Cổng thông tin điện tử của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam hôm 5/1 cho hay, cơ quan này đã phát triển thành công phương pháp tổng hợp nano vàng (Au) và nano bạc (Ag) bằng công nghệ plasma lạnh, đạt hiệu suất cao mà không cần sử dụng hóa chất độc hại.
Theo các nhà khoa học Viện Khoa học vật liệu (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), việc chế tạo được nguồn phát plasma lạnh ổn định, vận hành bằng khí argon, đánh dấu bước tiến quan trọng trong làm chủ công nghệ sản xuất vật liệu nano kim loại quý theo hướng xanh, an toàn và dễ kiểm soát.
Trong nhiều năm qua, vật liệu nano kim loại, đặc biệt là vàng và bạc được xem là nền tảng cho hàng loạt ứng dụng tiên tiến trong y học, môi trường và công nghiệp hiện đại. Nhờ hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt, các hạt nano này có khả năng hấp thụ và tương tác mạnh với ánh sáng, hỗ trợ chẩn đoán bệnh, diệt khuẩn, xúc tác phản ứng hóa học, tăng cường tín hiệu cảm biến và tạo ra các vật liệu quang học thế hệ mới.
Tuy nhiên, phần lớn phương pháp tổng hợp hiện nay vẫn dựa vào quy trình hóa học truyền thống, đòi hỏi hóa chất độc hại, nhiệt độ cao và phát sinh nhiều chất thải chưa phù hợp với định hướng phát triển bền vững.
Thiết bị plasma lạnh: (a) Sơ đồ cấu tạo hệ thiết bị plasma lạnh, (b) Ứng dụng của hệ plasma lạnh trong quy trình tổng hợp vật liệu nano vàng (Ảnh: Cổng TTĐT Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam).
Giải pháp an toàn cho môi trường
Trong bối cảnh đó, plasma lạnh nổi lên như một giải pháp giàu tiềm năng nhờ khả năng tạo ra các tác nhân hoạt hóa đủ mạnh để khử ion kim loại ngay ở điều kiện thường. Việc chế tạo nguồn phát plasma ổn định, an toàn và phù hợp cho tổng hợp vật liệu vẫn là thách thức lớn.
Tại Viện Khoa học vật liệu, đề tài "Nghiên cứu chế tạo nguồn phát plasma lạnh ứng dụng trong tổng hợp vật liệu nano kim loại có hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt (Au, Ag)" đã được phê duyệt thực hiện.
Trong quá trình triển khai, nhóm nghiên cứu đã xây dựng và tối ưu hóa hệ thống plasma lạnh sử dụng khí argon, với cấu trúc điện cực phù hợp cho quá trình khử ion kim loại ở áp suất và nhiệt độ phòng. Thiết bị được thiết kế theo hướng đơn giản, ổn định, tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn tạo ra mật độ tác nhân hoạt hóa cao, cho phép khử nhanh Au³⁺ và Ag⁺ mà không cần chất khử hóa học. Đây là nền tảng quan trọng để kiểm soát kích thước, hình dạng và phân bố hạt, bảo đảm chất lượng nano vàng và nano bạc đáp ứng yêu cầu nghiên cứu và ứng dụng.
TS. Nguyễn Nhật Linh, Viện Khoa học vật liệu, cho biết plasma lạnh rất hứa hẹn nhưng khó duy trì ổn định trong thời gian dài. Chỉ một thay đổi nhỏ về công suất hay lưu lượng khí cũng có thể làm sai lệch quá trình hình thành hạt. Vì vậy, nhóm buộc phải tối ưu chi tiết cấu trúc điện cực, hệ thống cấp khí và cơ chế phát plasma nhằm bảo đảm tính đồng đều và chất lượng sản phẩm nano.
Song song với chế tạo thiết bị, nhóm đã khảo sát toàn diện các thông số ảnh hưởng như lưu lượng khí, công suất plasma, thời gian xử lý và nồng độ muối kim loại.
Kết quả cho thấy plasma lạnh không chỉ rút ngắn đáng kể thời gian phản ứng mà còn tạo ra các hạt nano ổn định, đồng đều và thể hiện cộng hưởng plasmon bề mặt rõ rệt. Những ưu thế này khẳng định phương pháp plasma vượt trội so với quy trình hóa học truyền thống khi không dùng hóa chất độc hại, hạn chế chất thải, dễ mở rộng quy mô và thân thiện môi trường.
"Điều chúng tôi tâm đắc là đã chứng minh được khả năng tổng hợp vật liệu nano kim loại quý bằng phương pháp hoàn toàn sạch. Nguồn plasma lạnh cho phép tạo hạt nano mà không cần bất kỳ chất khử độc hại nào, phù hợp với định hướng công nghệ xanh và sản xuất bền vững", TS Nhật Linh chia sẻ.
Kết quả nghiên cứu khẳng định plasma lạnh là phương pháp tổng hợp nano kim loại quý giàu triển vọng xanh hơn, an toàn hơn và dễ kiểm soát hơn so với các quy trình truyền thống. Việc làm chủ nguồn phát plasma lạnh ổn định bằng khí argon là bước tiến quan trọng trong hành trình phát triển công nghệ nano của Việt Nam, mở đường cho các ứng dụng từ y sinh đến môi trường, đóng góp thiết thực cho mục tiêu khoa học công nghệ tiên tiến và bền vững.
*Theo Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.