BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
----------

TIỂU LUẬN KẾT THÚC MƠN HỌC
HĨA VẬT LIỆU
Đề tài:
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VẬT
LIỆU NANO TRONG LĨNH VỰC NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: LL&PPGD Hóa học – Khóa K28
Mã số: 208140111310029
Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. Phan Thị Hồng Tuyết
Người thực hiện: Trương Xuân Hòa

Nghệ An, tháng 4/2021


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………1
PHẦN NỘI DUNG………………………………………………………………………4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU…………………………………………….….4
1.1. Tổng quan về lý thuyết công nghệ nano………………………………………..4
1.1.1. Công nghệ nano là gì? …………………………………...…………………....4
1.1.2. Cơng nghệ nano xuất phát từ đâu ? Tại sao vật liệu nano có tính chất thú vị?..5
1.1.3. Phân loại vật liệu nano………………………………...……………………….6
1.1.4. Cơ sở khoa học của Công nghệ nano……...……………………………….......7
1.1.5. Chế tạo vật liệu nano như thế nào? ……...……………………………….........9
1.2. Những ứng dụng của công nghệ nano hiện nay……...……………………......10
1.1.1. Công nghệ nano trong mỹ phẩm……...………………………........................11
1.1.2. Công nghệ nano trong tự nhiên……...………………………..........................11

1.1.3. Công nghệ nano trong thực phẩm……...………………………......................11
1.1.4. Công nghệ nano trong sức khỏe……...………………………........................12
1.1.5. Công nghệ nano trong điện tử……...………………………...........................13
1.1.6. Công nghệ nano trong may mặc……...………………………........................13
1.1.7. Xu hướng sửdụng công nghệ nano trong tương lai……………......................14
1.3. Mức độ đầu tư và phát triển vật liệu nano trên thế giới……………..............14
1.4. Mức độ đầu tư và phát triển vật liệu nano tại Việt Nam……………..............17
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO TRONG NÔNG
NGHIỆP TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM……………....................................17
2.1. Ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp……………...............................17
2.1.1. Ứng dụng công nghệ nano trong trồng trọt……………………………….......17
2.1.1.1.Công nghệ sinh học nano trong xử lý môi trường trồng trọt…………......17


2.1.1.2. Công nghệ sinh học nano trong việc tăng năng suất và chất lượng nơng
sản…………….......................................................................................................17
2.1.1.3. Cơng nghệ nano trong phịng trừ sâu bệnh hại cây trồng……………......17
2.1.2. Ứng dụng công nghệ nano trong chăn nuôi thủy sản, gia súc-gia cầm……...17
2.1.3. Một số vấn đề cần biết khi sử dụng các sản phẩm nano ứng dụng trong sản
xuất nơng nghiệp……………………………………………………………….......17
2.2. Tình hình ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp trên thế giới….......17
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CƠNG
NGHỆ NANO TRONG NƠNG NGHIỆP TẠI VIỆT NAM………………….….......17
3.1. Tình hình áp dụng công nghệ nano trong nông nghiệp tại Việt Nam…….....17
3.2. Các sản phẩm nanno trong nông nghiệp đã được sử dụng tại Việt Nam…....17
3.3. Hướng phát triển công nghệ nano tại Việt Nam trong tương lai………….....17
PHẦN KẾT LUẬN…………………………………………………………….….........17


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CNNN

Công nghệ nano

GDP

GDP

Nm

Nanomet

USD

United States Dollar

R&D

Research & development

QCM

QuatztCrystalMicrobalance

BVTV

Bảo vệ thực vật

KHCN


Khoa học công nghệ

NNPTNT

Nông nghiệp phát triển nơng thơn

LNT

Phịng thí nghiệm Cơng nghệnano

CNMT

Cơng nghệ mơi trường

SiO2

Silic Diocide


DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BẢNG
Hình 1.1 : Hình ảnh mơ hình hóa so sánh giữa kích thước nanomet với kích thước dạng
khối truyền thống…………………………………………………………………………5
Bảng 1.2 Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu……………………………….8
Biểu đồ 1.3: Phát triển số lượng sản phẩm ứng dụng công nghệ nano………………….15
Biểu đồ1.4: Lĩnh vực xuất hiện nhiều sản phẩmứng dụng công nghệ nano…………….15
Biểu đồ1.5: Gia tăng chi cho hoạt độngR&D lĩnh vực nano trên toàn cầu……………...16
Biểu đồ 1.6: Chi cho hoạt động R&D lĩnh vực nano ở một số nước…………………….19
Bảng 1.7: Bằng sáng chế về công nghệ nano ở một số nước…………………………….20



LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian dài thực hiện bài tiểu luận, đến nay, mọi công việc liên quan
đến bài tiểu luận đề đã hoàn tất. Trong suốt thời gian này, chúng tôi đã nhận được rất
nhiều sự giúp đỡ. Ở phần đầu tiên của bài luận, cho phép tôi có đơi điều gửi đến PGS.TS.
Phan Thị Hồng Tuyết, đã tận tụy giảng dạy cho tôi nhiều kiến thức bổ ích trong môn
“Vật liệu mới” và cũng là người tạo cảm hứng cho tôi viết tiểu luận này. Khi viết tiểu
luận này, tác giả đã tham khảo các tài liệu: “Bài giảng vật liệu mới” (chuyên đề cao học
ngành Lý luận và phương pháp dạy học hóa học) của PGS.TS. Phan Thị Hồng Tuyết
cùng với một số tài liệu tham khảo khác.
Do kinh nghiệm và kiến thức của tác giả có hạn, nên việc biên soạn khơng tránh khỏi
sai sót. Rất mong q Thầy - Cơ và các bạn góp ý thêm.
Tác giả


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Yêu cầu thực tế và lí do chọn đề tài
Sau 30 năm đổi mới, nông nghiệp nước ta đã đạt được mức tăng trưởng nhanh và ổn
định trong một thời gian dài, cung cấp sinh kế cho gần 10 triệu hộ dân nông thôn và 68,2%
số dân, đóng góp khoảng 22% GDP cho nền kinh tế và 23%-35% giá trị xuất khẩu. Sự phát
triển trong nông nghiệp thực sự là cơ sở tạo tiền đề nâng cao đời sống vật chất và tinh thần
cho nơng dân, góp phần xóa đói giảm nghèo và làm thay đổi bộ mặt nông thôn.
Nhưng từ năm 1990 đến nay, tốc độ tăng năng suất trong nông nghiệp nước ta đã
chậm lại và chậm hơn so với hầu hết các nước cùng trình độ phát triển trong khu vực. Nếu
so sánh với Hàn Quốc, Trung Quốc, tốc độ tăng năng suất trong nơng nghiệp nước ta chưa
bằng một nửa của họ. Có sự chênh lệch lớn như vậy là bởi sản xuất nông nghiệp của Việt
Nam vẫn chủ yếu là nhỏ lẻ, manh mún, việc ứng dụng khoa học công nghệ vào sản xuất,
chế biến nông - lâm - thủy sản chưa cao và đang phải đối mặt với những thách thức lớn:
- Dân số tăng, nhu cầu về nông sản thay đổi cả về số lượng và chất lượng. Dân số
nước ta hiện nay trên 90 triệu người, dự kiến đến năm 2020 sẽ vào khoảng 100 triệu người.
Do dân số tăng, hàng năm nước ta có thêm ít nhất 0,9 triệu lao động tăng thêm ở khu vực

nông nghiệp và nông thôn, trong khi quỹ đất nông nghiệp tiếp tục suy giảm do cơng nghiệp
hóa và đơ thị hóa.
- Biến đổi khí hậu đã và đang diễn ra cũng ảnh hưởng lớn đến diện tích đất nơng
nghiệp. Theo các nhà khoa học, nếu nước biển dâng lên 1m thì 9 tỉnh Bến Tre, Long An,
Trà Vinh, Sóc Trăng, Thành phố Hồ Chí Minh, Vĩnh Long, Bạc Liêu, Tiền Giang và Cần
Thơ sẽ bị ngập từ 24,7% đến 50,1% diện tích trên tổng số 11.475 km2.
- Do dân số tăng nên nhu cầu về lương thực, thực phẩm của nước ta sẽ tăng lên ít nhất
11% - 12% so với hiện nay nên địi hỏi nơng nghiệp khơng chỉ tăng về số lượng mà cả là
chất lượng. Nhu cầu thực phẩm sạch cũng "nóng" lên hàng ngày. Hàng nơng sản làm sao
phải ngon, bổ, rẻ, bảo đảm an toàn vệ sinh thực phẩm.
- Diện tích đất bị thu hẹp do đơ thị hóa, do biến đổi khí hậu, sức cạnh tranh chất lượng
hàng nông - lâm - thủy sản ngày càng quyết liệt, đó quả là những thách thức, sức ép rất lớn
với nông nghiệp Việt Nam. Nếu cứ sản xuất manh mún, không đổi mới cơ cấu cây trồng,
vật nuôi... và khơng phát triển nơng nghiệp cơng nghệ cao thì nơng nghiệp nước ta khơng
tăng trưởng mà cịn thụt lùi xa hơn nữa với khu vực và thế giới.
1


