Luận Văn Thạc Sĩ: Chế Tạo Đế SERS Tán Xạ Raman Để Phát Hiện Chất Bảo Vệ Thực Vật Nồng Độ Thấp

• Tác giả: Thân Thị Cúc
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Văn Vũ
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Vật Lý Chất Rắn
• Đề tài: Chế Tạo Đế SERS (Tán Xạ Raman Tăng Cường Bề Mặt) Để Phát Hiện Chất Bảo Quản Thực Vật Nồng Độ Thấp
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về phƣơng pháp tán xạ Raman tăng cƣờng bề mặt
• 1.2. Phương pháp quang phổ Raman
• 1.3. Đế SERS trên nền Silic
• 1.4. Vật liệu Silic khối. Vật liệu Silic xốp
• 1.5. Các phương pháp chế tạo đế SERS
• 1.6. Cấu tạo, công thức, tính độc hại
• 1.7. Thực trạng sử dụng Carbendazim
• 2. CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất và nguyên liệu
• 2.2. Quá trình chế tạo mẫu
• 2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp đo SEM
• 2.3.2. Phổ tán xạ Raman
• 2.3.3. Phổ tán sắc năng lượng EDS
• 2.3.4. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD: X-ray diffraction)
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hình thái cấu trúc
• 3.1.1. Khảo sát đế silic xốp phủ Pt
• 3.1.2. Khảo sát đế silic xốp phủ Au
• 3.1.3. Khảo sát đế silic xốp phủ Ag
• 3.2. Kết quả phân tích EDS
• 3.2.1. Khảo sát trên đế silic xốp phủ Pt
• 3.2.2. Khảo sát đế silic xốp phủ Au
• 3.2.3. Khảo sát tính chất quang của đế SERS nano Ag
• 3.2.4. Khảo sát nhiễu xạ tia X của đế SERS nano Ag
• 3.2.5. Phổ tán xạ Raman
• 3.2.5.1. Khảo sát trên đế Si xốp phủ Pt
• 3.2.5.2. Khảo sát trên đế phủ Au
• 3.2.5.3. Khảo sát trên đế phủ Ag
• 3.2.5.4. So sánh độ nhạy giữa đế SERS phủ Ag, Au và Pt
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Chế Tạo Đế SERS Tán Xạ Raman

Chế tạo đế SERS (Tán xạ Raman tăng cường bề mặt) là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong việc phát hiện các chất bảo vệ thực vật nồng độ thấp. Phương pháp này sử dụng hiệu ứng tán xạ Raman để tăng cường tín hiệu từ các phân tử, giúp phát hiện chính xác các chất như Carbendazim. SERS đã chứng minh hiệu quả trong nhiều lĩnh vực, từ khoa học vật liệu đến nông nghiệp.

1.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Phương Pháp SERS

Phương pháp SERS hoạt động dựa trên sự tương tác giữa ánh sáng và các electron trên bề mặt kim loại. Khi ánh sáng chiếu vào bề mặt nhám của kim loại, nó tạo ra các plasmon bề mặt, làm tăng cường tín hiệu Raman của các phân tử hấp phụ.

1.2. Lợi Ích Của Việc Sử Dụng Đế SERS Trong Phát Hiện

Việc sử dụng đế SERS giúp phát hiện các chất bảo vệ thực vật với nồng độ thấp, từ đó nâng cao độ nhạy và độ chính xác trong phân tích. Điều này rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

II. Vấn Đề Trong Việc Phát Hiện Chất Bảo Vệ Thực Vật

Phát hiện các chất bảo vệ thực vật nồng độ thấp gặp nhiều thách thức do cường độ tín hiệu yếu và sự hiện diện của nhiều tạp chất. Các phương pháp truyền thống thường không đủ nhạy để phát hiện các chất này trong thực phẩm. Do đó, cần có các giải pháp mới để cải thiện độ nhạy và độ chính xác.

2.1. Thách Thức Trong Phân Tích Hóa Học

Các phương pháp phân tích hóa học truyền thống thường gặp khó khăn trong việc phát hiện các chất bảo vệ thực vật ở nồng độ thấp. Điều này đòi hỏi sự phát triển các công nghệ mới như SERS để cải thiện khả năng phát hiện.

2.2. Tác Động Của Tạp Chất Đến Kết Quả Phân Tích

Sự hiện diện của các tạp chất trong mẫu có thể làm giảm độ chính xác của kết quả phân tích. Việc phát hiện các chất bảo vệ thực vật cần phải được thực hiện trong điều kiện kiểm soát tốt để giảm thiểu ảnh hưởng của tạp chất.

III. Phương Pháp Chế Tạo Đế SERS Hiệu Quả

Chế tạo đế SERS hiệu quả yêu cầu sự kết hợp giữa các kỹ thuật chế tạo tiên tiến và vật liệu phù hợp. Phương pháp ăn mòn hóa học có sự trợ giúp của kim loại (MACE) là một trong những phương pháp được sử dụng để tạo ra bề mặt nhám, xốp, giúp tăng cường hiệu ứng SERS.

3.1. Kỹ Thuật MACE Trong Chế Tạo Đế SERS

Kỹ thuật MACE cho phép tạo ra bề mặt nhám với độ xốp cao, giúp tăng cường hiệu ứng SERS. Phương pháp này sử dụng các kim loại quý như Au, Ag, và Pt để tạo ra các bề mặt có khả năng hấp phụ tốt.

3.2. Lựa Chọn Vật Liệu Phủ Cho Đế SERS

Việc lựa chọn vật liệu phủ cho đế SERS là rất quan trọng. Các kim loại như bạc (Ag), vàng (Au), và bạch kim (Pt) đều có những ưu điểm riêng trong việc tăng cường tín hiệu Raman, từ đó ảnh hưởng đến độ nhạy của phương pháp phát hiện.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Đế SERS Trong Nông Nghiệp

Đế SERS đã được áp dụng thành công trong việc phát hiện các chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp. Việc phát hiện nhanh chóng và chính xác các chất này giúp đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

4.1. Phát Hiện Carbendazim Trong Thực Phẩm

Nghiên cứu cho thấy đế SERS có thể phát hiện Carbendazim với nồng độ thấp tới 1ppm. Điều này mở ra cơ hội mới trong việc kiểm soát dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong thực phẩm.

4.2. Tác Động Đến An Toàn Thực Phẩm

Việc phát hiện nhanh chóng các chất bảo vệ thực vật giúp giảm thiểu rủi ro cho sức khỏe cộng đồng. Đế SERS có thể được sử dụng trong các quy trình kiểm tra chất lượng thực phẩm, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Đế SERS Trong Nghiên Cứu

Đế SERS hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển và cải tiến trong tương lai. Các nghiên cứu mới sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chế tạo và mở rộng ứng dụng của SERS trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

5.1. Xu Hướng Nghiên Cứu Mới Trong SERS

Các nghiên cứu hiện tại đang hướng tới việc phát triển các vật liệu mới và cải tiến kỹ thuật chế tạo đế SERS. Điều này sẽ giúp nâng cao độ nhạy và khả năng phát hiện của phương pháp.

5.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Trong Các Lĩnh Vực Khác

Ngoài nông nghiệp, SERS còn có tiềm năng ứng dụng trong y học, môi trường và công nghệ thực phẩm. Việc phát triển các đế SERS mới sẽ mở ra nhiều cơ hội trong các lĩnh vực này.