Mở đầu Mục lục Chƣơng 1 - Tổng quan: Trình bày sơ lược về hạt nano composite đa chức năng Fe3O4 /Ag-NH2, hạt nano có cấu trúc lõi vỏ và ứng dụng của hạt nano trong y sinh học. Chƣơng 2 - Thực nghiệm: Trình bày phương pháp chế tạo mẫu, các thiết bị thực nghiệm được sử dụng để nghiên cứu các tính chất và ứng dụng của vật liệu nano 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà composite đa chức năng Fe3O4 /Ag-NH2 trong đánh dấu tế bào HaCaT và SK-Mel 28. Chƣơng 3 - Kết quả và thảo luận: Những kết quả đạt được trong quá trình chế tạo và ứng dụng hạt nano composite đa chức năng Fe3O4 /Ag-NH2 trong đánh dấu tế bào. Các kỹ thuật khảo sát tính chất và những biện luận kết quả.
Kết luận Tài liệu tham khảo 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN 1. Tổng quan về hạt nano Fe3O4 và hạt nano Ag 1. Vật liệu sắt từ Vật liệu sắt từ là các vật liệu trong đó có các mô men từ sắp xếp song song với nhau. Vì vậy trạng thái sắt từ cũng là trạng thái từ hoá tự phát.
Theo lý thuyết Weiss thì ngay cả khi không có từ trường ngoài trong vật liệu sắt từ đã có sự từ hoá tự phát đến bão hoà. Nguyên nhân của sự từ hoá tự phát đó là do các mô men từ tương tác với nhau rất mạnh mẽ. Tương tác này tương đương với tác dụng của từ trường ngoài lớn cỡ 104 - 105 Oe làm cho các mô men từ có xu hướng sắp xếp song song với nhau [5]. Nhiệt độ Curie trong các chất sắt từ là nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ.
Dưới nhiệt độ Tc tương tác giữa các mô men từ thắng được kích thích nhiệt do đó vật liệu thể hiện tính sắt từ. Trên nhiệt độ Tc năng lượng kích thích nhiệt đủ lớn để phá vỡ trạng thái liên kết sắt từ giữa các mô men từ làm cho phân bố các mô men từ trở lên hỗn loạn và vật liệu thể hiện tính chất thuận từ [9]. Tính chất siêu thuận từ Đối với một vật liệu sắt từ khi ở kích thước lớn, các hạt có xu hướng phân chia thành các domain từ để giảm năng lượng dị hướng và ta có các hạt đa domain. Khi kích thước hạt giảm xuống dưới một giá trị nào đó và hạt chuyển thành đơn domain sẽ xảy ra tình huống trong đó năng lượng kích thích nhiệt (có xu hướng phá vỡ sự định hướng mô men từ của các hạt) trở nên trội hơn năng lượng dị hướng từ (có tác dụng định hướng mô men từ của các hạt).
Khi đó mô men từ của các hạt sẽ định hướng một cách hỗn độn do đó mô men từ tổng cộng bằng không. Chỉ khi có từ trường ngoài tác dụng thì mới có sự định hướng của mô men từ của các hạt và tạo ra mô men từ tổng cộng khác không. Tính chất này là đặc trưng cho các vật liệu thuận từ nhưng ở đây mỗi hạt nanô có chứa nhiều nguyên tử nên có mô men từ lớn hơn mô men từ nguyên tử nhiều lần, vì vậy tính chất này được gọi là tính chất siêu thuận từ. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Đường cong từ trễ của vật liệu siêu thuận từ cũng tuân theo hàm Langevin như trường hợp thuận từ.
Đường cong này có hai đặc điểm đó là: lực kháng từ Hc = 0, từ độ dư Mr = 0 nghĩa là không có hiệu ứng trễ.1 diễn tả sự thay đổi đường cong từ hoá của vật liệu sắt từ khi kích thước hạt giảm. Trong giới hạn đơn domain khi kích thước hạt giảm thì Hc giảm cho đến khi Hc = 0, kích thước tại đó Hc = 0 chính là giới hạn siêu thuận từ.2 biểu diễn sự thay đổi của Hc khi đường kính hạt giảm. H Đ Đa ơn domạin S domain c iêu thuận từ d d d Hình 1. Đường cong từ trễ sắt từ (- Hìnhp 1.
Hsc phụ thuộcmvào --) và siêu thuận từ (---) đường kính hạt Do sự cạnh tranh giữa năng lượng dị hướng và năng lượng kích thích nhiệt mà các hạt thể hiện tính chất siêu thuận từ khi kích thước thoả mãn điều kiện (1.1) K với Vp là thể tích hạt, kB là hằng số Boltzmann (kB = 1,38.K), T là nhiệt độ của mẫu, K là hằng số dị hướng từ. Dựa vào điều kiện (1.1) ta có thể đánh giá giới hạn kích thước để hạt thể hiện tính chất siêu thuận từ ở nhiệt độ phòng khi biết giá trị của K. Ngược lại với các hạt có kích thước xác định (có Vp xác định) tồn tại nhiệt độ chuyển pha sắt từ - siêu thuận từ còn gọi là nhiệt độ Blocking (TB): KVp TB (1.2) 25kB 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Trên nhiệt độ TB điều kiện (1.1) được thoả mãn hạt thể hiện tính chất siêu thuận từ, dưới nhiệt độ này điều kiện đó không được thoả mãn và hạt thể hiện tính chất sắt từ [31]. Vật liệu oxit sắt từ Fe3O4 Vật liệu Fe3O4 kích thước < 20 nm là vật liệu siêu thuận từ.
