Malzeme bilimci Nguyen Duc Hoa: 'Nanomalzemeler çok ilginç!'

Uygulamalı bir fizikçi olarak, teorik fiziğin romantizmi ve felsefesi sizi hiç büyüledi mi? - Teorinin uygulanabilirliği ve uygulanabilirliği çok önemlidir çünkü bir teori, fiziksel olgulara yeni bakış açıları sunarak daha önce hiç düşünülmemiş yeni teknolojilere yol açabilir. Soyut kavramlar, nanoteknoloji, yeni malzemeler, tıp ve kuantum bilgisinde pratik uygulamalara yol açabilir... Bu nedenle, teorik fiziğin romantizmi ve felsefesi, uygulamalı fiziğin pratikliğini yalnızca cezbetmekle kalmaz, aynı zamanda tamamlar ve heyecan verici bir keşif ve yaratıcılık yolculuğu yaratır. Teorik fizik ve deneysel fiziği birleştirmek, fizikçilere kapsamlı ve zengin bir deneyim kazandıracaktır. Fizikteki teorik problemlerle her zaman ilgilendim ve motive oldum. Bu nedenle son çalışmalarımızda deneyciler ile teorik ve hesaplamalı araştırmacılar arasında iş birliği olmuştur. Teori, temel prensiplerin eksiksiz bir şekilde anlaşılmasını sağlamanın yanı sıra, fiziksel olgulara yeni bakış açılarının açılabileceği kapsamlı bir temel de sunmaktadır.

Prof. Dr. Nguyen Duc Hoa (solda) ilham veren öğretmeni Prof. Dr. Halk Öğretmeni Nguyen Duc Chien ile

Ana araştırma konularınızdan birini, yani nanomalzemelerin neden bu kadar çok şaşırtıcı özelliğe sahip olduğunu, kolay anlaşılır bir şekilde açıklayabilir misiniz? - Nanomalzemeler, büyük boyutlarda yaygın olarak bulunan fiziksel yasaların artık geçerli olmadığı atomik ve moleküler düzeyde çalışır; bunlar arasında nanoskaladaki boyut etkileri, yüzey/hacim oranındaki farklılıklar, kuantum etkileri ve nanoskaladaki atomlar arasındaki güçlü etkileşimler bulunur. Bu, yeni fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikler yaratarak geniş bir potansiyel uygulama yelpazesi açar. Bu, tıp, elektronik, enerji vb. gibi birçok alanda nanomalzemelerin heyecan verici yanıdır. Özel bir örnek element altındır (sembol Au): büyük boyutlarda sarıdır ve suda çözünmez; ancak nano boyuta parçalandığında, parçacık boyutuna bağlı olarak kırmızı, mavi veya diğer renklere dönüşebilir. Kuantum noktaları, özel optik özelliklere sahip yarı iletken nanopartiküllerdir: uyarıldığında, rengi parçacık boyutuna bağlı olan bir ışık yayarlar. Kuantum noktaları, TV ekranlarında (QLED), LED ışıklarda ve hastalık teşhisi için floresan işaretleyicilerin görüntülenmesi gibi tıbbi uygulamalarda kullanılır.

Hanoi Ulusal Eğitim Üniversitesi öğrencileriyle

1B ve 2B malzemeler nelerdir? Gördüğümüz malzemeler 3B değil midir? - Algıladığımız dünya 3B uzamsal bir dünyadır. Bir boyut diğer iki boyuttan çok daha büyük olduğunda, nesne 1 boyutlu, yani 1B malzeme olarak kabul edilebilir; veya iki boyut diğerinden çok daha büyük olduğunda, nesne neredeyse 2 boyutlu, yani 2B olarak kabul edilir. Nanometre ölçeğinde, 1B ve 2B malzemeler, atomik yapıları 1 veya 2 boyutla sınırlı olduğu için birçok benzersiz özelliğe sahiptir. Karbon nanotüpler (çapları <100 nanometre ve uzunlukları birkaç mikrometre veya daha fazla olan içi boş silindirik tüpler) gibi 1B bir malzeme, son derece yüksek özgül çekme dayanımına ve iyi elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir. Nanotel (çapı < 100 nm ve uzunluk/çap oranı çok büyük olan, metaller, yarı iletkenler ve metal oksitler gibi birçok farklı malzemeden yapılabilir... sensörlerde veya elektronik bileşenlerde kullanılabilir. Grafen gibi 2 boyutlu bir malzeme (bal peteği ağı şeklinde düzenlenmiş bir karbon atomu tabakası) çok güçlü mekanik özelliklere, iyi elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir ve elektronik, enerji ve şeffaf elektrotlarda birçok çalışma ve uygulamanın temelini oluşturur... Nanoteknoloji ile birlikte 1 boyutlu ve 2 boyutlu malzemeler giderek gelişmekte ve çeşitli uygulamalara sahip olmakta, fiziksel dünya hakkındaki insan anlayışının genişlemesine katkıda bulunmakta ve gelecekte çığır açan teknolojik gelişmeler vaat etmektedir.

