Với kích thước từ vài chục tới vài trăm nanomet, SiO ₂không phải là tinh thể bán dẫn nên không phát quang như chấm lượng tử. Nó được chế tạo để mang các chấm lượng tử vào trong tế bào, làm hiện rõ hình ảnh tế bào. Nói nôm na là có thể hình dung hạt cầu tinh thể giống như quả bóng còn chấm lượng tử như những hòn bi bám xung quanh.

Theo TS Nga, để ứng dụng cho những mục đích như trên tại VN, cần sản xuất được chấm lượng tử và hạt cầu tinh thể với số lượng lớn. Đây chính là kế hoạch trong tương lai của nhóm nghiên cứu. Việc sản xuất chấm lượng tử và hạt cầu tinh thể bằng phương pháp hoá học tại VN sẽ giúp hạ giá thành rất nhiều so với sản phẩm cùng loại của nước ngoài. Được biết 100ml chấm lượng tử dùng để đánh dấu tế bào sinh vật do Công ty Quantum Dot của Mỹ sản xuất có giá 600 đôla.

Thêm một số ứng dụng tiềm năng của quantum dots

Gần đây, các nhà hóa học thuộc ĐH Vanderbilf (Mỹ) tình cờ phát hiện một cách làm cho những chấm lượng tử phát ra ánh sáng trắng. Với khám phá này, trong tương lai chấm lượng tử sẽ được sử dụng để làm những đi-ốt phát quang (Led), thay thế cho bóng dây tóc nóng sáng hiện nay. Bộ Năng lượng Mỹ ước tính thắp sáng bằng Led sẽ giúp giảm 29% lượng điện năng thắp sáng ở Mỹ vào năm 2025, giúp các hộ gia đình tiết kiệm 125 triệu đôla.

Quantum dot cũng có thể là vật liệu để sản xuất các công tắc quang học. Một chấm lượng tử đơn nhất có thể hoạt động như một đơn vị điện tử siêu nhỏ, chẳng hạn bóng bán dẫn, để hình thành nên cơ sở của thiết bị điện tử cỡ nano. Với kích cỡ 1-6nm, hàng tỷ chấm lượng tử có thể nằm gọn trên một đầu đinh ghim.

Nguồn: vnn.vn 26/11/2005