MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Khổ qua (còn đƣợc gọi là mƣớp đắng) có tên khoa học là Momordica thuộc họ Bầu bí (Cucurbitaceae) là một loại cây sống trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, thƣờng đƣợc dùng để chế biến các món ăn hằng ngày của ngƣời Việt Nam. Theo Đỗ Huy Bích và cs., (2003) cho rằng trái khổ qua có vị đắng, tính hàn, không độc, đƣợc trồng ở khắp nơi trên thế giới để lấy trái ăn và chữa một số bệnh nhƣ đái tháo đƣờng, loét dạ dày, mụn nhọt, giải nhiệt, sáng mắt, giảm đau,… và một số bệnh khác. Bệnh đốm lá do nấm Cercospora citrullina là một bệnh gây hại phổ biến trên cây khổ qua với điều kiện thích hợp bệnh có thể phát triển lên thân và quả làm ảnh hƣởng nặng nề đến năng xuất và chất lƣợng của cây. Ở nƣớc ta, tình trạng ngƣời nông dân sử dụng tràn lan thuốc hóa học để phòng trị bệnh trên cây trồng nói chung, bệnh đốm lá do nấm Cercospora citrullina nói riêng có thể gây lƣu tồn chất độc gây ô nhiễm môi trƣờng, dễ phát tính kháng thuốc với mầm bệnh và hơn nữa ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe của ngƣời canh tác cũng nhƣ gián tiếp đến ngƣời tiêu dùng.
Hiện nay tại Việt Nam đã có một số ứng dụng của công nghệ nano trong sản xuất các loại phân bón lá, thuốc trừ nấm bệnh cho cây trồng. Hai nguyên tố đƣợc tiếp cận đầu tiên ở dạng nano là nano bạc (Ag) và nano đồng (Cu). Đây là hai nguyên tố có tính chất kháng khuẩn mạnh và càng mạnh hơn khi nó đƣợc chia tách thành các hạt có kích thƣớc nanomet. Nhƣng trong hai nguyên tố này, có một nguyên tố là thành phần dinh dƣỡng của cây và của con ngƣời, đó là đồng, còn bạc (Ag) thì không.
Vì thế, đồng ở dạng nano đƣợc sử dụng nhƣ phân bón lẫn thuốc trừ nấm bệnh, vi khuẩn trên cây trồng, trở thành một loại thuốc BVTV không những không độc hại cho con ngƣời và môi trƣờng mà còn giúp cung cấp dinh dƣỡng vi lƣợng đồng cho cây với một liều lƣợng cực nhỏ vừa đủ, giúp cây thoát khỏi tình trạng bị ngộ độc do tích lũy đồng dƣ thừa trong đất. Do đó đề tài “Khảo sát hiệu quả phòng trừ bệnh đốm lá (Cercospora citrullina) trên cây khổ qua bằng nano đồng trong điều kiện in 1 vitro” đƣợc thực hiện để khảo sát khả năng ức chế đối với nấm cercospora citrullina của nano đồng.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đánh giá đƣợc khả năng ức chế của nano đồng lên nấm gây bệnh đốm lá (Cercospora citrullina) gây hại trên khổ qua trong điều kiện in vitro.3 DỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Đối tƣợng nghiên cứu là cây khổ qua đƣợc trồng tại xã Vĩnh Chánh, huyện Thoại Sơn, tỉnh An Giang.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Thu mẫu bệnh đốm lá trên cây khổ qua ở xã Vĩnh Chánh, huyện Thoại Sơn, tỉnh An Giang và phân lập các dòng nấm Cercospora citrullina gây bệnh đốm lá trên cây khổ qua. Đánh giá khả năng kháng nấm của nano đồng (CuO) đối với nấm Cercospora citrullina gây bệnh đốm lá trên cây khổ qua trong điều kiện in vitro. Khảo sát hiệu quả phòng trừ nấm Cercospora citrullina gây bệnh đốm lá trên khổ qua của nano đồng trong điều kiện in vitro.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI Khảo sát khả năng ức chế của nano đồng đối nấm Cercospora citrullina gây bệnh đốm lá trên khổ qua nhằm giúp nông dân tìm ra hƣớng mới trong phòng trị đốm lá trên khổ qua.