Ứng dụng tiến bộ khoa học, công nghệ vào sản xuất nông nghiệp là xu thế tất yếu
nhằm nâng cao năng suất vật nuôi, cây trồng và hiệu quả canh tác, chăn nuôi. Công nghệ
nano đã và đang đưa ra nhiều triển vọng cải thiện ngành nông nghiệp thông qua các nghiên
cứu mới để kiểm soát, chẩn đoán bệnh nhanh chóng hay tăng cường khả năng hấp thụ chất
dinh dưỡng của cây trồng mà không chứa đựng những rủi ro như nhân bản vơ tính, biến
đổi gen…
Ứng dụng cảm biến nano giúp sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên
nơng nghiệp như nước, chất dinh dưỡng và hóa chất bởi các phương pháp canh tác chính
xác. Việc sử dụng vật liệu nano kết hợp hệ thống định vị với hình ảnh vệ tinh của các cánh
đồng, các nhà quản lý trang trại có thể phát hiện từ xa sâu bệnh hại cây trồng hoặc dự đoán
thiên tai như hạn hán. Ngoài ra, cảm biến nano phân tán trên đồng ruộng cũng có thể phát
hiện sự hiện diện của vi rút thực vật cũng như mức độ dinh dưỡng của đất. Bên cạnh đó,

phân bón tan chậm được bao bọc dạng nano cũng đã trở thành một xu hướng nhằm tiết
kiệm tiêu thụ phân bón và giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường. Nanobarcodes và quy trình xử
lý nano cũng dần được sử dụng để giám sát chất lượng nông sản. Trong những năm gần
đây, việc sử dụng vật liệu nano không những được ứng dụng trong canh tác nông sản mà
còn được coi là một giải pháp hữu hiệu thay thế thuốc bảo vệ thực vật truyền thống để kiểm
sốt dịch hại thực vật như cơn trùng, vi sinh vật và cỏ dại.
Vì vậy, em chọn để tài “TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VẬT
LIỆU NANO TRONG LĨNH VỰC NÔNG NGHIỆP” làm tiểu luận.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài đặt ra là xây dựng được hồn chỉnh lý thuyết về cơng nghệ nano
trong nơng nghiệp cũng như khả năng ứng dụng rộng rãi công nghệ này trong sản xuất
nông nghiệp. Hướng đi cụ thể mà chúng tơi hướng đến đó là khả năng chấp nhận một công
nghệ mới, một sản phẩm mới mà trước đây người tiêu dùng chưa từng biết đến và hướng
phát triển tiếp theo của công nghệ này trong tương lai không xa ở Việt Nam.
3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các lý thuyết về cơng nghệ nano nói riêng và nơng
nghiệp nói chung, các ứng dụng chính của cơng nghệ nano trong nông nghiệp và hướng
phát triển mới được áp dụng cụ thể ở Việt Nam chúng ta.

2


Phương pháp nghiên cứu trong bài tiểu luận này được dùng chủ yếu là phương pháp
diễn dịch, bên cạnh đó cũng phối hợp các phương pháp khác như quy nạp và thuyết minh
nhằm làm rõ vấn đề được nghiên cứu và giúp người đọc có cái nhìn tổng qt hơn về công
nghệ mới này.
4. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài được thực hiện trong phạm vi nông nghiệp tại Việt
Nam.
5. Kết quả và dự kiến thu được

Kết quả dự kiến thu được sau nghiên thực hiện nghiên cứu là khả năng áp dụng rộng
rãi công nghệ này trong ngành nông nghiệp tại nước ta, bên cạnh đó thúc đẩy sản xuất,
nâng cao năng suất chất lượng thực phẩm, giải quyết vấn đề an ninh lương thực thực phẩm
tại nước ta.
6. Kết cấu của bài tiểu luận
Tiểu luận với đề tài “TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU
NANO TRONG LĨNH VỰC NÔNG NGHIỆP” được thực hiện với năm chương chính:
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 2: Sơ lược về ứng dụng của công nghệ nano ở các quốc gia trên thế giới và
Việt Nam.
Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng và hướng phát triển công nghệ nano trong nông
nghiệp và tại Việt Nam

3


2. PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về lý thuyết công nghệ nano
1.1.1. Công nghệ nano là gì ?

Cơng nghệ nano (tiếng Anh: nanotechnology) là ngành cơng nghệ liên quan đến
việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc
điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanômét (nm, 1 nm = 10-9 m). Ranh giới
giữa công nghệ nano và khoa học nano đôi khi khơng rõ ràng, tuy nhiên chúng đều có
chung đối tượng là vật liệu nano. Công nghệ nano bao gồm các vấn đề chính sau đây:
- Cơ sở khoa học nano
- Phương pháp quan sát và can thiệp ở qui mô
- Chế tạo vật liệu nano
- Ứng dụng vật liệu nano


