Trung Quốc đang chuẩn bị thương mại hóa một mẫu kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) điện áp gia tốc 200 kilovolt (kV), có giới hạn thông tin ở mức 0,1 nanomet (nm). Thiết bị này có thể tạo thêm đối thủ trên thị trường vốn lâu nay do các doanh nghiệp Mỹ và Nhật Bản chi phối.
Sản phẩm do CIQTEK, nhà sản xuất thiết bị khoa học có trụ sở tại thành phố Hợp Phì, phát triển. Kính hiển vi có độ phân giải điểm 0,25 nm và giới hạn thông tin 0,1 nm, tương đương các mẫu thiết bị chủ lực được sử dụng rộng rãi trên thị trường hiện nay.
Theo báo Nhật báo Khoa học và Công nghệ, cơ quan ngôn luận của Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc, hôm đầu tuần, bước tiến này đánh dấu sự chuyển dịch của ngành kính hiển vi điện tử tiên tiến trong nước, từ giai đoạn nghiên cứu và phát triển (R&D) sang thương mại hóa sản phẩm.
Đây cũng là thành quả mới nhất trong nỗ lực giảm phụ thuộc vào thiết bị nhập khẩu, vốn đóng vai trò quan trọng trong những ngành công nghệ cao như sản xuất chip bán dẫn.
Hôm Chủ nhật vừa qua, CIQTEK chính thức ra mắt mẫu kính hiển vi điện tử truyền qua phát xạ trường 200 kV mang tên TEM-F200 tại Hội nghị quốc gia về kính hiển vi điện tử năm 2026, tổ chức ở Nam Kinh.
Ông He Yu, Chủ tịch CIQTEK, cho biết TEM-F200 có thể hỗ trợ chụp ảnh độ phân giải cao và phân tích khuyết tật trong các vật liệu tiên tiến cũng như chất bán dẫn.
Theo Nhật báo Khoa học và Công nghệ, ông He nói: “Thông qua hoạt động nghiên cứu và phát triển liên tục, TEM-F200 đã đạt được năng lực sản xuất hàng loạt và bàn giao sản phẩm”.
Ông Wu Aihua, Tổng thư ký phân ban thiết bị phân tích thuộc Hiệp hội Thiết bị và Điều khiển Trung Quốc, cho biết mẫu kính hiển vi này còn có thể được sử dụng trong các lĩnh vực như y sinh, qua đó nâng cao khả năng tự chủ của Trung Quốc về công nghệ phân tích và kiểm nghiệm.
Từ kính hiển vi quang học đến khả năng quan sát ở cấp độ nguyên tử
Sự phát triển của kính hiển vi quang học trong thế kỷ XVII đã giúp con người phóng đại và ghi lại hình ảnh của những vật thể quá nhỏ để có thể quan sát bằng mắt thường.
Tuy nhiên, giới hạn độ phân giải của kính hiển vi quang học thông thường vào khoảng 200–250 nm. Vì vậy, thiết bị này không thể quan sát rõ một số cấu trúc nhỏ nhất trong tự nhiên, bao gồm virus và các thành phần cấu tạo nên vật chất di truyền.
Đầu thập niên 1930, các nhà khoa học Đức chế tạo thành công những mẫu kính hiển vi điện tử hoạt động đầu tiên, mở ra khả năng quan sát các cấu trúc nhỏ hơn nhiều so với giới hạn của kính hiển vi quang học.
Thay vì sử dụng ánh sáng, kính hiển vi điện tử chiếu các chùm electron được hội tụ vào hoặc xuyên qua mẫu vật. Các đầu dò ghi nhận electron để tái tạo hình ảnh, cho phép quan sát những chi tiết ở quy mô gần cấp độ nguyên tử, thậm chí xuống tới cấp độ nguyên tử trong những điều kiện phù hợp.
Các mẫu kính hiển vi điện tử đa dụng hiện đại thường hoạt động ở điện áp gia tốc 200 kV. Mức điện áp này giúp cân bằng giữa khả năng đạt độ phân giải cao và nguy cơ làm hư hại mẫu vật do chùm electron gây ra.
Theo nhà cung cấp thiết bị khoa học Mỹ Nanoscience Instruments, kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là một trong những loại kính hiển vi điện tử phổ biến nhất. Thiết bị sử dụng chùm electron rộng xuyên qua một mẫu vật mỏng, sau đó tạo hình ảnh trên đầu dò.
