Chế tạo cảm biến giúp phát hiện các hạt nano trong không khí

Nhóm nhà khoa học do Giáo sư Robert Dorey, giám đốc Trung tâm Công nghệ nano và vi hệ thống thuộc Đại học Cranfield, Vương quốc Anh, dẫn dắt đang phát triển một cảm biến mới để phát hiện hạt nano trong không khí. Thiết bị hướng tới việc nhận biết các vật liệu nano khi chúng tiếp xúc với một lớp phủ bên ngoài, sau đó đếm số hạt xuất hiện trong một khu vực tiếp xúc xác định. Theo Giáo sư Robert Dorey, mục tiêu chính là tạo ra công cụ giúp con người biết rõ hơn những hạt nano đang hiện diện trong môi trường xung quanh. Cảm biến dự kiến kết hợp với lớp phủ có khả năng phản ứng khi tiếp xúc vật liệu nano, dù thành phần chính xác của lớp phủ vẫn chưa được công bố rộng rãi. Cách hiệu chỉnh cảm biến cũng đang được xem xét, bởi đây là những thông tin liên quan đến hồ sơ xin cấp bằng sáng chế của nhóm nghiên cứu. Dù vậy, Giáo sư Dorey cho biết các phiên bản phục vụ văn phòng cố định và những thiết bị di động có thể sớm được sản xuất. Những nhà sản xuất thường xuyên làm việc với vật liệu nano được xem là nhóm người dùng quan trọng của công nghệ mới này, bên cạnh các tổ chức hoạt động trong lĩnh vực môi trường. Vật liệu nano hiện xuất hiện trong nhiều sản phẩm quen thuộc, gồm kem dưỡng da chống nắng, vật liệu tổng hợp, bộ phận tuabin gió, xe hơi và trang thiết bị thể thao. Sự phổ biến ấy khiến nhu cầu theo dõi hạt nano trong không khí trở nên đáng chú ý hơn, đặc biệt tại những nơi có hoạt động sản xuất hoặc sử dụng chúng. Tiến sĩ Sophie Rocks, giảng viên thuộc khoa độc chất Nano của Đại học Cranfield, nhận định điều đáng quan tâm nằm ở số lượng vật liệu nano được dùng để tạo nên các vật dụng hiện diện quanh con người. Bà giải thích rằng các hạt nano có thể xuất hiện ở nhiều nơi, đồng thời có khả năng di chuyển giữa những tế bào trong cơ thể và thâm nhập vào bên trong tế bào. Một số hạt thậm chí có thể đi xuyên qua các mạch máu dẫn lên não bộ, làm dấy lên câu hỏi về mức độ phơi nhiễm lâu dài. Tuy nhiên, cơ chế cụ thể mà hạt nano tác động đến sức khỏe con người hiện vẫn chưa được xác định rõ ràng, một phần vì giới nghiên cứu thiếu phương pháp đo trực tiếp số lượng hạt trong cơ thể. Việc phân biệt hạt nano tự nhiên với hạt nano nhân tạo cũng gây khó khăn, khiến đánh giá nguồn phơi nhiễm và tác động thực tế trở nên phức tạp. Vì chưa có dữ liệu đầy đủ, cảm biến có khả năng phát hiện và đếm hạt trong môi trường được kỳ vọng hỗ trợ các nghiên cứu độc chất học sau này. Một nghiên cứu được đề cập cho rằng ống nano carbon có thể biểu hiện hành vi tương tự sợi amiăng, đồng thời gây viêm phổi nếu bị hít vào với số lượng lớn. Nghiên cứu đó cũng gợi ý các hạt nano bạc có thể vượt qua thành ruột và làm cản trở quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng của cơ thể. Những kết quả này chưa giải đáp toàn bộ câu hỏi về an toàn, nhưng cho thấy việc theo dõi nồng độ hạt nano cần được thực hiện nghiêm túc. Con người đã tiếp xúc với nhiều phân tử nano dạng này từ trước khi công nghệ nano hiện đại phát triển, bởi một phần trong số chúng tồn tại tự nhiên trong môi trường. Dẫu vậy, theo Tiến sĩ Rocks, hoạt động sản xuất vật liệu nano đang ngày càng mở rộng, kéo theo khả năng gia tăng số lượng hạt do con người tạo ra. Bà dẫn một báo cáo năm 2004 của Viện Hàn lâm Kỹ thuật Hoàng gia, trong đó các chuyên gia ước tính khoảng 1.019 tấn hạt nano sẽ được sản xuất mỗi năm cho tới năm 2015. Đại học Cranfield hiện cung cấp một học bổng tiến sĩ nhằm hỗ trợ phát triển cảm biến mới cùng các đối tác trong ngành đo lường, trong đó có hãng Casella. Casella sở hữu kinh nghiệm đo nồng độ bụi trong khí quyển, vì vậy sự hợp tác này có thể giúp nhóm nghiên cứu kết nối công nghệ phát hiện hạt nano với các phương pháp giám sát môi trường hiện có. Mẫu cảm biến đầu tiên dự kiến hoạt động ở giai đoạn thử nghiệm trong vòng ba năm, mở ra bước kiểm tra thực tế cho một công cụ theo dõi những hạt cực nhỏ trong không khí.