Luận án tiến sĩ vật lý mô hình lý thuyết và mô phỏng tính chất plasmonic của một số cấu trúc nano ứng dụng trong quang nhiệt và cảm biến sinh học

Luận án tiến sĩ vật lý nghiên cứu mô hình lý thuyết và mô phỏng tính chất plasmonic của cấu trúc nano ứng dụng trong quang nhiệt và cảm biến sinh học.

• Tác giả: Đỗ Chí Nghĩa
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Thị Nga
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán
• Đề tài: Mô Hình Lý Thuyết Và Mô Phỏng Tính Chất Plasmonic Của Cấu Trúc Nano Ứng Dụng Trong Quang Nhiệt Và Cảm Biến Sinh Học
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG CÁC LÝ THUYẾT CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Mô hình lý thuyết cho hệ mới
• 1.2. Lý thuyết Mie cho tính chất quang của hạt nano
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT MIE VÀ MÔ HÌNH QUANG NHIỆT CHO HỆ NANO CẦU TRÓC LÃI-VỎ
• 2.1. Hệ nano cầu hai lớp
• 2.1.1. Lý thuyết Mie cho phổ quang học
• 2.1.2. Hiệu ứng quang nhiệt trong hệ nano lãi-vỏ dưới tác động của laser hồng ngoại
• 2.2. Tính chất plasmonic và ứng suất quang nhiệt của hệ hoa nano
• 2.2.1. Lý thuyết Mie cho phổ quang học của hạt hoa nano Ag@Fe3O4
• 2.2.2. Sức cộng nhiệt của các hạt hoa nano Ag@Fe3O4
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH CHẤT PLASMONIC CỦA CẦU TRÓC NANO DỰA TRÊN GRAPHENE TRONG DẢI TẦN SÊ-TERAHERTZ
• 3.1. Cách tiếp cận liên kết chặt cho graphene
• 3.2. Hợp thơ quang học của graphene
• 3.3. Kết quả tính sê và thảo luận
• 3.3.1. Phê hợp thơ của graphene tự do
• 3.3.2. Phê hợp thơ của graphene trên dải khói
• 3.3.3. Phê hợp thơ của hạt nano SiO2 được bọc graphene
• 4. CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH TẢNG NHIỆT CỦA HỆ PHỨC HỢP GRAPHENE DỰA TRÊN TÍNH CHẤT PLASMONIC
• 4.1. Tính chất plasmonic và phân bố nhiệt trong cấu trúc nano phức hợp chứa graphene
• 4.2. Kết quả tính sê cho phân bố nhiệt trong cấu trúc nano phức hợp chứa graphene
• MỞ ĐẦU
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CHÚ GIẢI TỪNG VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Mô hình lý thuyết và mô phỏng tính chất plasmonic

Phần này tập trung vào mô hình lý thuyết và mô phỏng tính chất plasmonic của các cấu trúc nano. Các phương pháp mô phỏng như lý thuyết Mie và phương pháp mô phỏng được sử dụng để dự đoán các tính chất quang học và plasmonic của vật liệu nano. Các kết quả mô phỏng cho thấy khả năng kiểm soát và tối ưu hóa các tính chất plasmonic, đặc biệt trong các ứng dụng như quang nhiệt và cảm biến sinh học.

1.1. Lý thuyết Mie và ứng dụng

Lý thuyết Mie được sử dụng để mô tả tính chất quang học của các hạt nano kim loại. Phương pháp này cho phép tính toán chính xác các đặc tính như hấp thụ, tán xạ và dập tắt ánh sáng. Các kết quả từ lý thuyết Mie được so sánh với thực nghiệm, cho thấy sự phù hợp cao trong việc dự đoán các hiện tượng plasmonic.

1.2. Mô phỏng tính chất plasmonic

Các phương pháp mô phỏng như FDTD và FEM được áp dụng để nghiên cứu tính chất plasmonic của các cấu trúc nano phức tạp. Các mô phỏng này giúp hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa ánh sáng và vật liệu nano, từ đó tối ưu hóa các ứng dụng trong quang nhiệt và cảm biến quang.

II. Ứng dụng cấu trúc nano trong quang nhiệt

Phần này khám phá các ứng dụng quang nhiệt của cấu trúc nano. Các hạt nano plasmonic như vàng và bạc được sử dụng để hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi thành nhiệt năng. Ứng dụng này đặc biệt quan trọng trong y sinh, như điều trị ung thư bằng liệu pháp quang nhiệt.

2.1. Hiệu ứng quang nhiệt

Hiệu ứng quang nhiệt xảy ra khi các hạt nano hấp thụ ánh sáng và tạo ra nhiệt. Hiệu ứng này được nghiên cứu kỹ lưỡng thông qua các mô phỏng và thực nghiệm, cho thấy khả năng kiểm soát nhiệt độ cục bộ trong các mô sinh học.

2.2. Ứng dụng trong y sinh

Các cấu trúc nano được sử dụng trong liệu pháp quang nhiệt để tiêu diệt tế bào ung thư mà không làm ảnh hưởng đến các mô lành xung quanh. Các nghiên cứu cho thấy hiệu quả cao trong việc kiểm soát nhiệt độ và tối ưu hóa liều lượng ánh sáng.

III. Ứng dụng cấu trúc nano trong cảm biến sinh học

Phần này tập trung vào các ứng dụng cảm biến sinh học của cấu trúc nano. Các cảm biến dựa trên hiệu ứng plasmonic được sử dụng để phát hiện các phân tử sinh học với độ nhạy cao.

3.1. Cảm biến plasmonic

Các cảm biến plasmonic dựa trên hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR) được sử dụng để phát hiện các phân tử sinh học. Các nghiên cứu cho thấy khả năng phát hiện các phân tử ở nồng độ thấp với độ chính xác cao.

3.2. Ứng dụng trong chẩn đoán y tế

Các cảm biến sinh học dựa trên cấu trúc nano được ứng dụng trong chẩn đoán y tế, giúp phát hiện sớm các bệnh lý và theo dõi quá trình điều trị. Các kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng lớn trong việc cải thiện độ chính xác và tốc độ chẩn đoán.

IV. Kết luận và đánh giá

Phần này tổng kết các kết quả nghiên cứu và đánh giá giá trị thực tiễn của các mô hình lý thuyết và mô phỏng tính chất plasmonic của cấu trúc nano. Các ứng dụng trong quang nhiệt và cảm biến sinh học được nhấn mạnh như những đóng góp quan trọng trong khoa học và công nghệ.

4.1. Giá trị thực tiễn

Các nghiên cứu về tính chất plasmonic và ứng dụng cấu trúc nano mang lại nhiều giá trị thực tiễn, đặc biệt trong y sinh và công nghệ cảm biến. Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

4.2. Hướng phát triển tương lai

Các hướng nghiên cứu tương lai tập trung vào việc tối ưu hóa các mô hình lý thuyết và phương pháp mô phỏng để nâng cao độ chính xác và hiệu quả của các ứng dụng plasmonic. Các nghiên cứu liên quan đến vật liệu nano và công nghệ nano sẽ tiếp tục được phát triển để đáp ứng nhu cầu thực tiễn.