4


1.1.2. Công nghệ nano xuất phát từ đâu ? Tại sao vật liệu nano có tính chất thú vị ?
Năm 1959, khái niệm về công nghệ nano được nhà vật lý người Mỹ Richard Feynman
nhắc đến khi ông đề cập tới khả năng chế tạo vật chất ở kích thước siêu nhỏ đi từ quá trình
tập hợp các nguyên tử, phân tử. Những năm 1980, nhờ sự ra đời của hàng loạt các thiết bị
phân tích, trong đó có kính hiển vi đầu dị qt (SEM hay TEM) có khả năng quan sát đến
kích thước vài nguyên tử hay phân tử, con người có thể quan sát và hiểu rõ hơn về lĩnh vực
nano.
Tính chất thú vị của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng rất nhỏ bé có thể
so sánh với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lí của vật liệu. Vật liệu nano
nằm giữa tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu. Đối với vật liệu
khối, độ dài tới hạn của các tính chất rất nhỏ so với độ lớn của vật liệu, nhưng đối với vật
liệu nano thì điều đó khơng đúng nên các tính chất khác lạ bắt đầu từ ngun nhân này.
Hình 1.1 : Hình ảnh mơ hình hóa so sánh giữa kích thước nanomet với kích thước dạng
khối truyền thống

(Nguồn : />
5


1.1.3. Phân loại vật liệu nano
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet. Về trạng thái
của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano được
tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí. Về
hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau:

 Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích

thước nano, khơng cịn chiều tự do nào cho điện tử).
Ví dụ: đám nano, hạt nano, nano bạc

 Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích
thước nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù).
Ví dụ: dây nano, ống nano.

 Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó
một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do
Ví dụ: màng mỏng.

Ngồi ra cịn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần
của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano khơng chiều, một chiều, hai
chiều đan xen lẫn nhau.

6


1.1.4. Cơ sở khoa học của Cơng nghệ nano
Có ba cơ sở khoa học để nghiên cứu công nghệ nano:
1.1.4.1. Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử
Đối với vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều ngun tử, các hiệu ứng lượng tử được trung
bình hóa với rất nhiều ngun tử (1 micrơmét có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể bỏ qua
các thăng giáng ngẫu nhiên. Nhưng các cấu trúc nano có ít ngun tử hơn thì các tính chất
lượng tử thể hiện rõ ràng hơn. Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coi như một đại nguyên
tử, nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử.
1.1.4.2. Hiệu ứng bề mặt
Khi vật liệu có kích thước nm, các số ngun
tử nằm trên bề mặt sẽ chiếm tỉ phần đáng kể so với
tổng số ngun tử. Chính vì vậy các hiệu ứng có liên

quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở
nên quan trọng làm cho tính chất của vật liệu có kích
thước nm khác biệt so với vật liệu ở dạng khối.
1.1.4.3. Kích thước tới hạn
Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn về kích thước. Nếu
vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hồn tồn bị thay đổi. Người ta gọi
đó là kích thước tới hạn. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do kích thước của nó có thể
so sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của vật liệu. Ví dụ điện trở của một
kim loại tn theo định luật Ohm ở kích thước vi mơ mà ta thấy hàng ngày. Nếu ta giảm
kích thước của vật liệu xuống nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình của điện tử trong kim
loại, mà thường có giá trị từ vài đến vài trăm nm, thì định luật Ohm khơng cịn đúng nữa.
Lúc đó điện trở của vật có kích thước nano sẽ tn theo các quy tắc lượng tử. Khơng phải
bất cứ vật liệu nào có kích thước nano đều có tính chất khác biệt mà nó phụ thuộc vào tính
chất mà nó được nghiên cứu.

7


Bảng 1.2: Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu.

1.1.4.4. Hướng ứng dụng chung
Các cấu trúc nano có tiềm năng ứng dụng làm thành phần chủ chốt trong những dụng
cụ thơng tin kỹ thuật có những chức năng mà truớc kia chưa có. Chúng có thể đuợc lắp ráp
trong những vật liệu trung tâm cho điện từ và quang. Những vi cấu trúc này là một trạng
thái độc nhất của vật chất có những hứa hẹn đặc biệt cho những sản phẩm mới và rất hữu
dụng.
Nhờ vào kích thuớc nhỏ, những cấu trúc nano có thể đóng gói chặt lại và do đó làm
tăng tỉ trọng gói (packing density). Tỉ trọng gói cao có nhiều lợi điểm: tốc độ xử lý dữ liệu
và khả năng chứa thơng tin gia tăng. Tỉ trọng gói cao là ngun nhân cho những tương tác
điện và từ phức tạp giữa những vi cấu trúc kế cận nhau. Đối với nhiều vi cấu trúc, đặc biệt

là những phân tử hữu cơ lớn, những khác biệt nhỏ về năng luợng giữa những cấu hình khác
nhau có thể tạo được các thay đổi đáng kể từ những tương tác đó. Vì vậy mà chúng có
8