ITIMS'teki meslektaşlarımla

Malzeme parçacıkları ne kadar küçükse, o kadar çok sürpriz ve potansiyel uygulama olduğu doğru mudur? Parçacıkları sonuna kadar bölersek, geriye ne kalır? - Bu soru çok ilginçtir ve malzeme bilimi ve nanoteknolojideki bazı temel prensipleri açıklığa kavuşturmaya yardımcı olur. Gerçekten de, malzeme parçacıklarını nano boyuta böldüğümüzde, birçok yeni ve şaşırtıcı özellik ortaya çıkar. Parçacıkları bölmeye devam ettikçe, maddenin en temel düzeyine, yani atomlara ve protonlar, nötronlar, kuarklar, leptonlar ve bozonlar gibi atom altı parçacıklara yaklaşacağız - ki bunlar şu anda malzemelerin en küçük yapı taşlarıdır. Ancak, gelecekte, daha temel parçacıkların bulunması veya var olduklarının tahmin edilmesi mümkündür. Bu, malzeme bilimcileri için itici güçtür, çünkü bilimin sonu yoktur. Bunlar aynı zamanda teorik fiziğin romantizm, hayal gücü ve felsefe alanlarıdır.

Nanopartiküller antik çağlardan beri birçok eserde bulunmuştur. Nanomalzemeleri modern toplum için bu kadar önemli kılan nedir? -Nanomalzemeler modern toplum için yalnızca küçük boyutları nedeniyle değil, aynı zamanda benzersiz özellikleri ve sundukları geniş potansiyel uygulama yelpazesi nedeniyle de önemlidir. Nanopartiküller antik çağlardan beri var olsa da (örneğin, Lycurgus Kupası yansıyan veya iletilen ışık altında bakıldığında farklı renklerde görünecektir), bunların anlaşılması ve kontrolü son yıllarda önemli ölçüde ilerleyerek birçok alanda yeni ve çığır açan uygulamaların önünü açmıştır. Dolayısıyla, nanomalzemeleri üretme ve kontrol etme yeteneği sırrıdır. Nanoteknoloji yalnızca mevcut uygulamalar için yeni potansiyeller açmakla kalmaz, aynı zamanda gelecekte çığır açan fırsatlar yaratarak küresel ekonomik ve sosyal kalkınmaya olumlu katkıda bulunur.

Ba Vi'deki ITIMS meslektaşlarıyla

Süperiletken malzemeler ve uygulamaları hakkında ne düşünüyorsunuz? - Süperiletken malzemeler, basitçe söylemek gerekirse, içlerinden bir elektrik akımı geçirildiğinde, akım enerjisini kaybetmeden veya azalmadan sonsuza kadar devam eder. Süperiletken malzemelerin tıp , güç iletimi, manyetik levitasyon trenleri, parçacık hızlandırıcıları vb. gibi birçok farklı alanda uygulaması vardır. Şu anda, süperiletken malzemeler kullanan en popüler cihaz, vücut içinde detaylı görüntüleme için gereken güçlü manyetik alanı oluşturmak üzere süperiletken mıknatıslar kullanan manyetik rezonans görüntüleme (MRI) makineleridir. Süperiletken malzemeler sayesinde, MRI makineleri daha verimli çalışır ve daha yüksek kaliteli görüntüler sağlar. Yakın zamanda Çin, vakum tüpünde süperiletken bobinlerin manyetik levitasyonunda çalışan ve 623 km/sa hıza ulaşan bir treni başarıyla test etti (tasarım hızı 1.000 km/saate ulaşabilir). Süperiletken malzemelerin ticarileştirilmesini ve yaygın kullanımını engelleyen en büyük zorluk muhtemelen son derece düşük çalışma sıcaklığıdır. Süperiletkenlik, düşük sıcaklıkları korumak için sıvı helyum (-269°C) veya sıvı nitrojen (-196°C) gibi karmaşık ve pahalı soğutma sistemlerinin kullanılmasını gerektirir. Diğer zorluklar arasında yüksek üretim maliyetleri, düşük mekanik dayanıklılık, karmaşık üretim teknikleri, güçlü manyetik alanlarda süperiletkenlik durumunu koruyabilme yeteneği veya yüksek basınç altında süperiletkenlik durumuna ihtiyaç duyulması yer alır.

