Từ chiếc đèn LED đến khả năng nắm bắt công nghệ NANO

Loại đèn của tương lai

Trong lĩnh vực chiếu sáng dân dụng, đèn compact hiện được các cơ quan quản lý điện khuyến cáo sử dụng nhiều nhất, bởi nó có độ chiếu sáng và tiết kiệm năng lượng cao hơn so với các loại đèn truyền thống. Tuy nhiên, đèn compact có nhược điểm là thời gian sạc tương đối lâu (10 - 24 giờ), thời gian thắp sáng không cao (4 - 8 giờ). Ngoài ra, bóng đèn huỳnh quang compact rất dễ vỡ (do được làm từ thủy tinh).

Nhằm khắc phục những nhược điểm nêu trên, nhóm nghiên cứu của phòng thí nghiệm công nghệ nano đã chế tạo ra đèn bán dẫn phát sáng (LED). PGS.TS. Đặng Mậu Chiến, giám đốc phòng thí nghiệm nano, cho biết: “Mặc dù đã có mặt trên thị trường khá lâu, đèn LED chỉ được phổ biến ở những dạng đèn màu dùng để chỉ thị điện tử, quảng cáo, trang trí… Đèn LED của chúng tôi đặc biệt hơn ở chỗ nó phát ra ánh sáng trắng, có thể sử dụng rộng rãi cho mục đích chiếu sáng trong sinh hoạt, với nhiều ưu điểm - tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ cao (khoảng 100 ngàn giờ), không sinh nhiệt... Đó là loại đèn của tương lai”.

Đèn LED khi sạc đầy có thể sử dụng đến 16 giờ. Nó có thể dùng nhiều nguồn điện khác nhau: pin năng lượng mặt trời, điện xoay chiều 220 V - 50 Hz, điện một chiều (từ xe hơi, dynamo quay tay…).

Các chuyên gia của phòng thí nghiệm đã nghiên cứu chế tạo cấu trúc bán dẫn phát sáng bằng phương pháp Mocvd (tạo màng bằng thể hóa hơi kim cơ), họ cũng đã thành công việc tạo ra các màng mỏng bán dẫn GaN trên đế saphia, màng GaN không pha tạp, GaN pha tạp loại n, InGaN, cấu trúc đa giếng lượng tử InGaN/GaN, AlGaN, GaN pha tạp loại p... Đặc biệt, nhóm nghiên cứu đã làm chủ được công nghệ chế tạo diod bán dẫn phát sáng (LED chip).

Bước đầu tiếp cận công nghệ nano

Phòng thí nghiệm công nghệ nano, trung tâm nghiên cứu hiện đại và đầu tiên ở phía nam trong lĩnh vực này, được khánh thành vào cuối năm với ngân sách đầu tư từ dự án giáo dục cao của Ngân hàng thế giới. Tại đây có các module trong phòng sạch (với cấp độ sạch từ 1.000 - 100.000), phòng lab tổng hợp hữu cơ và hóa phân tích, phòng lab định dạng cấu trúc và thao tác nano, phòng lab phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu…

Theo PGS.TS. Đặng Mậu Chiến, công nghệ nano là ngành khoa học về nghiên cứu, chế tạo, điều khiển và ứng dụng các vật liệu linh kiện có kích thước siêu nhỏ, trong khoảng từ 1 - 100 nm (1 m = 109 nm). Kích thước và cấu trúc siêu nhỏ dẫn đến các thay đổi lớn về tính chất của vật liệu và linh kiện. Nhiệm vụ của phòng thí nghiệm là nghiên cứu phát triển ngành khoa học và công nghệ micro, nano, thực hiện chuyển giao các công nghệ được nghiên cứu từ trường học vào công nghiệp; hỗ trợ các ngành công nghiệp vật liệu và vi điện tử; giảng dạy, đào tạo ngành công nghệ micro - nano cho học viên sau đại học; hợp tác với các công ty trong và ngoài nước trong lĩnh vực micro-nano.

Phòng thí nghiệm hiện đang tập trung vào thiết kế và mô phỏng, vật liệu màng mỏng, phân tích cấu trúc - tính chất vật liệu nano, công nghệ đèn LED và laser, linh kiện vi điện tử, cảm biến nano sinh học, pin năng lượng mặt trời và ống than nano… Bước đầu, ngoài đèn LED, phòng thí nghiệm đã thành công trong việc chế tạo TiO2 với các kích thước hạt khác nhau, một vật liệu nano tự làm sạch và diệt khuẩn. Công nghệ này có thể cho ra nhiều loại sản phẩm khác nhau, như kính chống mờ sương, gạch men tự làm sạch, diệt khuẩn và có độ bền cao. Tính chất diệt khuẩn của màng đã được kiểm nghiệm bằng phương pháp đếm số khuẩn lạc trên đĩa petri.

Phòng thí nghiệm cũng đã nghiên cứu tìm ra quy trình chế tạo ống than nano (CNTs), loại vật liệu mới với nhiều tính chất rất đặc biệt về cơ lý và điện tử, như tính phát xạ trường, được ứng dụng nhiều trong linh kiện MEMS và NEMS.

PGS.TS. Đặng Mậu Chiến giới thiệu đèn LED mới được chế tạo

Sợi nano được xem là vật liệu lý tưởng trong chế tạo cảm biến sinh học, bởi tính chất đặc biệt của nó là điện trở của sợi rất nhạy với sự thay đổi môi trường. Với sự giúp đỡ và hợp tác của Viện nghiên cứu công nghệ nano MESA + (Hà Lan), phòng thí nghiệm đã nghiên cứu chế tạo thành công cảm biến nano sinh học dùng trong định lượng một số hợp chất sinh học. Một số ứng dụng đang được triển khai để tạo sản phẩm: dùng sợi nano platin để định lượng nồng độ glucose, hướng tới đo hàm lượng glucose trong máu; dùng sợi nano silic để định lượng DNA và protein.

Tuy mới thành lập, phòng thí nghiệm nano đã có đối tác sẵn sàng nhận chuyển giao công nghệ để thương mại hóa các nghiên cứu khoa học, và vừa ký hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ với Công ty Mặt Trời Đỏ (RSE) được thành lập với hai đối tác chính là Trung tâm tiết kiệm năng lượng TP.HCM (ECC) và Công ty Tân Kỷ Nguyên với chi phí đầu tư ban đầu là 2 triệu USD.