nhiều tiềm năng cho việc điều chế những vất liệu với tỉ trọng cao và tỉ số của diện tích bề
mặt trên thể tích cao, chẳng hạn như bộ nhớ (memory). Những phức tạp này hoàn toàn
chưa đuợc khám phá và việc xây dựng những kỹ thuật dựa vào những vi cấu trúc đòi hỏi
sự hiểu biết sâu sắc khoa học căn bản tìm ẩn trong chúng. Những phức tạp này cũng mở
đuờng cho sự tiếp cận với những hệ thống khơng tuyến tính phức tạp mà chúng có thể phô
bày ra những lớp biểu hiện (behavior) trên căn bản khác với những lớp biểu hiện của cả
hai cấu trúc phân tử và cấu trúc ở quy
mô micrômét.
Khoa học nano là một trong những
biên giới của khoa học chưa được thám
hiểm tường tận. Nó hứa hẹn nhiều phát
minh kỹ thuật lý thú nhất
1.1.5. Chế tạo vật liệu nano như
thế nào?
Các vật liệu nano có thể thu được bằng bốn phương pháp phổ biến, mỗi phương pháp
đều có những điểm mạnh và điểm yếu, một số phương pháp chỉ có thể được áp dụng với
một số vật liệu nhất định mà thơi.
- Phương pháp hóa ướt (wet chemical).
- Phương pháp cơ học (mechanical).
- Phương pháp bốc bay

- Phương pháp hình thành từ pha khí (gas-phase): phương pháp hình thành từ pha khí
dùng chủ yếu để tạo lồng carbon (fullerene) hoặc ống carbon, rất nhiều các công ty dùng
phương pháp này để chế tạo mang tính thương mại.
9



1.2. Những ứng dụng của công nghệ nano hiện nay

Nguồn : McDermott Will&Emery, 2013 Nanotechnology Patent Literature Review.

10


1.1.1. Công nghệ nano trong mỹ phẩm
Hiện nay, việc ứng dụng
công nghệ nano trong mỹ phẩm
trở nên phổ biến. Một số sản
phẩm có ứng dụng cơng nghệ
nano như: mỹ phẩm cấp ẩm cho
da, chăm sóc tóc, trang điểm,
chống nắng....
Trong mỹ phẩm, hiện tại có hai ứng dụng chính sử dụng cơng nghệ nano, đó là sử
dụng cơng nghệ nano để làm các chất ngăn tia cực tím đảm bảo an tồn là TiO2 và ZnO.
Bên cạnh đó, sử dụng cơng nghệ nano trong việc vận chuyển dưới dạng liposome hay các
dạng tương tự để đảm bảo chất lượng của mỹ phẩm.
1.1.2. Công nghệ nano trong tự nhiên
Ứng dụng của công nghệ nano hiện nay có thể tìm thấy trong tự nhiên, góp phần thúc
đẩy sự sống, tạo thêm sự tiện nghi cho cuộc sống.
Một ví dụ, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, mỗi ngón chân của tắc kè được bao
phủ bởi một lớp lơng có kích thước siêu nhỏ, giúp chúng có thể bám dính vào các bề mặt
mịn theo lực van der Waals (độ bám dính giữa các phân tử). Mơ phỏng điều đó, các nhà
khoa học cũng tạo ra những miếng đệm với lớp ống nano siêu nhỏ mà có thể hỗ trợ những
người leo núi bám tốt hơn trên các vách đá.
1.1.3. Công nghệ nano trong thực phẩm

Công nghệ nano là những nghiên cứu,
phân tích và thiết kế trên quy mơ rất nhỏ cỡ
nanomet, và khi được ứng dụng trong thực
phẩm, sẽ giúp làm thay đổi cách thức trong các
món ăn hàng ngày.
Các nhà khoa học đã tiến hành thử
nghiệm thay đổi các loại thực phẩm ở cấp độ

11


nguyên tử và phân tử. Nhờ công nghệ nano mà
chúng ta sẽ được thưởng thức những món ăn
với hương vị lạ miệng nhưng giá trị dinh
dưỡng cao hơn.
Những vật liệu đựng thực phẩm được áp
dụng công nghệ nano để tăng khả năng diệt
khuẩn, giúp dự trữ thực phẩm được lâu hơn. Nhiều loại tủ lạnh hay một số loại hộp thực
phẩm cao cấp được phủ một lớp nano bạc bên trong giúp tiêu diệt vi khuẩn, bảo quản thực
phẩm tốt hơn.
1.1.4. Công nghệ nano trong sức khỏe
Sức khỏe con người là một
trong những ứng dụng lớn nhất của
công nghệ nano. Ứng dụng các hạt
nano có hiệu quả trong việc điều trị
ung thư, ngăn ngừa khối u phát triển
và tiêu diệt cúng ở cấp độ tế bào.
Các hạt nano này sẽ được đưa
đến các khối u bên trong cơ thể, sau đó, chúng
được tăng nhiệt độ bằng tia laser hồng ngoại

chiếu từ bên ngồi để có thể tiêu diệt các khối
u. Trong tương lai không xa, công nghệ nano
sẽ giúp con người chống lại bệnh ung thư quái
ác. Cụ thể như ung thư não cũng có thể điều trị
mà khơng cần mở hộp sọ của bệnh nhân hay
bất kì phương pháp hóa trị độc hại nào.
Ngồi ra, các nhà khoa học nghiên cứu
tạo ra những chú nanorobot có kích thước siêu
nhỏ, có thể cung cấp trực tiếp thuốc điều trị
vào bên trong cơ thể con người, tới những bộ
phận cần thiết, tăng hiệu quả điều trị.

