CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về công nghệ nano 1.1 Khái niệm công nghệ nano Ngành công nghệ nano áp dụng trong việc phân tích, thiết kế, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc kiểm soát hình dáng. Vật liệu nano và những vật liệu có kích thước nanomet (nm, 1 nm = 10-9 m). Với kích thước nano các vật liệu này sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có được đó là sự thu nhỏ kích thước và việc tăng diện tích mặt ngoài [1]. So sánh kích thước nano Đối tượng nghiên cứu của công nghệ nano là vật liệu nano.
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet: Dựa vào trạng thái thì phân chia thành các dạng như: rắn, lỏng, khí (rắn là vật liệu hiện nay đang được tập trung nghiên cứu) [2]. Căn cứ hình dáng vật liệu được phân thành [2]: Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều đo được kích thước nano). Ví dụ như đám nano, hạt nano… Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano. Ví dụ như dây nano, ống nano… Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano.
Ví dụ như màng mỏng… 1.2 Nguồn gốc của công nghệ nano Vào năm 1959: Khái niệm “Công nghệ nano” được nhà vật lí học nổi tiếng Richard Feynman (giải Nobel Vật lý 1965) thảo luận trong bài nói chuyện với nhan đề There's Plenty of Room at the Bottom. Trong đó, ông thảo luận về cách tổng hợp nano thông qua tương tác trực tiếp với nguyên tử, vạch ra khả năng hình thành nền tảng công nghệ mới và thiết kế một thiết bị quy mô lớn dựa trên cấu trúc phân tử của nó [3]. Năm 1974 thuật ngữ công nghệ nano mới thực sự được đề cập sau khi lấy cảm hứng từ khái niệm của Richard Reynman. Nhà nghiên cứu Taniguchi Nario tại Đại học Tokyo, 3 Nhật Bản đã đề cập đến khả năng chế tạo vi mạnh điện tử và cấu trúc vi mô, nhưng chưa được nhiều người biết đến [4].
Năm 1981: Hai nhà nghiên cứu của công ty IBM, G. Rohrer, tuyên bố với thế giới rằng họ đã “nhìn thấy” các nguyên tử bằng kính hiển vi quét đường hầm (scanning tunelling microscope, STM) do họ sáng chế và giành được giải Nobel cho thành quả này [3]. Schweizer của IBM lần đầu tiên cảm nhận được nguyên tử. Hai ông sử dụng máy dò của STM để di chuyển mọi đơn vị nguyên tử theo ý của mình [3].
Đầu những năm 2000, chính phủ của một số nước tiên tiến đầu tư, thúc đẩy mạnh khoa học và công nghệ, trong đó ngành công nghệ nano đặc biệt được chú trọng, các cuộc tranh luận xung quanh thuật ngữ công nghệ nano ngày càng sôi nổi hơn và có nhiều bước tiến vượt bậc [5]. Ngày nay thuật ngữ “công nghệ nano” vẫn chưa có dấu hiệu giảm nhiệt vẫn thu hút rất nhiều nhà nghiên cứu vì công nghệ nano ứng dụng nhiều trong hầu hết các lĩnh vực: y học, mỹ phẩm, vật liệu, điện tử, … 1.3 Các phương pháp chế tạo nano kim loại Điều chế nano kim loại có hai phương pháp, phương pháp từ dưới lên và phương pháp từ trên xuống. Phương pháp từ dưới lên là tạo hạt nano từ các ion hoặc các nguyên tử kết hợp lại với nhau [3]. Phương pháp từ trên xuống là phương pháp tạo vật liệu nano từ khối vật liệu khối ban đầu [6].
