Ảnh hưởng của hiệu ứng plasmon bề mặt của các hạt nano vàng kích thước 20 nm lên sự phát xạ của dung dịch chất màu rhodamine

• Tác giả: Lục Thị Tuyến
• Người hướng dẫn: PGS. Chu Việt Hà
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Vật lý
• Đề tài: Ảnh hưởng của hiệu ứng plasmon bề mặt của các hạt nano vàng kích thước 20 nm lên sự phát xạ của dung dịch chất màu Rhodamine
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lí do chọn đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.3. Phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Phương pháp nghiên cứu
• 0.5. Đối tượng nghiên cứu
• 0.6. Nội dung nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
• 1.1. Hiệu ứng plasmon của các hạt nano kim loại
• 1.2. Sự tạo thành các plasmon bề mặt
• 1.3. Tần số plasmon và độ dài lan truyền của sóng plasmon
• 1.4. Lý thuyết Mie giải thích màu tán xạ của hạt nano kim loại dạng keo
• 1.5. Tính chất quang của chất màu hữu cơ
• 1.6. Cấu trúc mức năng lượng và các dịch chuyển quang học của chất màu hữu cơ
• 1.7. Thời gian sống và hiệu suất lượng tử
• 1.8. Các hạt nano silica chứa các phân tử màu hữu cơ. Sự tương tác quang giữa các chất huỳnh quang và các hạt nano kim loại
• 1.9. Mô hình tương tác lưỡng cực - lưỡng cực
• 1.10. Mô hình plasmon bức xạ
• 1.11. Sự tăng cường và dập tắt huỳnh quang bởi các cấu trúc nano kim loại
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Vật liệu tiến hành nghiên cứu
• 2.2. Chất màu Rhodamine
• 2.3. Các hạt nano vàng dạng keo
• 2.4. Mô hình thí nghiệm
• 2.5. Các phép đo thực nghiệm
• 2.6. Phép đo phổ hấp thụ
• 2.7. Phép đo phổ huỳnh quang
• 2.8. Phép đo thời gian sống phát quang
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của hiệu ứng plasmon của các hạt nano vàng lên tính chất phát xạ của chất màu RB
• 3.2. Tính chất quang của dung dịch chất màu RB - hạt nano vàng kích thước 20 nm trong môi trường nước
• 3.3. Tốc độ hồi phục bức xạ và tốc độ hồi phục không bức xạ trong các trường hợp tăng cường và dập tắt huỳnh quang của RB khi có mặt hạt nano vàng
• 3.4. Ảnh hưởng của hiệu ứng plasmon của các hạt nano vàng lên tính chất phát xạ của chất màu R6G
• CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hiệu ứng plasmon bề mặt hạt nano vàng 20 nm

Hiệu ứng plasmon bề mặt của các hạt nano vàng kích thước 20 nm đã thu hút sự chú ý lớn trong nghiên cứu quang học. Hiệu ứng này không chỉ ảnh hưởng đến tính chất quang học của hạt nano mà còn tác động mạnh mẽ đến sự phát xạ của các chất màu như Rhodamine. Nghiên cứu này nhằm làm rõ cơ chế và ứng dụng của hiệu ứng plasmon trong các lĩnh vực như y học và cảm biến quang học.

1.1. Hiệu ứng plasmon và tính chất quang học của hạt nano vàng

Hiệu ứng plasmon bề mặt là hiện tượng dao động tập thể của các điện tử dẫn trong hạt nano vàng khi bị kích thích bởi ánh sáng. Điều này dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong tính chất quang học của hạt nano, bao gồm sự hấp thụ và phát xạ ánh sáng.

1.2. Tính chất quang học của dung dịch Rhodamine

Chất màu Rhodamine có tính chất quang học đặc biệt, bao gồm khả năng phát xạ huỳnh quang mạnh mẽ. Sự tương tác giữa Rhodamine và hạt nano vàng kích thước 20 nm có thể làm tăng cường hoặc dập tắt huỳnh quang, tùy thuộc vào điều kiện thí nghiệm.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hiệu ứng plasmon

Mặc dù hiệu ứng plasmon bề mặt mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại nhiều thách thức trong việc nghiên cứu và ứng dụng. Các vấn đề như độ ổn định của hạt nano, sự tương tác giữa các hạt nano và chất màu, và cách kiểm soát hiệu ứng plasmon là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Độ ổn định của hạt nano vàng trong dung dịch

Hạt nano vàng có thể bị phân tán hoặc kết tụ trong dung dịch, ảnh hưởng đến hiệu ứng plasmon. Việc duy trì độ ổn định của hạt nano là rất quan trọng để đảm bảo kết quả thí nghiệm chính xác.

2.2. Tương tác giữa hạt nano và chất màu Rhodamine

Sự tương tác giữa hạt nano vàng và Rhodamine có thể dẫn đến sự thay đổi trong tính chất phát xạ. Cần nghiên cứu kỹ lưỡng để hiểu rõ cơ chế này và tối ưu hóa điều kiện thí nghiệm.

III. Phương pháp nghiên cứu hiệu ứng plasmon bề mặt

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp thực nghiệm để khảo sát ảnh hưởng của hạt nano vàng lên sự phát xạ của dung dịch Rhodamine. Các phương pháp bao gồm đo phổ hấp thụ, phổ huỳnh quang và phân tích thời gian sống phát quang.

3.1. Thiết kế thí nghiệm với hạt nano vàng

Thí nghiệm được thiết kế để khảo sát sự tương tác giữa hạt nano vàng và dung dịch Rhodamine. Các thông số như nồng độ hạt nano và thời gian kích thích được điều chỉnh để tối ưu hóa kết quả.

3.2. Phép đo phổ hấp thụ và huỳnh quang

Phép đo phổ hấp thụ giúp xác định khả năng hấp thụ ánh sáng của dung dịch, trong khi phép đo huỳnh quang cho thấy sự phát xạ của Rhodamine dưới ảnh hưởng của hạt nano vàng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu ứng plasmon bề mặt của hạt nano vàng kích thước 20 nm có thể làm tăng cường đáng kể sự phát xạ của dung dịch Rhodamine. Điều này mở ra nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y học và cảm biến quang học.

4.1. Tăng cường huỳnh quang trong ứng dụng y học

Sự tăng cường huỳnh quang nhờ hiệu ứng plasmon có thể được ứng dụng trong chẩn đoán y học, giúp phát hiện sớm các bệnh lý thông qua các cảm biến sinh học.

4.2. Ứng dụng trong công nghệ cảm biến quang học

Các hạt nano vàng có thể được sử dụng trong các cảm biến quang học nhờ khả năng tăng cường tín hiệu, giúp nâng cao độ nhạy và độ chính xác của các thiết bị cảm biến.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về hiệu ứng plasmon bề mặt của hạt nano vàng kích thước 20 nm đã chỉ ra tiềm năng lớn trong việc cải thiện tính chất quang học của các chất màu như Rhodamine. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng mới trong các lĩnh vực khác nhau.

5.1. Triển vọng nghiên cứu trong lĩnh vực quang học

Nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các hạt nano mới với tính chất quang học cải thiện, nhằm tối ưu hóa hiệu ứng plasmon cho các ứng dụng cụ thể.

5.2. Ứng dụng trong công nghệ sinh học và y học

Sự kết hợp giữa hiệu ứng plasmon và công nghệ sinh học có thể mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các phương pháp chẩn đoán và điều trị hiệu quả hơn.