12


1.1.5. Công nghệ nano trong điện tử
Một số sản phẩm của công nghệ nano
được ứng dụng trong điện tử như chuột,
bàn phím cũng được bao phủ bởi một lớp
nano kháng khuẩn.
Cơng nghệ nano cũng đóng góp
khơng nhỏ trong cơng nghệ năng lượng.
Pin nano trong tương lai sẽ có cấu tạo theo
kiểu ống nanowhiskers. Cấu trúc ống này
sẽ làm tăng cấu trúc bề mặt ở các cực của pin nên sẽ lưu trữ được nhiều năng lượng hơn,
trong khi kích thước của pin sẽ được thu hẹp lại.
1.1.6. Công nghệ nano trong may mặc
Trong những năm đầu của thế
kỷ XIX, ngành công nghiệp thời
trang đã áp dụng công nghệ nano

trong một số loại vải đặc biệt. Các
hạt nano bạc trên quần áo có khả
năng thu hút các vi khuẩn và tiêu
diệt tế bào tế bào của chúng, giúp
khử mùi và loại bỏ mùi hơi khó
chịu trên quần áo, đặc biệt là đối
với quần áo thể thao hay quần lót
khử mùi.
Bên cạnh đó, các nhà khoa
học đang thử nghiệm việc sử dụng
cơng nghệ nano để biến chiếc áo
bạn đang mặc thành một trạm phát
điện di động. Sử dụng các nguồn
năng lượng như gió, năng lượng
mặt trời và với cơng nghệ nano bạn sẽ có thể sạc điện cho chiếc smartphone của mình mọi
lúc mọi nơi. Ứng dụng này còn đang được thử nghiệm với ý tưởng là tạo ra những chiếc
buồm bằng vật liệu nano, với khả năng chuyển hóa năng lượng tự nhiên thành điện năng.
13


1.1.7. Xu hướng sử dụng công nghệ nano trong tương lai
Các nhà khoa học đều khẳng định về vai trò của công nghệ nano trong đời sống hiện
nay. Tuy nhiên, khơng phải bất cứ lĩnh vực nào cũng có thể áp dụng được cơng nghệ này
bởi nó cịn liên quan đến yếu tố đạo đức (khi sử dụng nanotech để can thiệp vào việc biến
đổi gen), yếu tố xã hội và cả yếu tố con người.
Nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng phát triển của loại hình cơng nghệ nano trong
tương lai, nên rất cần đưa chúng vào các điều luật ứng dụng chặt chẽ. Tuy nhiên, giới khoa
học đều dự báo rằng trong tương lai không xa, công nghệ nano sẽ chiếm lĩnh hầu hết các
lĩnh vực khoa học chủ đạo của con người.


1.3. Mức độ đầu tư và phát triển vật liệu nano trên thế giới.
 Số lượng sản phẩm ứng dụng công nghệ nano trên thế giới ngày càng tăng: từ 54 sản
phẩm năm 2005 đến năm 2010 đã tăng lên 1317 sản phẩm, sau đây là biểu đồ thống kê số
lượng sản phẩm trên thế giới.
Biểu đồ 1.3: Phát triển số lượng sản phẩm ứng dụng công nghệ nano

14


 Ứng dụng vật liệu nano xuất hiện trong nhiều lĩnh vực, trong vài năm số lượng
sản phẩm ứng dụng công nghệ nano tăng rất nhanh trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là ứng
dụng trong sức khỏe và làm đẹp: năm 2006 chỉ hơn 100 đến năm 2011 đã tăng lên 738 sản
phẩm, sau đây là biểu đồ 1.4 lĩnh vực xuất hiện nhiều sản phẩm được ứng dụng công nghệ
nano:
Biểu đồ 1.4: Lĩnh vực xuất hiện nhiều sản phẩm ứng dụng công nghệ nano

 Mức độ chi cho việc nghiện cứu và phát triển (R&D: research & development) trong
lĩnh vực nano trên thế giới luôn tăng dần theo từng năm: bắt đầu từ năm 2000 mức độ chi
không nhiều, nhưng đến năm 2015 có thể gần 12000 (triệu USD), được thể hiện trong biểu
đồ 1.5 như sau:
Biểu đồ 1.5: Gia tăng chi cho hoạt động R&D lĩnh vực nano trên toàn cầu

