Chế tạo nano tinh thể bán dẫn tại VN

Với kích thước vài nanomet nhưng những chấm lượng tử do các nhà khoa học VN chế tạo có tiềm năng ứng dụng lớn trong bảo mật và nghiên cứu sinh học.

Dưới ánh sáng tử ngoại, có thể thấy rõ các chấm lượng tử phát ra những màu sắc khác nhau trên đồng tiền euro. Xung quanh là những lọ chứa chấm lượng tử phát xạ màu sắc tương ứng do Viện khoa học vật liệu chế tạo

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...

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 trong điều 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.

Ảnh các hạt cầu SiO2 do các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học Vật liệu chế tạo

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 SiO2, cũng bằng phương pháp hoá học. Với kích thước từ vài chục tới vài trăm nanomet, SiO2 không 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.

Đây là các lọ chứa chấm lượng tử CdSe và CdS do các chuyên gia Viện Khoa học Vật liệu chế tạo.	Tờ 500.000 đồng dưới ánh sáng tử ngoại
Các chuyên gia thuộc Trường Y Emory đã thành công trong việc gắn chấm lượng tử với những kháng thể nhận dạng những tế bào ung thư nhất định. Sau đó họ dùng các chấm này để xác định các vùng ung thư ở chuột.	Các nhà khoa học thuộc ĐH Carnegie Mellon (Mỹ) đã tiêm chấm lượng tử vào cơ thể động vật. Những tinh thể này tuần hoàn nhiều giờ và cung cấp những tín hiệu huỳnh quang trong ít nhất 8 tháng - khoảng thời gian phát quang dài nhất của chấm lượng tử trong cơ thể sống. Công nghệ này giúp nghiên cứu động vật trong một thời gian dài.

Minh Sơn