Sau 2 năm nghiên cứu, Viện Công nghệ Nano (INT), Đại học Quốc gia TPHCM, đã làm chủ được quy trình công nghệ sản xuất mực in nano bạc dùng trong chế tạo‎ linh kiện vi điện tử và hệ thống cảm biến nano đánh giá chất lượng nước ao nuôi trồng thủy hải sản. Đây được xem là những công nghệ mới, đi đầu của thế giới nhưng có tính ứng dụng cao vì nắm bắt được nhu cầu thị trường.

Nghiên cứu từ việc nắm bắt nhu cầu thị trường

Đây cũng là kết quả của Dự án FIRST “Nâng cao năng lực tự chủ thông qua việc hoàn thiện và làm chủ công nghệ sản xuất mực in nano bạc dùng trong chế tạo linh kiện vi điện tử và hệ thống cảm biến nano đánh giá chất lượng nước ao nuôi trồng thủy hải sản” do INT triển khai thực hiện từ năm 2017 – 2019. Các sản phẩm của Dự án đã góp phần cho INT phát triển theo định hướng thị trường, phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế Việt Nam.

Trong ngành công nghiệp hiện nay, các tập đoàn sản xuất điện tử đã bắt đầu đưa công nghệ nano vào ứng dụng, tạo ra các sản phẩm có tính cạnh tranh từ chiếc máy nghe nhạc iPod nano đến các con chip có dung lượng lớn với tốc độ xử lý cực nhanh … Trong y học, để chữa bệnh ung thư người ta tìm cách đưa các phân tử thuốc đến đúng các tế bào ung thư qua các hạt nano đóng vai trò là “ xe tải kéo”, tránh được hiệu ứng phụ gây ra cho các tế bào lành. Y tế nano ngày nay đang nhằm vào những mục tiêu bức xúc nhất đối với sức khỏe con người, đó là các bệnh do di truyền có nguyên nhân từ gien, các bệnh hiện nay như: HIV/AIDS, ung thư, tim mạch, các bệnh đang lan rộng hiện nay như béo phì, tiểu đường, liệt rung (Parkison), mất trí nhớ (Alzheimer), rõ ràng y học là lĩnh vực được lợi nhiều nhất từ công nghệ này. Đối với việc sửa sang sắc đẹp đã có sự hình thành nano phẩu thuật thẩm mỹ, nhiều lọai thuốc thẩm mỹ có chứa các loại hạt nano để làm thẩm mỹ và bảo vệ da. Đây là một thị trường có sức hấp dẫn mạnh, nhất là đối với công nghệ kiệt xuất mới ra đời như công nghệ nano.

Lắp đặt hệ thống quan trắc và cảnh báo xâm nhập mặn tự động tại Ngã ba Đông Kinh (Vĩnh Thành, Chợ Lách, Bến Tre) (Ảnh: INT)

Ngoài ra, các nhà khoa học tìm cách đưa công nghệ nano vào việc giải quyết các vấn đề mang tính toàn cầu như thực trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Việc cải tiến các thiết bị quân sự bằng các trang thiết bị, vũ khí nano rất tối tân mà sức công phá khiến ta không thể hình dung nổi.

Bên cạnh đó, khoa học và công nghệ nano dựa trên cơ sở liên hợp đa ngành đã tạo nên cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật. Và nhiều nước trên thế giới xem công nghệ nano là mục tiêu mũi nhọn để đầu tư phát triển, trên thị trường đã có hàng trăm sản phẩm của công nghệ nano được thương mại, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điện tử, hóa học, môi trường… Đồng thời, với sự gia tăng các loại vi sinh vật gây bệnh kháng thuốc kháng sinh, các loại nấm gây bệnh thực vật, thiếu thuốc đặc trị … đã gây ra những tổn thất lớn cho bà con nông dân. Do đó, việc nghiên cứu chế tạo sản phẩm chứa bạc nano là hướng đi mới cần phát triển.

PGS.TS Đặng Mậu Chiến – Viện trưởng INT cho biết: “Nhận thấy, đây là những sản phẩm có tính ứng dụng cao và thị trường thương mại, nên INT mong muốn tiếp tục cải tiến, hoàn thiện sản phẩm và sản xuất để đưa ra thị trường”.

Tiến đến thương mại hóa

Cụ thể, quy trình công nghệ sản xuất mực in nano bạc dùng trong chế tạo linh kiện vi điện tử ổn định, sản xuất trong phòng sạch với quy trình khép kín. Sản phẩm mực in nano có thể áp dụng cho thiết bị in phun chuyên dụng Dimatix và đạt các thông số kỹ thuật. Trong quá trình triển khai, Dự án đã đã sản xuất được 11.300ml mực in nano. Trong đó đã cung cấp đến khách hàng 5.300 ml và sẽ tiếp tục cung cấp 6.000 ml trong vòng 3 năm tới theo thỏa thuận đã ký cam kết với khách hàng.

