VN chế tạo kính hiển vi nhìn thấy ở mức nano

Chiếc kính hiển vi quét đầu dò.

Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học vừa công bố kính hiển vi quét đầu dò (SPM) - thiết bị thuộc loại cao cấp nhất được chế tạo tại nước ta, với giá thành rẻ hơn nhiều sản phẩm nhập ngoại. Bước đột phá này đã mở rộng đường cho ngành công nghệ nano - sinh học phân tử của Việt Nam.

Tháng 3 vừa qua, trong cuộc nghiệm thu cấp nhà nước sản phẩm này, Giáo sư Vũ Đình Cư, Chủ tịch hội đồng nghiệm thu, đánh giá: "Đây là lần đầu tiên ở Việt Nam tiến hành chế tạo SPM cực kỳ tinh vi, nó chụp được hình một con virus vào cỡ 100 nanomét (1 nanomét = 1 phần tỷ mét) mà không cần dùng tới chân không... Đây là sự việc đáng ghi nhớ trong nền khoa học công nghệ Việt Nam".

Giáo sư Trần Xuân Hoài, Viện trưởng Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học.

GS Trần Xuân Hoài, Viện trưởng và là chủ nhiệm đề tài, cho biết: SPM là tên chung của một họ kính hiển vi hoạt động theo nguyên lý mới, được các nhà vật lý thế giới phát minh gần đây, dùng để nghiên cứu đặc điểm bề mặt ở cấp độ cực nhỏ (nguyên tử). Kính hoạt động theo nguyên lý quét một mũi dò nguyên tử trên một bề mặt mẫu ở khoảng cách nguyên tử. Hình ảnh sẽ được hiển thị trên máy tính với hệ số phóng đại lớn ở dạng một chiều, hai chiều hoặc ba chiều.

Kính SPM đã được các hãng lớn trên thế giới cung cấp, thương mại hóa từ khá lâu, nhưng với giá thành rất đắt, có khi đến hàng triệu đôla một chiếc. Mặt khác chúng cũng nhanh chóng lạc hậu nên không phải phòng thí nghiệm nào cũng được trang bị, nhất là với nước đang phát triển như Việt Nam. Hiện nước ta chỉ có một thiết bị SPM duy nhất mua của Mỹ, do vậy các nhà khoa học cũng như học sinh, sinh viên rất khó tiếp cận với nó để phục vụ công tác nghiên cứu.

SPM khắc phục được nhược điểm của hai loại kính quen thuộc trong phòng thí nghiệm hiện nay là kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử. Kính quang học không thể phóng đại các mẫu vật nhỏ hơn 1 phần triệu mét, như virus và phân tử, còn kính hiển vi điện tử lại kềnh càng và rất đắt tiền. Ngoài ra, với hai loại kính này, mẫu vật phải được đặt trong buồng hút chân không, tức là qua các công đoạn làm chết, sấy khô rồi bị phủ, mạ... Vì thế, nhà nghiên cứu chỉ nhìn được mẫu vật ở dạng không nguyên vẹn. Trong khi đó, SPM có thể quan sát trực tiếp mọi chất liệu (như kim loại, bán dẫn, sứ, hữu cơ, đại phân tử...) trong môi trường không khí, mà không đòi hỏi phải xử lý trước.

Ảnh chụp màng mỏng chế tạo tại Viện Ứng dụng công nghệ, cho thấy các mẫu hạt nano TiO2 trên đế mica.

Chiếc kính hiển vi SPM "made in Việt Nam" đã được thử nghiệm để đo cấu trúc màng TiO2 (mẫu do Viện Ứng dụng công nghệ gửi) và xác định hình dạng, cấu trúc của virus gây bệnh xoăn lá cà chua (mẫu do Viện Công nghệ sinh học gửi), cho ra hình ảnh rất rõ nét. Những hình ảnh này sẽ hỗ trợ đắc lực các nhà nghiên cứu trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm, tìm hiểu đặc tính gây bệnh của các loài sâu bệnh...

Công trình thuộc khuôn khổ các đề tài trọng điểm cấp nhà nước, do Bộ KH&CN đặt hàng với Viện từ cuối năm 2001. Để thực hiện việc chế tạo này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loạt công nghệ cao trong đó nhiều công nghệ lần đầu có mặt tại Việt Nam như phát hiện và đo lường tín hiệu cực nhỏ (đo dòng điện cỡ pA, lực cỡ nN, kích cỡ nm), kỹ thuật cách ly dao động...

Theo đánh giá của Hội đồng nghiệm thu, việc chế tạo thành công kính hiển vi SPM sẽ cho phép các phòng thí nghiệm ở nước ta hoàn toàn chủ động trong việc vận hành những công cụ phân tích hình ảnh ở mức nano, cũng như sinh học phân tử, làm cơ sở cho sự phát triển các ngành khoa học then chốt của Việt Nam. Hội đồng cũng đề nghị Bộ KH &CN cho phép Viện thành lập doanh nghiệp trong lĩnh vực này để hoàn thiện và sản xuất thiết bị SPM phục vụ nhu cầu của các đơn vị nghiên cứu, tiến tới xuất khẩu thiết bị công nghệ cao.

Liên hệ: Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học, 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội. ĐT: 04 836.1893, 04 8364754; Fax 04 7562949.

Độc giả có thể trao đổi kinh nghiệm tại đây.

Thuận An