Ứng dụng vào thực tế nhằm mục đích hạn chế tình trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hóa học, kiềm hãm nấm Cercospora citrullina theo hƣớng thân thiện với môi trƣờng. 2 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2. TỔNG QUAN VỀ NANO 2. Khái niệm Tiền tố “nano" đã xuất hiện từ thập kỷ trƣớc và ngày càng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn nhƣ: công nghệ nano, khoa học nano, vật liệu nano.
"Nano" bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp cổ vᾶvoϛ thông qua từ ngữ Latin nanus, theo nghĩa đen là những vật lùn cọc, nhỏ xíu. Trong hệ thống đo lƣờng quốc tế hiện nay, thuật ngữ “nano" đƣợc dùng để chỉ một yếu tố rút gọn 109 lần (Lê Văn Hiếu và cs. Vật liệu nano đƣợc định nghĩa là một nhóm những vật có ít nhất một chiều với kích thƣớc nhỏ hơn 100 nano mét. Một nano mét tƣơng ứng với một phần ti mét (1nm = 10-9 m), nhỏ hơn đƣờng kính sợi tóc khoảng 100 000 lần (Lê Văn Hiếu và cs.2 Phân loại vật liệu nano Có nhiều cách khác nhau để phân loại vật liệu nano.
Dựa vào số chiều không bị giới hạn ở kích thƣớc nano, vật liệu nano đƣợc chia thành các loại sau: Vật liệu không chiều (0D, zero dimension): là những vật liệu có kích thƣớc nano mét ở cả ba chiều. Ví dụ: Chấm lƣợng tử (Quantum Dots), hạt nano (nanoparticle),. Vật liệu một chiều (1D, one dimension): những vật liệu có hai chiều ở kích thƣớc nano mét. Ví dụ: Vật liệu dạng ống (tube), dang dây (wire), dạng sợi (fiber), dạng thanh (red)… Vật liệu hai chiều (2D, two dimensions): những vật liệu chỉ có một chiều ở kích thƣớc nano mét.
Ví dụ: Màng mỏng (thin film). Ngoài ra, còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite mà trong đó chỉ có một thành phần của vật liệu có kích thƣớc nano mét, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau Bên cạnh đó, ngƣời ta có thể phân loại vật liệu nano theo tính chất của vật liệu thể hiện sự khác biệt ở kích thƣớc nano, chẳng hạn nhƣ vật liệu nam kim loại, vật liệu nano bán dẫn, vật liệu nano từ tính, vật liệu nano sinh học (Lê Văn Hiếu và cs.3 Các tính chất đặc biệt 2.1 Hiệu ứng bề mặt Ở các vật liệu thông thƣờng, chi có một số ít nguyên tử nằm trên bề mặt, còn phần lớn các nguyên tử nằm sâu phía trong và bị các lớp ngoài che chắn. Trong cấu trúc vật liệu nano, hầu hết các nguyên tử đều nằm ở bề mặt hoặc bị che chắn không đáng kể nên diện tích bề mặt của vật liệu nano lớn hơn nhiều so với vật liệu khối thông thƣờng. Khi các nguyên từ tập trung nhiều tại bề 3 mặt của hạt nano, chúng ít bị cản trở bởi lực hút của hạt nhân và trở nên linh động hơn do năng lƣợng bề mặt giảm (Lê Văn Hiếu và cs.
Khi vật liệu có kích thƣớc càng nhỏ thì tỉ lệ giữa số nguyên từ trên bề mặt và tổng số nguyên tử càng tăng lên. Xét vật liệu nano dạng hạt cầu, nếu gọi ns là số nguyên tử trên bề mặt và n là tổng số nguyên tử của vật liệu đó thì khi đó ns= 4n2/3. Ti số f = ns/n = 4/n1/3 = 4r0/r đƣoc goi là tỉ số giữa số nguyên tử trên bề mặt và tổng số nguyên tử, trong đó rọ là bán kính Bohr của nguyên tử và r là bán kính của hạt nano. Do đó, nếu kích thƣớc của vật liệu giảm (r giảm) thì ti số f tăng lên (Lê Văn Hiếu và cs.