Nhiều mẫu TEM hiện đại còn hỗ trợ kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM). Công nghệ này sử dụng chùm electron hội tụ hẹp để quét mẫu vật theo từng điểm, giúp tạo ra hình ảnh nguyên tử có độ tương phản cao và lập bản đồ thành phần của vật liệu.
Kính hiển vi điện tử đã trở thành công cụ quan trọng trong khoa học vật liệu, khoa học sự sống và sản xuất ở quy mô nano, cấp độ nguyên tử, trong đó có chế tạo chip bán dẫn.
Thị trường lâu nay do các doanh nghiệp Mỹ và Nhật Bản chi phối
Thị trường kính hiển vi điện tử truyền qua thương mại toàn cầu hiện tập trung vào một số ít doanh nghiệp có trụ sở tại Mỹ và Nhật Bản.
Trong đó có Thermo Fisher Scientific, tập đoàn cung cấp thiết bị nghiên cứu của Mỹ nhưng sản xuất các mẫu TEM tại Hà Lan, cùng JEOL, nhà phát triển thiết bị chính xác của Nhật Bản.
Cả hai doanh nghiệp đều cung cấp những mẫu kính hiển vi điện tử truyền qua 200 kV chủ lực được sử dụng rộng rãi. Các thiết bị này có giới hạn thông tin vào khoảng 0,11–0,12 nm.
Những doanh nghiệp lớn khác trên thị trường gồm nhà sản xuất Nhật Bản Hitachi và hãng Bruker của Mỹ. Dòng thiết bị Nion mà Bruker mua lại bao gồm các mẫu kính hiển vi điện tử truyền qua quét chuyên dụng có độ phân giải thuộc nhóm hàng đầu thế giới.
Độ phân giải điểm là mức chi tiết nhỏ nhất có thể được diễn giải trực tiếp từ hình ảnh do kính hiển vi tạo ra. Trong khi đó, giới hạn thông tin thể hiện mức chi tiết nhỏ nhất mà thiết bị có thể ghi nhận; một số thông tin có thể được làm rõ hơn bằng phần mềm xử lý hình ảnh.
Trong nhiều thập niên, Trung Quốc dựa vào công nghệ TEM nhập khẩu để đáp ứng nhu cầu nghiên cứu và sản xuất công nghiệp. Những thiết bị chất lượng cao có thể có giá từ hàng trăm nghìn đến hàng triệu USD.
Trung Quốc tăng tốc phát triển kính hiển vi điện tử nội địa
Trong những năm gần đây, Trung Quốc đạt nhiều bước tiến trong công nghệ kính hiển vi điện tử, liên tiếp phát triển các sản phẩm mới nhằm giảm sự phụ thuộc vào thiết bị nhập khẩu.
Năm 2024, phòng thí nghiệm nghiên cứu Bioland Laboratory tại Quảng Châu chế tạo mẫu kính hiển vi điện tử truyền qua phát xạ trường thương mại đầu tiên của Trung Quốc. Thiết bị mang tên TH-F120, hoạt động ở điện áp 120 kV, do CIQTEK sản xuất và bán ra thị trường.
Theo một báo cáo của Science and Technology Daily, năm ngoái, Công ty Công nghệ Thiết bị Bozhon Tô Châu giới thiệu mẫu TEM thương mại 200 kV đầu tiên của Trung Quốc, mang tên BZ-F200.
Đến tháng 5, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc công bố Aeye-1, được giới thiệu là hệ thống kính hiển vi điện tử truyền qua đầu tiên trên thế giới ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI).
Trung Quốc cũng đang phát triển công nghệ kính hiển vi điện tử lạnh (cryo-EM), một kỹ thuật TEM chuyên dụng để xây dựng cấu trúc ba chiều của các phân tử sinh học như protein. Đây là công cụ quan trọng trong nghiên cứu và phát triển thuốc.
Hôm thứ Hai, CIQTEK tiếp tục thông báo ra mắt mẫu kính hiển vi 120 kV mang tên TEM-F120, hướng tới các ứng dụng trong nghiên cứu khoa học sự sống và khoa học vật liệu.
Việc liên tiếp giới thiệu các mẫu kính hiển vi ở nhiều mức điện áp cho thấy ngành thiết bị khoa học Trung Quốc đang mở rộng danh mục sản phẩm nội địa. Với TEM-F200, thách thức tiếp theo không chỉ là đạt thông số kỹ thuật cạnh tranh, mà còn là đưa thiết bị vào sử dụng thực tế ở quy mô thương mại, đáp ứng yêu cầu của các phòng thí nghiệm và ngành công nghiệp công nghệ cao.
Theo SCMP