Khi ở kích thước hạt lớn, hệ ở trạng thái đa đômen (tức là mỗi hạt sẽ cấu tạo bởi nhiều đômen từ). Khi kích thước hạt giảm dần, Fe3O4 sẽ chuyển sang trạng thái đơn đômen (mỗi hạt sẽ là một đômen). Hiện tượng siêu thuận từ xảy ra khi kích thước hạt giảm quá nhỏ, năng lượng định hướng nhỏ hơn nhiều năng lượng nhiệt, vì vậy năng lượng nhiệt phá vỡ sự định hướng song song của các mômen từ, và các mômen từ của hệ hạt sẽ định hướng hỗn loạn như trong chất thuận từ. Ứng dụng của hạt nano từ Fe3O4 Ứng dụng của hạt nano từ được chia làm hai loại: ứng dụng trong cơ thể và ngoài cơ thể.
Các ứng dụng trong cơ thể gồm: dẫn thuốc, nung nóng cục bộ và tăng độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ. Phân tách và chọn lọc tế bào là ứng dụng ngoài cơ thể nhằm tách những tế bào cần nghiên cứu ra khỏi các tế bào khác [3]. Đây cũng chính là ứng dụng được chúng tôi nghiên cứu sử dụng trong luận văn này. Giống như trong hệ miễn dịch, vị trí liên kết đặc biệt trên bề mặt tế bào sẽ được các kháng thể hoặc các phân tử khác như các hoóc-môn, a-xít folic tìm thấy.
Các kháng thể sẽ liên kết với các kháng nguyên. Đây là cách rất hiệu quả và chính xác để đánh dấu tế bào. Các hạt nano từ tính được bao phủ bởi các chất hoạt hóa tương tự các phân tử trong hệ miễn dịch đã có thể tạo ra các liên kết với các tế bào hồng cầu, tế bào ung thư phổi, vi khuẩn, tế bào ung thư đường tiết niệu và thể golgi [4]. Quá trình phân tách được thực hiện nhờ một gradient từ trường ngoài.
Từ trường ngoài tạo một lực hút các hạt từ tính có mang các tế bào được đánh dấu. Các tế bào không được đánh dấu sẽ không được giữ lại và thoát ra ngoài. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà 1. Hạt nano Bạc và tính chất Bạc và các hợp chất của bạc thể hiện tính độc đối với vi khuẩn, virus, tảo và nấm.
Tuy nhiên, khác với các kim loại nặng khác (chì, thủy ngân…) bạc không thể hiện tính độc với con người. Hạt nano bạc là các hạt bạc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm. Do có diện tích bề mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các vật liệu khối do khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơn. Tương tự các hạt nano kim loại quý khác, các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt.
Cộng hƣởng Plasmon bề mặt [16] Một trong những tính chất quan trọng của các hạt nano kim loại, đó là hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt. Hiệu ứng cộng hưởng Plasmon bề mặt là hiệu ứng đặc trưng của các hạt nano kim loại. Vì trong kim loại có nhiều điện tử tự do nên khi hấp thụ ánh sáng chiếu vào các điện tử tự do này sẽ dao động tập thể cùng pha với điện trường ánh sáng. Dao động đó gọi là dao động Plasma điện tử.
Khi quãng đường tự do trung bình của các điện tử nhỏ hơn kích thước của chúng, các dao động này thông thường bị dập tắt bởi các sai hỏng mạng hay chính các nút mạng trong tinh thể nguyên tử kim loại. Nhưng khi kim loại ở kích thước nano thì kích thước của chúng lại nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình do đó hiện tượng dập tắt không còn nữa mà các điện tử sẽ dao động cộng hưởng vói ánh sáng kích thích. Do vậy tính chất quang của hạt nano kim loại có được do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến quá trình tương tác với bức xạ sóng điện từ. Khi dao động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành một lưỡng cực điện.
Do vậy xuất hiện một tần số cộng hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng hình dáng, kích thước, độ lớn của hạt nano và môi trường xung quanh là các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. Ngoài ra mật độ hạt nano cũng ảnh hưởng đến tính chất quang. Nếu mật độ loãng có thể coi như gần đúng các hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải kể đến tương tác giữa các hạt (Hình 1. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Hình 1.
Mô tả hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt của hạt nano kim loại. Tán xạ Raman [12] Tán xạ Raman là một quá trình tán xạ không đàn hồi giữa photon (lượng tử ánh sáng) và một lượng tử dao động của vật chất hay mạng tinh thể. Sau quá trình va chạm, năng lượng của photon giảm đi (hoặc tăng lên) một lượng bằng năng lượng giữa hai mức dao động của nguyên tử (hoặc mạng tinh thể) cùng với sự tạo thành (hoặc hủy) một hạt lượng tử dao động. Dựa vào phổ năng lượng thu được, ta có thể có những thông tin về mức năng lượng dao động của nguyên tử, phân tử hay mạng tinh thể.
Cơ sở lý thuyết tán xạ Raman Trong quang phổ Raman, mẫu được chiếu xạ bởi chùm laser cường độ mạnh trong vùng tử ngoại-khả kiến ( v0 ) và chùm ánh sáng tán xạ thường được quan sát theo phương vuông góc với chùm tia tới.