I. Tổng Quan Tính Chất Quang Hạt Nano Bạc Diệt Khuẩn 55 ký tự
Công nghệ nano đang tạo ra cuộc cách mạng trong đổi mới sản phẩm. Ứng dụng vật liệu nano, đặc biệt là hạt nano bạc, thu hút sự quan tâm lớn. Khi kích thước vật liệu giảm xuống thang nano mét, tính chất bị chi phối bởi hiệu ứng giam cầm lượng tử, tạo ra những đặc tính độc đáo. Nghiên cứu về vật liệu nano rất đa dạng, từ chế tạo vật liệu bán dẫn, quang học đến nghiên cứu tính chất cấu trúc, quang, điện từ và ứng dụng. Vật liệu nano thể hiện tính chất quang, điện tử và từ đặc biệt so với vật liệu khối. Điều khiển kích thước nano giúp kiểm soát tính chất quang, tăng chức năng quang và tích hợp nhiều chức năng vào một linh kiện. Đặc biệt, vật liệu cấu trúc nano ứng dụng tốt trong y sinh. Bạc nano được biết đến với tính năng kháng khuẩn hiệu quả, hạn chế và tiêu diệt nấm mốc, vi khuẩn và virus. Bạc và muối bạc đã được sử dụng rộng rãi từ thế kỷ XIX để điều trị vết bỏng và khử khuẩn. Nghiên cứu chỉ ra rằng bạc có khả năng tiêu diệt đến 650 loài vi khuẩn. So với phương pháp khử khuẩn truyền thống, bạc có hiệu quả diệt khuẩn cao, không tạo sản phẩm phụ độc hại, nước sau khử khuẩn không bị tái nhiễm. Hiệu quả của bạc tăng lên nhiều lần khi ở kích thước nano. So với bạc kích thước micro hoặc lớn hơn, hạt nano bạc có diện tích bề mặt lớn, tăng khả năng tiếp xúc và hiệu quả làm việc.
1.1. Giới Thiệu Chung Về Hạt Nano Bạc 40 ký tự
Hạt nano là vật liệu có kích thước từ vài đến hàng trăm nm, bao gồm hàng trăm đến hàng nghìn nguyên tử giống nhau. Do kích thước nhỏ, tính chất lý hóa của chúng phụ thuộc nhiều vào trạng thái bề mặt hơn là thể tích khối. Các hạt nano tinh thể được phân tán trong dung môi, vì vậy cần tránh hiện tượng kết đám. Các hạt nano tinh thể thường có dạng cầu, ngoài ra còn có dạng khác như: thanh, trụ, lăng trụ, tam giác, tứ giác… Vì kích thước của các hạt nano nhỏ cùng bậc với độ lớn của bước sóng de Broglie của điện tử và lỗ trống ở nhiệt độ phòng, do đó các trạng thái của hạt tải tự do trong hạt nano bị lượng tử hóa.
1.2. Ứng Dụng Diệt Khuẩn Của Hạt Nano Bạc 45 ký tự
Từ lâu, bạc nano được biết đến là chất có tính năng kháng khuẩn hiệu quả. Bạc nano có khả năng hạn chế và tiêu diệt sự phát triển của nấm mốc, vi khuẩn và thậm chí là cả virut. Bạc và các dạng muối bạc đã được sử dụng rộng rãi từ đầu thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX để điều trị các vết bỏng và khử khuẩn. Các nghiên cứu chỉ ra rằng bạc có khả năng tiêu diệt đến 650 loài vi khuẩn [1]. So với các phương pháp khử khuẩn truyền thống, bạc có hiệu quả diệt khuẩn cao, không tạo sản phẩm phụ gây độc với môi trường, nước sau khi khử khuẩn không bị tái nhiễm.
II. Thách Thức Vấn Đề Nghiên Cứu Tính Chất Quang 58 ký tự
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng nano bạc bằng rất nhiều phương pháp tổng hợp ra nano bạc như: phương pháp vi sóng, phương pháp khử sinh học, phương pháp hoá lý… Phương pháp chế tạo nano bạc theo phương pháp quang hóa sử dụng ánh sáng xanh của đèn LED là một phương pháp mới có ít các nghiên cứu được thực hiện. Chính vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài: “Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn” bằng phương pháp quang hóa sử dụng ánh sáng đèn LED xanh. Mục tiêu của luận văn: - Chế tạo các hạt keo nano bạc dạng cầu và các dạng khác nhau; - Khảo sát tính chất quang các hạt nano chế tạo được; - Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn Salmonella và E. coli của hạt nano bạc chế tạo được.
2.1. Các Phương Pháp Chế Tạo Hạt Nano Bạc 45 ký tự
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng nano bạc bằng rất nhiều phương pháp tổng hợp ra nano bạc như: phương pháp vi sóng, phương pháp khử sinh học, phương pháp hoá lý… Phương pháp chế tạo nano bạc theo phương pháp quang hóa sử dụng ánh sáng xanh của đèn LED là một phương pháp mới có ít các nghiên cứu được thực hiện.
2.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Tính Chất Quang 40 ký tự
Mục tiêu của luận văn: - Chế tạo các hạt keo nano bạc dạng cầu và các dạng khác nhau; - Khảo sát tính chất quang các hạt nano chế tạo được; - Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn Salmonella và E. coli của hạt nano bạc chế tạo được.
