材料科学者グエン・ドゥック・ホア氏：「ナノ材料は本当に興味深い！」

応用物理学者として、理論物理学のロマンと哲学に「魅了」されたことはありますか？ 理論の実用性と実現可能性は非常に重要です。なぜなら、理論は物理現象に対する新たな視点を開き、これまで考えられなかった新しい技術につながる可能性があるからです。抽象的な概念は、ナノテクノロジー、新素材、医療、量子情報といった分野への実用化につながる可能性があります。したがって、理論物理学のロマンと哲学は、応用物理学の実用性を惹きつけるだけでなく、それを補完し、刺激的な発見と創造性の旅を生み出します。理論物理学と実験物理学を組み合わせることで、物理学者に包括的で豊かな経験をもたらすでしょう。私は常に物理学における理論的問題に興味を持ち、刺激を受けてきました。そのため、最近の研究では、実験研究者と理論・計算研究者のコラボレーションが行われています。理論は、基本原理を完全に理解することを約束するだけでなく、物理現象に対する新たな視点を開くための包括的な基盤を提供します。

グエン・ドゥック・ホア教授（左）と彼のインスピレーションの源である人民教師グエン・ドゥック・チエン教授

主な研究テーマの一つである「ナノマテリアルがなぜこれほど多くの驚くべき特性を持つのか」について、分かりやすく説明していただけますか？ - ナノマテリアルは原子・分子レベルで機能し、ナノスケールにおけるサイズ効果、表面積/体積比の違い、量子効果、原子間の強い相互作用など、大きなサイズで一般的に見られる物理法則は適用されません。これにより、新たな物理的、化学的、生物学的特性が生み出され、幅広い応用の可能性が開かれます。これが、医療、エレクトロニクス、エネルギーなど、多くの分野におけるナノマテリアルの魅力です。特筆すべき例として、金（記号Au）が挙げられます。金は大きなサイズでは黄色で水に溶けませんが、ナノサイズにまで分解すると、粒子サイズに応じて赤、青、その他の色に変化します。量子ドットは、特殊な光学特性を持つ半導体ナノ粒子で、励起されると粒子サイズに応じた色の光を発します。量子ドットは、テレビ画面（QLED）、LEDライト、そして疾患診断のための蛍光マーカー画像化などの医療用途に利用されています。

ハノイ国立教育大学の友人たちと

1D材料と2D材料とは何でしょうか？私たちが目にする材料は3Dではないでしょうか？ - 私たちが知覚する世界は3D空間の世界です。1つの次元が他の2つの次元よりもはるかに大きい場合、物体は1次元、つまり1D材料とみなすことができます。また、2つの次元が他の1つよりもはるかに大きい場合、物体はほぼ2次元、つまり2Dです。ナノスケールでは、1Dおよび2D材料は原子構造が1次元または2次元に限定されるため、多くの独自の特性を持っています。カーボンナノチューブ（直径100ナノメートル未満、長さが最大数マイクロメートル以上の中空の円筒形チューブ）などの1D材料は、非常に高い比引張強度と優れた電気伝導性、熱伝導性を備えています。ナノワイヤ（直径が100nm未満で、長さ/直径比が非常に大きい）は、金属、半導体、金属酸化物などのさまざまな材料から作成でき、センサーや電子部品に使用できます。グラフェン（ハニカムネットワークに配置された炭素原子の層を持つ）などの2D材料は、非常に耐久性のある機械的特性、優れた導電性と熱伝導性を備えており、エレクトロニクス、エネルギー、透明電極の多くの研究とアプリケーションの基盤となっています。ナノテクノロジーにより、1Dおよび2D材料はますます開発され、さまざまな用途に使用され、物理世界に対する人間の理解を深め、将来的に画期的な技術進歩をもたらすことが期待されています。

ITIMSの同僚たちと

物質の粒子が小さくなるほど、驚きや潜在的な応用範囲が広がるというのは本当でしょうか？粒子を極限まで細分化すると、何が残るのでしょうか？この問いは非常に興味深く、材料科学やナノテクノロジーの基本原理を解明するのに役立ちます。確かに、物質の粒子をナノサイズまで細分化すると、多くの新しい驚くべき特性が現れます。粒子を細分化していくと、物質の最も基本的なレベル、つまり陽子、中性子、クォーク、レプトン、ボソンといった原子や亜原子粒子に近づいていきます。これらは現在、物質の最小構成単位です。しかし、将来的には、より基本的な粒子が発見されるか、あるいは存在が予測される可能性があります。科学に終わりがないがゆえに、それが材料科学者の原動力となっています。これらは、理論物理学におけるロマン、想像力、そして哲学の領域でもあります。

ナノ粒子は古代から多くの遺物に見つかっています。なぜナノマテリアルは現代社会にとってそれほど重要なのでしょうか？ - ナノマテリアルが現代社会にとって非常に重要なのは、その小ささだけでなく、主にそのユニークな特性と幅広い用途への可能性にあります。ナノ粒子は古代から存在していましたが（例えば、リュクルゴスの杯は反射光と透過光で異なる色に見えます）、近年の数十年間でその理解と制御は劇的に進歩し、多くの分野で画期的な新しい用途が開拓されています。したがって、ナノマテリアルを製造および制御する能力が鍵となります。ナノテクノロジーは、現在の用途に新たな可能性をもたらすだけでなく、将来的に画期的な機会を生み出し、世界の経済と社会の発展にプラスの影響を与えています。