Đối với hệ thống cảm biến nano đánh giá chất lượng nước ao nuôi trồng thủy hải sản và hệ thống quan trắc và cảnh báo xâm nhập mặn tự động đều có thể thả nổi trên ao nuôi trồng thủy sản, sông, hồ, kênh, rạch,… Dữ liệu đo đạc (các chỉ số chất lượng nước) được ghi trực tiếp và liên tục vào máy tính. Kết quả được hiển thị trên màn hình và có thể truy cập từ xa qua internet. Ngoài ra, có thể xác định vị trí các hệ thống nhờ định vị GPS.

68 hệ thống cảm biến nano đã được Viện bàn giao cho một số công ty nuôi trồng thủy sản ở Kiên Giang, Ninh Thuận, … dùng thử nghiệm. INT cũng đã trao tặng hệ thống quan trắc và cảnh báo xâm nhập mặn tự động cho các địa phương ở Đồng bằng Sông Cửu Long như Bến Tre, An Giang, Vĩnh Long…

Lắp đặt hệ thống cảm biến nano đánh giá chất lượng nước ao nuôi trồng thủy hải sản cho Công ty TNHH Thủy sản Phan Anh (Kiên Giang) (Ảnh: INT)

PGS Đặng Mậu Chiến cũng cho biết, được sự hỗ trợ của Dự án FIRST, sau hai năm triển khai với kinh phí hơn 2 triệu USD, ngoài hoàn thiện 2 sản phẩm chính như đã đề xuất ban đầu, nhóm nghiên cứu đã phát triển thêm 2 sản phẩm là vật liệu nano bạc khử khuẩn và hệ thống quan trắc và hệ thống cảnh báo xâm nhập mặn tự động.

Dự án đã sản xuất được hơn bốn ngàn lít vật liệu nano bạc khử khuẩn cho nước ao nuôi trồng thủy sản và trái cây. Vật liệu này có thể diệt được các loài vi khuẩn gây bệnh cho tôm và vi khuẩn trên trái cây như: Salmonella typhimurium , Pseudomonas aeruginosa, Aspergillus niger, Streptococcus pneumonia, Vibrio cholera, S. Faecails, E. Coli,… Các sản phẩm nói trên đều đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật và bước đầu được thương mại hóa trên thị trường .

Bên cạnh các sản phẩm nghiên cứu, Viện còn thành lập được Phòng thử nghiệm Vật liệu – Linh kiện Nano và Ứng dụng theo tiêu chuẩn ISO/IEC 17025 ở ba lĩnh vực hóa học, sinh học và điện-điện tử. Đồng thời, Dự án cũng đã góp phần đào tạo, nâng cao trình độ cho đội ngũ cán bộ nghiên cứu của Viện.

Theo PGS Đặng Mậu Chiến, do được đầu tư, bổ sung các trang thiết bị hiện đại và đồng bộ, INT sẽ phát huy thế mạnh của đơn vị là đưa cơ sở vật chất, thiết bị hiện đại vào phục vụ cho tất cả các đơn vị KH&CN trong nước theo mô hình “Phòng thí nghiệm dùng chung”. Hoạt động này sẽ góp phần vào việc hỗ trợ các đơn vị nghiên cứu trong nước phát triển mạnh.

PGS.TS Đặng Mậu Chiến giới thiệu một số sản phẩm nghiên cứu của NIT (Ảnh: INT)

 “Từ các sản phẩm mới được thương mại hóa thông qua Dự án, INT sẽ đẩy mạnh nghiên cứu phục vụ công đồng như khử khuẩn, kiểm soát chất lượng nước sinh hoạt và nước ao nuôi tôm cá, nhà thông minh trồng nấm tại các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long…, góp phần nâng cao thu nhập cho người dân và phát triển kinh tế bền vững tại khu vực này” – PGS Đặng Mậu Chiến nói.

Ngày nay, khoa học và công nghệ nano là một lĩnh vực khoa học mới và phát triển rất nhanh chóng tạo ra các vật liệu có kích thước trong khoảng 0,1 – 100nm. Vật liệu được chế tạo bằng công nghệ nano thể hiện nhiều tính chất mới lạ do hiệu ứng kích thước. Bên cạnh đó, việc chế tạo hạt kim loại nano có kích theo yêu cầu và độ phân bố hẹp là mục tiêu của nhiều công trình nghiên cứu. Đối với vật liệu nano, kích thước hạt là thông số quan trọng ảnh hưởng đến đặc tính của chúng do sự thay đổi diện tích tiếp xúc bề mặt.

Tổng hợp