Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 14/11/2006 15:07 (GMT+7)

Hoa nano giải pháp phát hiện ethanol đầy triển vọng

Hoa nano (nanoflowers) được làm từ oxit kẽm, do Yujin Chen và các cộng sự tại trường Đại học Kỹ thuật Harbin phát triển. Các cảm biến phát hiện ethanol thông thường cũng được làm từ loại vật liệu này và làm việc bằng cách phát hiện sự thay đổi điện trở khi một miếng làm từ bột oxit kẽm hoặc một lớp của vật liệu này được phơi trong hơi ethanol.

Tuy nhiên, các cảm biến thông thường này dường như đã sẵn sàng bị thay thế bởi những thiết bị phát hiện thế hệ mới. Theo ông Edman Tsang, nhà nghiên cứu các loại vật liệu nano mới tại trường đại học Reading (Reading University) ở Anh, thì “Các vật liệu cảm biến này có xu hướng sẽ bị thay thế bởi các cấu trúc nano đặc thù vì dường như các cấu trúc này đem lại độ nhạy cao hơn”.

Thông thường, các cảm biến oxit kẽm cần phải được đốt nóng tới nhiệt độ rất cao, 300 độ C trước khi chúng trở nên nhạy cảm với chất ethanol. Tuy nhiên, các bông hoa nano do ông Chen phát minh thì chỉ cần đốt nóng tới ngưỡng nhiệt độ 140 độ C là đã có thể phát hiện được chất ethanol rồi.

Ông Tsang, người đã tham gia vào nghiên cứu này, cho biết “Khả năng phát hiện chất ethanol cực nhạy của hoa nano tại mức nhiệt độ thấp dưới mức bình thường như vậy thật đáng kinh ngạc. Nhiệt độ làm việc mới này đủ thấp để tiến hành tích hợp sẵn trên các cảm biến bán dẫn những thiết bị có chức năng bằng cả một phòng thí nghiệm nhưng kích cỡ chỉ bằng một con chip nhỏ bé.

Công xuất tiêu thụ giảm đi đáng kể

Ưu điểm của các cấu trúc nano là chúng nhỏ gọn và có công suất tiêu thụ ít hơn nhiều so với các cấu trúc thông thường. Công suất tiêu thụ của cảm biến nano chỉ ở mức nanowatt.

Khi các phân tử hơi ethanol bám trên oxit kẽm trong một quá trình được gọi là “sự hút bám” thì điện trở của loại oxit này sẽ bị thay đổi. Các cấu trúc hình hoa làm việc tại mức nhiệt độ thấp hơn vì kích cỡ nhỏ xíu của chúng giúp tăng cường khả năng hút bám. Mỗi bông hoa được làm từ hàng bó thanh nano rộng 15nm. Các nhà khoa học đã tạo ra chúng bằng cách cho nổ dung dịch chứa kẽm bằng sóng siêu âm.

Để tạo ra một cảm biến, các nhà nghiên cứu đã nối 2 miếng vật liệu nhỏ chứa các bông hoa nano này lên một mạch điện. Một miếng vật liệu được phơi với mẫu thử và miếng còn lại được bọc kín. Bằng cách so sánh sự chênh lệch về điện trở giữa miếng vật liệu được phơi nhiễm với các bông hoa điều khiển, ta có thể nhận biết được chất ethanol có tồn tại trong mẫu thử hay không.

Tiềm năng ứng dụng

Cảm biến này có thể phát hiện khi ethanol trong các mẫu thử có mật độ ethanol thấp, thậm chí thấp đến 50 phần triệu. Độ nhạy này vượt xa yêu cầu của các ứng dụng như máy phân tích khí thở. Nhưng để có thể sử dụng trong thực tế, chúng cần được “kích tạp” thêm chất platin hoặc vàng để tăng cường độ nhạy hơn nữa – đây là một kỹ thuật khá phổ biến được dùng cho các cảm biến oxit kẽm.

Theo ông Tsang, những bông hoa này là cấu trúc oxit kẽm khi chưa được kích tạp có độ nhạy cao nhất mà ông từng biết, và quá trình kích tạp các cấu trúc này bằng một loại kim loại phù hợp thậm chí sẽ còn nâng cao khả năng của chúng hơn nữa. Phát biểu về tiềm năng ứng dụng của loại cấu trúc này, ông nói: “Tôi có thể hình dung ra một loạt các ứng dụng tiềm năng, bao gồm giám sát khí thải của quá trình cháy từ việc phân tích các nhà máy hay phương tiện đi lại, thức ăn, mùi vị, hoặc phân tích hơi thở”.