III. Phương Pháp Quang Hóa Chế Tạo Nano Bạc Diệt Khuẩn 59 ký tự
Về công nghệ: - Chế tạo thành công các hạt nano bạc dạng cầu để làm mầm và phát triển thành dạng nano khác (đĩa tam giác, đĩa tam giác cụt, lục giác,.) bằng phương pháp chiếu LED; - Khảo sát các tham số công nghệ ảnh hưởng lên chất lượng mẫu. Từ đó khảo sát các tính chất quang tương ứng. - Thay đổi thời gian chế tạo, tỉ lệ tiền chất, pH… Về tính chất vật lý: Khảo sát hình thái bề mặt, kích thước, cấu trúc, phổ hấp thụ plasmon của các hạt nano chế tạo được. Về định hướng ứng dụng: Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của các hạt nano bạc sau khi chế tạo đối với chủng khuẩn Salmonella và E.
3.1. Quy Trình Chế Tạo Hạt Nano Bạc Bằng LED 45 ký tự
Chế tạo thành công các hạt nano bạc dạng cầu để làm mầm và phát triển thành dạng nano khác (đĩa tam giác, đĩa tam giác cụt, lục giác,.) bằng phương pháp chiếu LED; - Khảo sát các tham số công nghệ ảnh hưởng lên chất lượng mẫu. Từ đó khảo sát các tính chất quang tương ứng. - Thay đổi thời gian chế tạo, tỉ lệ tiền chất, pH…
3.2. Khảo Sát Tính Chất Vật Lý Của Nano Bạc 45 ký tự
Khảo sát hình thái bề mặt, kích thước, cấu trúc, phổ hấp thụ plasmon của các hạt nano chế tạo được.
IV. Ứng Dụng Hạt Nano Bạc Trong Diệt Khuẩn Thực Tế 57 ký tự
Các hạt nano tinh thể dạng cầu, các điện tử và lỗ trống bị cầm giữ cả ba chiều thì chuyển động của các hạt tải bị quyết định hoàn toàn bởi cơ học lượng tử, vì vậy các mức năng lượng của các hạt nano phụ thuộc vào kích thước hạt của chúng. Bằng cách khống chế kích thước hạt trong quá trình tổng hợp người ta có thể thu được các hạt với tính chất mong muốn. Các hạt có kích thước càng nhỏ thì khoảng cách giữa các mức năng lượng của chúng càng lớn. Phần dưới đây giới thiệu một số hạt nano tinh thể phát quang chính được sử dụng trong đánh dấu sinh học như: Các chấm lượng tử (QD), các hạt vi cầu, các hạt kim loại.
4.1. Cơ Chế Diệt Khuẩn Của Hạt Nano Bạc 40 ký tự
Các hạt nano tinh thể dạng cầu, các điện tử và lỗ trống bị cầm giữ cả ba chiều thì chuyển động của các hạt tải bị quyết định hoàn toàn bởi cơ học lượng tử, vì vậy các mức năng lượng của các hạt nano phụ thuộc vào kích thước hạt của chúng.
4.2. Ứng Dụng Thực Tiễn Trong Y Tế 38 ký tự
Phần dưới đây giới thiệu một số hạt nano tinh thể phát quang chính được sử dụng trong đánh dấu sinh học như: Các chấm lượng tử (QD), các hạt vi cầu, các hạt kim loại.
V. Phổ Hấp Thụ Plasmon Tính Chất Quang Hạt Nano 59 ký tự
Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface plasmon resonance-SPR) là hiện tượng dao động cộng hưởng của các electron dẫn tại bề mặt của vật liệu khi bị kích thích bởi ánh sáng tới. Hạt nano kim loại quý nói chung và hạt nano bạc nói riêng có khả năng tương tác mạnh với bức xạ điện từ. Khi bị bức xạ điện từ kích thích, các electron dẫn linh động của các hạt nano này sẽ bị dịch chuyển. Nếu kích thước hạt nano nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng chiếu tới thì sự dịch chuyển của các electron sẽ tạo thành một lưỡng cực điện. Lưỡng cực điện này sẽ dao động với tần số của ánh sáng kích thích. Trong trường hợp tần số của ánh sáng tới cộng hưởng với tần số nội tại của các electron dẫn tại vùng gần bề mặt của hạt thì ánh sáng bị hấp thụ và tán xạ mạnh. Trong phổ hấp thụ và tán xạ của hạt nano xuất hiện dải có cường độ cực đại gọi là dải cộng hưởng plasmon bề mặt.
5.1. Cộng Hưởng Plasmon Bề Mặt SPR 35 ký tự
Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface plasmon resonance-SPR) là hiện tượng dao động cộng hưởng của các electron dẫn tại bề mặt của vật liệu khi bị kích thích bởi ánh sáng tới.
5.2. Ảnh Hưởng Kích Thước Đến Tính Chất Quang 45 ký tự
Nếu kích thước hạt nano nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng chiếu tới thì sự dịch chuyển của các electron sẽ tạo thành một lưỡng cực điện. Lưỡng cực điện này sẽ dao động với tần số của ánh sáng kích thích.
VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Nano Bạc 58 ký tự
Luận văn gồm 60 trang, 33 hình và đồ thị, 9 bảng. Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia thành 3 chương: Chương 1: Tổng quan về hạt nano nói chung và hạt nano bạc nói riêng; Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm chế tạo hạt nano bạc dạng đĩa và thử nghiệm trong diệt khuẩn; Chương 3: Kết quả và thảo luận.
6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu 35 ký tự
Luận văn gồm 60 trang, 33 hình và đồ thị, 9 bảng. Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia thành 3 chương.
6.2. Hướng Phát Triển Trong Tương Lai 38 ký tự
Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm chế tạo hạt nano bạc dạng đĩa và thử nghiệm trong diệt khuẩn; Chương 3: Kết quả và thảo luận.