Hiệu ứng bề mặt luôn có sự liên quan chặt chẽ với kích thƣớc vật liệu , kích thƣớc càng nhỏ thì hiệu ứng này càng thể hiện rõ và ngƣợc lại. Vật liệu khối truyền thống cũng có hiệu ứng bề mặt nhƣng hiệu ứng này nhỏ nên thƣờng bị bỏ qua. Do diện tích bề mặt của vật liệu nano lớn hơn rất nhiều so với các vật liệu khối nên các hiệu ứng có liên quan đến bề mặt nhƣ hấp phụ, hoạt hóa,. của vật liệu nano cũng lớn hơn nhiều so với các vật liệu khối.
Trong các phản ứng xúc tác, hiệu ứng bề mặt đóng vai trò quan trọng vì khi diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn thì phản ứng càng dễ xảy ra (Lê Văn Hiếu và cs.2 Hiệu ứng kích thước Nhƣ đã biết , khi kích thƣớc của vật liệu đủ lớn (thƣờng là lớn hơn 100 nm) thì các đại lƣợng vật lý , hóa học đặc trƣng cho tính chất của nó nhƣ độ dẫn điện của kim loại, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tính axít,. là không đổi. Tuy nhiên, khi giảm kích thƣớc của vật liệu xuống đến thang nano (nhỏ hơn 100 nm) thì các đại lƣợng đặc trƣng này không còn là bất biến nữa mà thay đổi theo kích thƣớc. Hiện tƣợng này gọi là hiệu ứng kích thƣớc.
Kích thƣớc mà ở đó vật liệu bắt đầu có sự thay đổi tính chất đƣợc gọi là kích thƣớc tới hạn. Các nghiên cứu cho thấy, các tính chất điện, từ, quang, hóa học của các vật liệu đều có kích thƣớc tới hạn trong khoảng từ 1 nm đến 100 nm. Ví dụ: điện trở của kim loại có kích thƣớc vĩ mô tuân theo định luật Ohm , nhƣng nếu giảm kích thƣớc của kim loại đến giá trị nhỏ hơn quãng đƣờng tự do trung bình của điện tử trong kim loại (thƣờng là từ vài nano mét đến vài trăm nano mét) thì định luật Ohm không còn đúng nữa. Khi đó , điện trở của vật liệu có kích thƣớc nano sẽ tuân theo các quy tắc lƣợng tử.
Khi kích thƣớc hạt cỡ bán kính Bohr của nguyên tử thì bên trong hạt xuất hiện hiệu ứng giam hãm lƣợng tử (quantum confinement effect), trong đó các trạng thái điện tử cũng nhƣ các trạng thái dao động bị lƣợng tử hóa. Các trạng thái bị lƣợng từ hóa trong cấu trúc nano sẽ quyết định tính chất của nó (Lê Văn Hiếu và cs. 4 Bảng 1: Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu (Lê Văn Hiếu và cs. Lĩnh vực Tính chất Độ dài tới hạn (nm) Bƣớc sóng điện tử 10-100 Quãng đƣờng tự do trung bình không Điện 1-100 đàn hồi Hiệu ứng đƣờng ngầm 1-10 Độ dày vách domain 10-100 Từ Quãng đƣờng tán xạ spin 1-100 Hố lƣợng tử 1-100 Quang Độ dài suy giảm 10-100 Độ sâu bề mặt kim loại 10-100 Độ dài liên kết cặp Cooper 0,1-100 Siêu dẫn Độ thẩm thấu Meisner 1-100 Tƣơng tác bất định xứ 1-1000 Biên hạt 1-10 Cơ Bán kính khởi động đứt vỡ 1-100 Sai hỏng mầm 0,1-10 Độ nhăn bề mặt 1-10 Xúc tác Hình học topo bề mặt 1-10 Độ dài Kuhn 1-100 Siêu phân tử Cấu trúc nhị cấp 1-10 Cấu trúc tam cấp 10-1000 Miễn dịch Nhận biết phân tử 1-10 2.4 Một số phƣơng pháp chế tạo vật liệu nano 2.1 Phương pháp bốc bay 5 Bốc bay là phƣơng pháp phổ biến đƣợc sử dụng để chế tạo các loại vật liệu màng mỏng bằng cách nung nóng vật liệu trong chân không đến khi chúng bay hơi và ngƣng tụ dƣới dạng màng mỏng trên bề mặt đế.