15


 Các nước phát triển như: Mỹ, Nga, Trung Quốc, … chi nhiều cho việc nghiện cứu và
phát triển (R&D: research & development) trong lĩnh vực nano, mức độ chi tăng dần theo
từng năm, đặc biệt là Mỹ (kể từ sau năm 2012 đầu tư đáng kể), được thể hiện trong biểu
đồ 1.6 như sau:
Biểu đồ 1.6: Chi cho hoạt động R&D lĩnh vực nano ở một số nước


 Số lượng bằng sáng chế về công nghệ nano tăng dần, điều đó chứng tỏ các nhà khoa
học hiện nay ln quan tâm nghiên cứu đến công nghệ nano và ứng dụng của công nghệ
nano trong thực tiễn ngày càng nhiều hơn.
Bảng 1.7: Bằng sáng chế về công nghệ nano ở một số nước

Nguồn : StatNano (2017).

16


1.4. Mức độ đầu tư và phát triển vật liệu nano tại Việt Nam
Ở Việt Nam, tuy khá khiêm tốn, nhưng từ 1998 đã bắt đầu có những đầu tư cho nghiên
cứu công nghệ nano. Đến nay, nhiều kết quả nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano được
công bố từ các đơn vị như Trung tâm Nghiên cứu Triển khai (Khu Công nghệ cao
TP.HCM), Viện Vật liệu (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), ĐH Khoa học Tự nhiên
Hà Nội, ĐH Khoa học Tự nhiên TP.HCM, ĐH Bách khoa Hà Nội, ĐH Bách khoa
TP.HCM… Các phịng thí nghiệm công nghệ nano được thành lập nhằm tăng cường năng
lực R&D ứng dụng cơng nghệ nano như Phịng Thí nghiệm Cơng nghệ nano (Đại học Quốc
gia TP. HCM), Phịng Thí nghiệm Công nghệ micro và nano (Đại học Công nghệ).
Cùng các đơn vị nghiên cứu, khối doanh nghiệp cũng đã mạnh dạn ứng dụng công
nghệ nano trong sản xuất như:
 Các nhà khoa học Viện Hóa học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) đã chế tạo thành
công nano curcumin chiết xuất từ củ nghệ vàng và chuyển giao nguồn nguyên liệu quý này
cho Công ty Dược Mỹ phẩm CVI kết hợp với Đại học Dược Hà Nội và Công ty Cổ phần
Dược phẩm Mediplantex cho ra thị trường sản phẩm CurmarGold có tác dụng phịng ngừa
và hỗ trợ điều trị ung thư, viêm loét dạ dày tá tràng, bệnh lý gan mật và một số bệnh mạn
tính.
 Trung tâm Nghiên cứu Triển khai (Khu Công nghệ cao TP. HCM) phối hợp Công ty
Mori A Phương Vy đưa hạt nano titandioxit và nano vàng vào các sản phẩm làm đẹp da.

 Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo Thiết kế vi mạch (Đại học Quốc gia TP. HCM)
hợp tác với Trung tâm Nghiên cứu Triển khai (Khu công nghệ cao TP. HCM), với sự đầu
tư của Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM, đã chế tạo thành công chip sinh học vi cân
tinh thể thạch anh QCM (Quatzt Crystal Microbalance), biochip này cho phép phát hiện
nhanh phẩy khuẩn tả.
 Sản phẩm silicate nano tách ra từ vỏ trấu được dùng để tổng hợp colloidal do PGS.
TS. Nguyễn Thị Hòe (Chủ tịch Tập đoàn Sơn Kova) sáng chế được dùng cho nhiều lĩnh
vực như sơn, chống thấm, mỹ phẩm, dược phẩm, vi tính… Và các loại sơn nano đặc biệt
được làm từ vỏ trấu như Sơn chống đạn - Sơn chống cháy - Sơn kháng khuẩn đã được Tập
đoàn Sơn Kova giới thiệu ra thị trường.
 Công ty trách nhiệm Hữu hạn Sinh hóa Mơi trường Bình Lan giới thiệu sản phẩm
nano bạc làm nguyên liệu cho các ngành sản xuất phân bón và thuốc nơng nghiệp, sơn, mỹ