Với các loại hạt nano như vàng, bạc, bạch kim, … thì phương pháp thường được áp dụng phương pháp từ dưới lên. Phương pháp ăn mòn laser: Vật liệu ban đầu sẽ đươc đặt trong một tấm bạc được đặt trong một dung dịch có chứa hoạt chất hoạt hóa bề mặt. Sau đó chiếu một chùm laser xung có bước sóng 532 nm, độ rộng xung 10 ns, tần số 10 Hz, năng lượng mỗi xung là 90 mJ, đường kính vùng kim loại bị tác dụng từ 1-3 mm. Dưới tác dụng của chùm laser xung, các hạt nano có kích thước khoảng 10 nm được hình thành và được bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt CnH2n + Na2SO4 với n = 8, 10, 12, 14 với nồng độ từ 0,001 đến 0,1 M [6].
Phương pháp khử hóa học: là phương pháp dùng tác nhân khử hóa học để khử các ion kim loại thành kim loại. Được gọi là phương pháp hóa ướt vì các tác nhân hóa học thường ở dạng dung dịch. Dung dịch ban đầu có chứa các muối như: HAuCl4, H2PtCl6, AgNO3. Các chất hóa học như acid Citric, vitamin C, Ethanol (cồn), Sodium Borohydride (NaBH4) là các tác nhân khử ion kim loại Ag+, Au+ thành Ag0, Au0.
Ngoài ra chất Ethylene Glycol sử dụng các nhóm rượu đa chức để điều chế nano được gọi là phương pháp Polyol. Các hạt nano có kích thước từ 10-100 nm có thể điều chế bằng phưowng pháp này [7]. Phương pháp khử vật lý: Là dùng các tác nhân vật lý như điện tử [8], tia laser [9], tia tử ngoại [10], sóng điện tử năng lượng cao như tia gamma [11], khử ion kim loại thành kim loại. Ví dụ, người ta dùng chùm laser xung có bước sóng 500 nm, độ dài xung 6 ns, tần số 10 Hz, công suất 12 – 14 mJ, chiếu vào dung dịch AgNO3 là nguồn ion kim loại và sodium dodecyl sulfate (SDS) như là chất hoạt hóa bề mặt để thu được hạt nano bạc [9].
Phương pháp khử hóa lý: Là phương pháp trung gian giữa hóa học và vật lý. Nguyên lý là dùng điện phân kết hợp với sóng siêu âm để tạo hạt nano. Qúa trình điện phân tạo ra 4 các hạt nano bám vào điện cực âm, lúc này khi tác dụng đồng bộ xung siêu âm với xung điện phân thì các hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện cực và đi vào dung dịch [12]. Phương pháp khử sinh học: Sử dụng vi khuẩn như một chất khử ion kim loại.
Cấy vi khuẩn MKY3 vào dung dịch có chứa ion bạc để thu được hạt nano. Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường và có thể tạo hạt với số lượng lớn [13].4 Ứng dụng của nano kim loại Ứng dụng của nano đều liên quan đến các tính chất đặc biệt của nano kim loại. Ngành y học: là một trong những ứng dụng lớn nhất của hạt nano kim loại. Ngày nay, công nghệ nano càng ngày được ứng dụng rộng rãi hơn trong điều trị ung thư.
Với nhiều phương pháp điều trị phối hợp với nhau để hạn chế sự phát triển của khối u và tiêu diệt chúng ở cấp độ tế bào [14]. Ngành công nghiệp điện tử: Ứng dụng công nghệ nano để chế tạo các sản phẩm được phủ nano kháng khuẩn như chuột, bàn phím, … Trong tương lai sẽ có các sản phẩm pin nano có dung lượng lớn hơn, khối lượng nhỏ hơn [15]. Ngành công nghiệp thực phẩm: Được sử dụng để thay đổi hương vị và dinh dưỡng của thực phẩm. Do chất liệu hộp đựng được phủ một lớp nano vô trùng nên giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm [16].