Laboratuvardaki meslektaşlarımla konuşuyorum

Profesörün nanomalzemelerin uygulanmasına ilişkin araştırmalarında yeni gelişmeler nelerdir? - Nanomalzemeler ve sensörler alanında belirli başarılar elde ederek yaklaşık 10 yıllık temel araştırma sürecinin ardından, grubumuz, hastalıkları teşhis etmek için nefes analizi yapan IoT (Nesnelerin İnterneti) uygulamalarında entegre nanomalzemeler üzerinde araştırma yapmaya karar verdi. Bu, gerçekten de bir gelişim adımıdır ve modern bilimsel araştırmadaki disiplinlerarası ruhu açıkça göstermektedir. Nanomalzemeler, elektronik bileşenler ve IoT'nin birleşimi, yalnızca hastalık teşhisi için yeni potansiyeller sunmakla kalmaz, aynı zamanda ileri tıbbi teknolojilerin veya endüstri, çevre, güvenlik gibi farklı alanlarda birçok uygulamanın geliştirilmesine de katkıda bulunur. Fikrimiz, 2009 yılında Hosam Haick (İsrail) liderliğindeki Nature Nanotechnology dergisinde yayınlanan "Altın nanopartiküller kullanılarak nefes yoluyla akciğer kanseri teşhisi" adlı araştırmanın sonuçları üzerine yapılan araştırma çalışmasına atıfta bulunarak oluştu. Bu grubun araştırması, sağlıklı kişilerin ve akciğer kanseri hastalarının nefes analizi sonuçlarını karşılaştırarak akciğer kanseri hastalarının teşhis edilebileceğini göstermektedir.

Bir etkinlikte bir uzmanla konuşun

Sonraki araştırmalarımız, nanomalzemeler kullanarak altın nanomalzemelerden daha iyi tepki verebilen, daha düşük gaz konsantrasyonu tespit limitleri sağlayan ve hastalık taraması ve teşhisi için nefes analizinde uygulama için tamamen geliştirilebilen bir yarı iletken gaz sensörü geliştirdi. Bu, 2019 yılında Vingroup İnovasyon Vakfı (VinIF) tarafından finanse edilen bir projedeki uygulamalı araştırma yönüdür. Bu zorlu projeyi VinIF'e güvenle önermemizin motivasyonlarından biri, Vakfın "risk alan" yapısıdır. Bu ilerici mekanizma sayesinde, bir ürün ortaya çıkaracağından emin olduğumuz güvenli bir araştırma yönü önermek yerine, yüksek potansiyel riske rağmen çığır açan bir konu üzerinde çalışmaya kararlıyız. Bu araştırmanın prensibi, insanlar akciğer kanseri, astım, diyabet vb. gibi belirli hastalıklardan muzdarip olduğunda, bunun vücut metabolizmasını etkileyerek hastanın nefesinde farklı konsantrasyonlarda karakteristik gazlar (biyolojik belirteçler) oluşturmasıdır. Bu biyolojik belirteçler, her hastalık türü için farklı şekilde değişecektir. Gaz sensörleri, biyopsi gibi invaziv yöntemlere gerek kalmadan hastalıkların erken teşhis edilmesine yardımcı olmak için biyolojik belirteçleri tanımlamak ve analiz etmek üzere tasarlanmıştır. Mikroçip ve yarı iletken çip dalgası her zamankinden daha sıcak hale geliyor. Profesöre göre, bu dalgadan hangi yönde faydalanmalıyız? - Evet, bu konu çok sıcak ve modern teknolojinin birçok araştırma, geliştirme ve uygulamasının merkezinde yer alıyor. Bu alandaki büyüme ve ilerleme, yalnızca bilgi ve iletişim teknolojilerinin gelişimini desteklemekle kalmıyor, aynı zamanda birçok başka endüstri üzerinde de derin bir etkiye sahip. Ancak dürüst olmak gerekirse, yarı iletken ve mikroçip ekibimiz hâlâ çok küçük ve sınırlı uzmanlığa sahip. Ayrıca, bugün Vietnam'da yeterince güçlü bir yarı iletken araştırma merkezimiz yok ve bir yarı iletken ekosisteminden de yoksunuz. Bence Vietnam, rekabet potansiyeli olan niş alanlara odaklanarak, Ar-Ge ve insan kaynakları eğitimine yatırım yaparak, bir teknoloji ekosistemi oluşturup endüstrileri destekleyerek ve teknolojiyi kilit endüstrilere uygulayarak yarı iletken ve mikroçip teknolojisi geliştirme dalgasından faydalanmalıdır. Bu stratejiler, Vietnam'ın sürdürülebilir bir şekilde gelişmesine ve hızla değişen küresel teknoloji bağlamında etkili bir şekilde rekabet etmesine yardımcı olacaktır. Teşekkürler Profesör!

Thanhnien.vn

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