“Tôi cho rằng cấu trúc mới này có thể hình thành một loại vật liệu xúc tác tốt” ông Tsang cho biết thêm. Oxit kẽm được kích tạp đồng đã sẵn sàng được dùng trong quá trình sản xuất metan và được dùng để tách sunphua khỏi khí tự nhiên. Theo Tsang, sẽ rất thú vị khi nghiên cứu loại vật liệu mới này để phục vụ cho các ứng dụng trên.

Nguồn: Tự động hoá ngày nay, số 10 (74) 2006, tr 81

Xem Thêm

Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

Thanh Hoá: Hội nghị sơ kết 6 tháng đầu năm 2026
Ngày 10/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Thanh Hóa (Liên hiệp hội) tổ chức Hội nghị Ban Chấp hành mở rộng lần thứ VII, khoá VII, nhiệm kỳ 2024 - 2029; sơ kết 6 tháng đầu năm, triển khai nhiệm vụ trọng tâm 6 tháng cuối năm 2026.
Lâm Đồng: Kết nối sức mạnh - Khơi thông nguồn lực phát triển năng lượng tái tạo
Chiều ngày 09/7, tại Đà Lạt, Hiệp hội Điện gió và Mặt trời tỉnh Lâm Đồng (Hội thành viên Liên hiệp Hội) tổ chức Hội nghị thường niên năm 2026 nhằm đánh giá kết quả hoạt động năm 2025 và 6 tháng đầu năm 2026, đồng thời đề ra phương hướng, nhiệm vụ trọng tâm cho 6 tháng cuối năm.
Liên hiệp Hội tỉnh Hà Tĩnh và Quảng Trị tăng cường trao đổi kinh nghiệm
Chiều ngày 09/7, Đoàn công tác Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật (LHH) tỉnh Quảng Trị do Tiến sĩ Trần Văn Tuân – Chủ tịch Liên hiệp Hội làm Trưởng đoàn đã có buổi thăm, làm việc và trao đổi kinh nghiệm tại LHH tỉnh Hà Tĩnh. Tiếp và làm việc với đoàn có Tiến sĩ Bùi Khắc Bằng – Chủ tịch LHH tỉnh Hà Tĩnh cùng đại diện các ban chuyên môn.
Đắk Lắk: Liên hiệp hội sơ kết công tác 6 tháng đầu năm
Chiều ngày 09/7, Liên hiệp hội tỉnh Đắk Lắk đã tổ chức Hội nghị Ban Chấp hành (mở rộng) nhằm sơ kết công tác 6 tháng đầu năm và triển khai phương hướng, nhiệm vụ 6 tháng cuối năm 2026; đồng thời cho ý kiến đối với các nội dung chuẩn bị Đại hội Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh lần thứ I, nhiệm kỳ 2026 - 2031.
GS.TSKH Nguyễn Đức Cương: Khoa học là một hành trình dài và không phải lúc nào cũng có kết quả ngay
Sinh năm 1945 tại Huế, ông là nhà khoa học hàng đầu về hàng không - vũ trụ của Việt Nam, đã có hơn nửa thế kỷ cống hiến cho ngành khoa học kỹ thuật hàng không vũ trụ. Không chỉ là người đặt nền móng cho các sản phẩm bay tiết kiệm chi phí cho Việt Nam, ông còn là người thầy tâm huyết, truyền cảm hứng và kiến thức cho nhiều thế hệ, góp phần đưa ngành hàng không Việt Nam đạt được những bước tiến mới.
Đắk Lắk: Ứng dụng AI “nghe” độ chín sầu riêng
TS. Lê Minh Tân và CN. Hoàng Ngọc Trung Nguyên (Trường Đại học Tây Nguyên) đã nghiên cứu thành công giải pháp: “Máy phân loại quả sầu riêng theo độ chín sử dụng AI phân tích âm thanh”. Giải pháp này đã đọat giải Nhì Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật tỉnh Đắk Lắk (2024-2025) khu vực phía Tây.