Ngành may mặc: Sử dụng các hạt nano bạc để làm quần áo có khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây mùi. Và biến quần áo bạn thành trạm phát điện di động, sử dụng năng lượng gió mặt trời để sạc điện cho chiếc smartphone của bạn [17]. Công nghệ nano còn được phát triển để làm sạch và dọn dẹp môi trường, được ứng dụng để khử mặn nước biển, xử lý nước thải, xử lý nước ngầm, lọc nước, … [18]. Không chỉ dừng lại ở những ứng dụng tiêu biểu của công nghệ nano, mà vì ứng dụng của công nghệ nano là vô tận, nhiều ứng dụng vẫn đang được phát triển để mang lại nhiều ứng dụng cho các lĩnh vực khác nhau.2 Giới thiệu về cây nấm lim xanh 1.1 Nguồn gốc và phân loại *Nguồn gốc: Linh chi mọc trên gỗ lim nên được gọi là nấm lim.
Nấm lim xanh có tên khoa học là Ganoderma lucidum (GL) có tên khác là Polyporum lucidus W. Curt thuộc họ nấm gỗ Ganodermatceae là một loài nấm linh chi đặc hữu. Nấm lim xanh mọc trên gốc rễ và thân của cây lim xanh đã chết nhiều năm trong rừng nguyên sinh [19]. Nấm lim xanh Bảng 1.
Phân loại nấm lim xanh Thông tin Tên khoa học Ganoderma lucidum Ngành Eumycota Lớp Hymenocetes Bộ Aphyllophoeales Họ Ganodermataceae Chi Ganoderma Loài G. lucidum Nấm lim xanh được phân thành nhiều loại dựa trên vị trí mọc và màu sắc của nấm lim xanh [19]: + Nấm lim xanh Xích chi (Hồng chi): nấm được mọc ra từ rễ của cây lim xanh. Nấm có mũ và thân nấm màu đỏ. + Nấm lim xanh Bạch chi (Ngọc chi): nấm có màu trắng mọc ra từ lõi cây lim.
+ Nấm lim xanh Hắc chi (Huyền chi): nấm có màu đen, mọc ra từ vỏ của cây lim. + Nấm lim xanh Thanh chi: nấm có màu xanh lục. + Nâm lim xanh Tử chi: nấm có màu tím than. + Nấm lim xanh Hoàng chi: nấm có màu vàng, vị trí mọc là từ lõi và vỏ của cây lim.2 Mô tả cây nấm lim xanh Nấm lim xanh có cấu tạo 2 phần: Phần cuống nấm và phần mũ nấm.
Phần cuống nấm: độ biến dị rất lớn, có thể đến hàng chục cm, cuống thường không cắm ở giữa mũ nấm mà cắm lệch tâm do quá trình lên tán [19,20]. Phần mũ nấm: hình thận, gần tròn hoặc hình quạt có khi bị biến dạng. Trên mũ ánh bóng như đánh vescni, trên mặt mũ có vân gợn sóng đồng tâm và tia rãnh phóng xạ, chuyển từ nâu đến đỏ vàng, đỏ cam, đỏ nâu, …Kích thước của tán từ 2-30 cm, độ dày 0. Thịt nấm dày từ 0.8 cm, màu vàng kem, nâu nhạt.
Nấm mềm và dai khi còn tươi, khi khô trở nên cứng và nhẹ, đầu sợi nấm hình que, màng nấm rất dày, đan xen chặt chẽ với nhau tạo thành lớp vỏ nhẵn bao bọc lấy mũ và cuống nấm [19,20].3 Phân bố của nấm lim xanh Nấm lim xanh thường mọc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Trong tự nhiên thường xuất hiện ở những khu rừng rậm, những nơi không đủ ánh sáng và có độ ẩm cao. Nấm lim xanh thường được tìm thấy ở các khu rừng nguyên sinh của Lào và Việt Nam. Ở nước ta, nấm lim xanh thường csó thể được nhìn thấy ở phía Nam và phía Bắc của dãy Trường Sơn [20].4 Các nghiên cứu về nấm lim xanh Ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu ứng dụng của nấm lim xanh, chỉ có nghiên cứu tách và nhân giống sinh khối nấm lim xanh phục vụ nhu cầu đời sống [20].
Trên thế giới có nhiều nghiên cứu đã được tiến hành về thành phần hóa học và công dụng của nấm lim xanh.