材料科学者グエン・ドゥック・ホア氏：「ナノ材料は魅力的です！」

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、量子情報など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、 発見と革新の魅力的な旅を生み出します。理論物理学と実験物理学を組み合わせることで、物理学者は包括的で豊かな経験を得ることができます。私は物理学における理論的問題に常に興味を持ち、刺激を受けてきました。そのため、私たちの最近の研究では、実験研究者と理論・計算研究者のコラボレーションが取り入れられています。理論は、基本原理の完全な理解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）と彼の指導教官であるグエン・ドゥック・チエン教授

教授、あなたの主要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予想外の特性を持つのか」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や分子レベルで機能し、ナノスケールにおけるサイズ効果、表面積と体積の比の違い、量子効果、そして原子間の強い相互作用など、より大きなサイズで適用される通常の物理法則はもはや適用されません。これにより、新たな物理的、化学的、そして生物学的特性が生み出され、広大な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。顕著な例として、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、ナノスケールまで分解すると、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、励起されると粒子サイズに応じた色の光を発する、独特の光学特性を持つ半導体ナノ粒子です。量子ドットは、テレビディスプレイ（QLED）、LED、そして疾患診断のための蛍光イメージングなどの医療用途に用いられています。

ハノイ教育大学のクラスメイトたちと一緒に

1D 材料と 2D 材料とは何ですか? 私たちが目にする材料はすべて 3D ではないのですか? - 私たちが知覚する世界は 3D 空間世界です。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) と見なすことができます。また、2 つの次元が他の次元よりもはるかに大きい場合、物体はほぼ 2 次元 (つまり 2D) と見なすことができます。ナノスケールでは、1D 材料と 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ちます。カーボンナノチューブ (直径が 100 ナノメートル未満で、長さが数マイクロメートル以上に達する中空の円筒形チューブ) などの 1D 材料は、部分的な引張強度が極めて高く、電気伝導性と熱伝導性に優れています。ナノワイヤ (直径が 100 nm 未満で、長さと直径の比が非常に大きく、金属、半導体、金属酸化物などのさまざまな材料でできている) は、センサーや電子部品に応用できます。グラフェン（ハニカム格子状に配列した炭素原子1層分の厚さ）のような2D材料は、非常に優れた機械的特性と優れた電気伝導性および熱伝導性を有し、エレクトロニクス、エネルギー、透明電極など、様々な研究や応用の基盤となっています。ナノテクノロジーの発展により、1Dおよび2D材料はますます発展し、多様な用途に利用されています。これは、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可能性を秘めています。

ITIMSの同僚たちと共に

物質の粒子を細かく分解すればするほど、より多くの驚きや潜在的な応用が発見されるのでしょうか？粒子を極限まで分解したら、何が残るのでしょうか？これは、材料科学とナノテクノロジーにおけるいくつかの基本原理を解明する上で、非常に興味深い問いです。実際、物質の粒子をナノスケールまで分解すると、多くの新しい、予期せぬ特性が出現します。粒子をさらに分解することで、物質の最も基本的なレベル、すなわち陽子、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、さらに多くの基本粒子が発見されるか、あるいは存在が予測されるかもしれません。科学に終わりはなく、これが材料科学者のモチベーションです。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。

古代から、ナノ粒子は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極めて重要なのは、その小ささだけでなく、その独特な特性と幅広い応用可能性にあります。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、ナノ粒子に関する理解と制御は飛躍的に進歩し、様々な分野で画期的な応用が数多く実現しています。そのため、ナノマテリアルの製造と制御能力が鍵となります。ナノテクノロジーは、現在の応用分野に新たな可能性をもたらすだけでなく、将来に向けて画期的な機会を創出し、世界の経済社会の発展に大きく貢献するでしょう。

バビのITIMSの同僚たちと共に

超伝導材料とその応用についてはどうでしょうか?簡単に言うと、超伝導材料とは、電流が流れているときに、劣化やエネルギー損失がなく一定のままである材料です。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多くの異なる用途があります。現在、超伝導材料を使用した最も一般的なデバイスは、磁気共鳴画像診断装置 (MRI) です。これは、超伝導磁石を使用して、体の内部の詳細な画像化に必要な強力な磁場を生成します。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、中国は真空管内で超伝導コイルを備えた磁気浮上列車のテストに成功し、時速 623 km を超える速度を達成しました (設計速度は時速 1,000 km に達する可能性があります)。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、おそらくその非常に低い動作温度です。超伝導を実現するには、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が必要です。その他の課題としては、製造コストの高さ、機械的強度の低さ、複雑な製造技術、強力な磁場中での超伝導の維持能力、そして高圧下での超伝導の必要性などが挙げられます。

研究室の同僚と話し合っています。

ナノ材料応用に関する教授の研究の最新動向について教えてください。約10年間の基礎研究を経て、ナノ材料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）への応用を目的とした統合ナノ材料の研究を決定し、呼気分析による疾患診断に利用しています。これは真に前進であり、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。ナノ材料、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Nature Nanotechnology誌に掲載されたイスラエルのホサム・ハイク氏による「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たことから生まれました。この研究は、健常者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可能性を示唆しています。

イベントで専門家と交流する。

その後の研究により、金ナノ粒子と比較して応答性に優れ、ガス濃度検出限界が低いナノ材料を用いた半導体ガスセンサーの開発に成功しました。このセンサーは、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が十分に可能です。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で適用された研究分野です。この挑戦的なプロジェクトをVinIF Foundationに自信を持って提案できた原動力の一つは、同財団の「リスクテイク」アプローチです。この先進的なメカニズムのおかげで、私たちは製品結果が保証された安全な研究分野を提案するのではなく、たとえ高いリスクを伴うとしても、画期的なテーマを追求することを決意しました。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、体内の代謝プロセスに影響が及び、患者の呼気中に様々な濃度の特徴的なガス（バイオマーカー）が生成されるというものです。これらのバイオマーカーは、疾患の種類ごとに異なる変化を示します。ガスセンサーはこれらのバイオマーカーを識別・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、この波をどのような方向に活かすべきでしょうか？ - そうです、このテーマは非常にホットであり、多くの現代技術の研究開発と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、率直に言って、ベトナムの半導体およびマイクロチップ分野の人材は依然として少なすぎ、専門知識も限られています。さらに、ベトナムには現在、十分に強力な半導体研究センターと強固な半導体エコシステムが欠けています。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、技術と産業エコシステムを構築し、主要産業に技術を適用することで、半導体およびマイクロチップ技術のブームを活かすべきです。これらの戦略は、ベトナムが持続可能な発展を達成し、急速に変化する世界の技術の中で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