17


phẩm, dược phẩm,… tại Techmart “Sáng chế và kết quả nghiên cứu sẵn sàng chuyển
giao” trong tháng 7/2015 tại Sàn Giao dịch cơng nghệ TP. HCM.
Kích thước siêu nhỏ của vật liệu nano đã tạo ra những “đột biến” thần kỳ trong rất
nhiều lĩnh vực, tác động trực tiếp đến đời sống con người. Tuy nhiên, hiện nay các sản
phẩm ứng dụng công nghệ nano được đưa ra thị trường hầu như chưa được nghiên cứu một
cách đầy đủ những ảnh hưởng của chúng lên sức khỏe con người và môi trường. Đây là
quan ngại rất lớn của các nhà khoa học bởi những hạt nano rất nhỏ có thể xâm nhập qua
da, di chuyển qua hệ thống ống lympho để đi đến các hạch bạch cầu (lymph nodes) và cuối
cùng là đến các cơ quan như gan, thận và lá lách…, hay khi hít vào thì những hạt nano sẽ
đi sâu vào phổi hơn so với những hạt có kích thước lớn hơn...Và khi mơi trường với đủ
loại vật liệu nano sẽ tác động ra sao đến nguồn nước, đất đai, động thực vật… Vì thế, rất
cần những nghiên cứu cẩn trọng đánh giá tác động đến sức khỏe và môi trường của vật liệu
nano trước khi đưa ra thị trường, và các nhà sản xuất cần cung cấp đầy đủ những thông tin
về cách thức sử dụng những hạt nano hay sản phẩm có ứng dụng vật liệu nano một cách

an tồn.
Có hai con đường để sáng tạo ra tri thức mới, sản phẩm mới:
 Đào sâu kiến thức về một lĩnh vực.
 Kết hợp kiến thức của các lĩnh vực khác nhau.
Với khoa học hiện đại, phương pháp đào sâu địi hỏi máy móc tinh vi, thiết bị đắt tiền
đồng thời yêu cầu rất cao về kiến thức chuyên ngành của người nghiên cứu. Phương pháp
kết hợp đòi hỏi sự liên kết rất chặt chẽ của các nhà khoa học ở các chuyên ngành với nhau,
không yêu cầu cao về máy móc, thiết bị, khơng u cầu thật cao về trình độ chun mơn
như phương pháp chun sâu, rất phù hợp với trình độ và điều kiện ở Việt Nam. Trước
đây, khoa học thế giới phân chia theo kiểu chuyên sâu nhưng trong vài chục năm gần đây
xu hướng kết hợp liên ngành dần phát triển và đang thống lĩnh. Một trong những lĩnh vực
mang tính kết hợp liên ngành rất cao là khoa học và công nghệ nano. Đó là sự kết hợp chặt
chẽ giữa vật lí, hố học, sinh học, mơi trường và nhiều ngành khoa học khác.
(Nguồn : />(Nguồn : />
18


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO TRONG
NÔNG NGHIỆP TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
2.1. Ứng dụng cơng nghệ nano trong nơng nghiệp
Với những đặc tính ưu việt, công nghệ
nano được kỳ vọng sẽ giúp cải thiện năng suất và
chất lượng cây trồng thông qua việc cung cấp các
ứng dụng mới, các giải pháp mới trong các lĩnh
vực dinh dưỡng, bảo vệ thực vật, xử lý môi
trường trồng trọt…, góp phần định hướng và phát
triển một nền nơng nghiệp an tồn và bền vững.
2.1.1. Ứng dụng cơng nghệ nano trong trồng trọt
Trồng trọt là lĩnh vực sản xuất quan trọng của nông nghiệp, cung cấp lương thực,
thực phẩm cho con người, thức ăn cho chăn nuôi, nguyên liệu cho công nghiệp, nông sản

để xuất khẩu... Do vậy, nghề trồng trọt vẫn là nghề muôn đời và đang ngày càng có giá
trị bởi sức ép về lương thực thực phẩm cho con người ngày một gia tăng. Tuy nhiên, trong
những năm gần đây, trồng trọt đang gặp phải rất nhiều thách thức như biến đổi khí hậu,
sử dụng tài nguyên không hợp lý và sử dụng quá nhiều phân bón hóa học.
2.1.1.1.

Cơng nghệ sinh học nano trong xử lý môi trường trồng trọt

Việc thường xuyên sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón trong trồng trọt dẫn đến
một vấn đề là khơng kiểm sốt được các chất khơng mong muốn có trong phân bón hóa
học và thuốc trừ sâu vào môi trường. Công nghệ sinh học nano với cách tiếp cận đầy hứa
hẹn giúp cải thiện sản xuất cây trồng và khắc phục ô nhiễm đất và nước ngầm. Qua các
báo cáo ứng dụng gần đây của công nghệ nano trong môi trường nông nghiệp, các nhà
khoa học đã cho thấy rằng việc sử dụng các vật liệu nano để cải thiện chất lượng của môi
trường, giúp phát hiện và khắc phục ô nhiễm ở các khu vực khác nhau.
2.1.1.2.

Công nghệ sinh học nano trong việc tăng năng suất và chất lượng nơng

sản
Phân bón đóng một vai trị vô cùng quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Tuy
nhiên việc lạm dụng phân bón hóa học đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với
môi trường, tác động xấu đến đất trồng, làm ảnh hưởng đến chất lượng và an tồn nơng
sản, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Công nghệ sinh học nano cho phép chúng ta tạo
19