バビのITIMSの同僚たちと

超伝導材料とその応用についてはどうですか? - 超伝導材料とは、簡単に言えば、電流を流すと、エネルギーが減少したり損失したりすることなく、電流が永久に続く材料です。超伝導材料は、医療、送電、磁気浮上列車、粒子加速器などの分野でさまざまな用途があります。現在、超伝導材料を使用した最も一般的な装置は、体内の詳細な画像化に必要な強力な磁場を生成するために超伝導磁石を使用する磁気共鳴画像化(MRI)装置です。超伝導材料のおかげで、MRI装置はより効率的に動作し、より高品質の画像を提供します。最近、中国は真空管内の超伝導コイルの磁気浮上上を走行する列車の試験に成功し、最高速度623 km / hに達しました(設計速度は1,000 km / hに達することができます)。現在、超伝導材料の商用化と広範な使用を妨げている最大の課題は、おそらく動作温度が極めて低いことです。超伝導は、低温を維持するために、液体ヘリウム（-269℃）や液体窒素（-196℃）といった複雑で高価な冷却システムを必要とします。その他の課題としては、製造コストの高さ、機械的耐久性の低さ、複雑な製造技術、強力な磁場中での超伝導状態の維持、あるいは高圧下での超伝導状態維持の必要性などが挙げられます。

研究室の同僚と話す

教授のナノマテリアル応用研究における新たな展開とは？ - 約10年間の基礎研究を経て、ナノマテリアルとセンサーの分野で一定の成果を得た後、私たちのグループは、IoT（モノのインターネット）アプリケーションにおける呼気分析による疾患診断のための統合ナノマテリアルの研究を決定しました。これはまさに発展的なステップであり、現代科学研究における学際的な精神を明確に示しています。ナノマテリアル、電子部品、IoTの組み合わせは、疾患診断の新たな可能性を切り開くだけでなく、先進医療技術の開発や、産業、環境、セキュリティなど様々な分野への応用にも貢献します。私たちのアイデアは、2009年に、ホサム・ハイク氏（イスラエル）がNature Nanotechnology誌に発表した「金ナノ粒子を用いた呼気による肺がん診断」に関する研究論文を参考にして生まれました。この研究は、健康な人と肺がん患者の呼気分析結果を比較することで、肺がん患者を特定できることを示しています。

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その後の研究により、ナノ材料を用いた半導体ガスセンサーを開発しました。このセンサーは、金ナノよりも優れた応答性と低いガス濃度検出限界を備えており、疾患スクリーニングおよび診断のための呼気分析への応用に向けて本格的に開発可能です。これは、2019年にVingroup Innovation Foundation（VinIF）から資金提供を受けたプロジェクトの応用研究分野です。この挑戦的なプロジェクトをVinIFに自信を持って提案できた理由の一つは、同財団の「リスクテイク」精神です。この進歩的な仕組みのおかげで、私たちは製品化が確実な安全な研究分野を提案するのではなく、高い潜在的リスクを負っても画期的なテーマに取り組む決意を固めています。この研究の原理は、肺がん、喘息、糖尿病などの特定の疾患に罹患すると、体内の代謝に影響が及び、患者の呼気中に濃度の異なる特徴的なガス（生物学的マーカー）が生成されるというものです。これらの生物学的マーカーは、疾患の種類ごとに異なる変化を示します。このガスセンサーは、生物学的マーカーを識別・分析するように設計されており、生検などの侵襲的な方法を用いずに疾患を早期発見するのに役立ちます。マイクロチップと半導体チップの波はかつてないほど熱くなっています。教授によると、私たちはこの波をどの方向に活かすべきでしょうか？ - はい、この分野は非常にホットで、現代技術の多くの研究、開発、そして応用の中心となっています。この分野の成長と進歩は、情報通信技術の発展を促進するだけでなく、他の多くの産業にも大きな影響を与えています。しかし、正直なところ、私たちの半導体・マイクロチップチームはまだ規模が小さく、専門知識も限られています。さらに、現在のベトナムには十分に強力な半導体研究センターがなく、半導体エコシステムも欠如しています。私の意見では、ベトナムは競争力のあるニッチ分野に注力し、研究開発と人材育成に投資し、技術エコシステムと支援産業を構築し、主要産業に技術を適用することで、半導体・マイクロチップ技術開発の波を活かすべきです。これらの戦略は、ベトナムが持続的に発展し、急速に変化する世界の技術環境において効果的に競争するのに役立つでしょう。教授、ありがとうございました！

タンニエン.vn

出典: https://thanhnien.vn/nha-khoa-hoc-vat-lieu-nguyen-duc-hoa-vat-lieu-nano-day-thu-vi-185240531094042686.htm