Nâng cao tính năng đế sers cấu trúc mfon và phát triển thiết bị Raman xách tay

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MẶC LẠC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tăng cường tán xạ Raman bề mặt SERS

1.2. Các phương pháp chế tạo SERS

1.3. Hạt nano kim loại trong dung dịch huyền phù

1.4. Hạt nano kim loại cấy ảnh trên SERS

1.5. Cấu trúc nano chế tạo trực tiếp trên SERS rắn

1.6. Đã SERS dựa trên hạt polystyren vi cấu

1.7. Thiết bị thu phát Raman xách tay

1.8. Lịch sử phát triển các thiết bị phổ di động

1.9. Các công nghệ tiên tiến tích hợp trong thiết bị phổ Raman xách/cầm tay

1.10. Nguồn laser sử dụng cho thiết bị phổ Raman xách tay

1.11. Máy quang phổ mini và kính lắc tập quang

2. CHƯƠNG 2: TÀI LIỆU HIỆU SUẤT ĐÃ SERS CẤU TRÚC MFON

2.1. Tính chất quang học của cấu trúc MFON

2.2. Hiệu ứng tăng cường tán xạ Raman bề mặt SERS cấu trúc MFON

2.3. Phổ truyền qua đặc trưng của cấu trúc MFON

2.4. Chế tạo và khảo sát các đặc tính của SERS cấu trúc MFON

2.5. Chế tạo SERS cấu trúc MFON

2.6. Khảo sát tính chất quang và khả năng tăng cường tán xạ Raman của SERS cấu trúc MFON chế tạo được

2.7. Mô phỏng tính chất quang của cấu trúc MFON

3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG THIẾT BỊ ĐO PHỔ RAMAN XÁCH TAY

3.1. Lý thuyết tán xạ Raman cơ bản

3.2. Xây dựng hệ đo phổ Raman xách tay

3.3. Hệ đo phổ Raman xách tay sử dụng laser kích 638 nm

3.4. Khảo sát đánh giá máy hoạt động của máy đo phổ Raman xách tay thử nghiệm

3.5. Thuật toán làm trơn phổ và loại nhiễu nền huỳnh quang

3.6. Thuật toán đánh dấu phổ

3.7. Kỹ thuật lấy mẫu phổ ngẫu nhiên

3.8. Hạn chế cháy, phá hủy mẫu khi đo phổ Raman

3.9. Cải thiện chất lượng tín hiệu SERS

4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về tính năng đế sers

Tính năng đế sers (SERS) là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực quang học, cho phép tăng cường tín hiệu Raman của các phân tử. Công nghệ này đã mở ra nhiều ứng dụng trong phân tích hóa học và sinh học. SERS sử dụng các cấu trúc nano để tạo ra các 'hot spots', nơi mà tín hiệu Raman được khuếch đại đáng kể. Việc nâng cao tính năng đế sers không chỉ giúp cải thiện độ nhạy của các thiết bị mà còn mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y học, môi trường và an ninh. Theo nghiên cứu, việc tối ưu hóa cấu trúc mfon có thể tạo ra những cải tiến đáng kể trong hiệu suất của SERS. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc phát triển các thiết bị Raman xách tay, giúp cho việc phân tích trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.

1.1. Cấu trúc mfon và ứng dụng

Cấu trúc mfon (Metal Film Over Nanospheres) là một trong những cấu trúc quan trọng trong công nghệ SERS. Cấu trúc này cho phép tạo ra các vùng tăng cường tín hiệu, giúp phát hiện các chất với nồng độ rất thấp. Việc nghiên cứu và phát triển các cấu trúc mfon có thể dẫn đến những cải tiến trong khả năng phát hiện và phân tích các chất hóa học. Các ứng dụng của SERS trong y học, như phát hiện sớm các bệnh lý, hay trong an ninh, như phát hiện chất độc, đều cho thấy giá trị thực tiễn của công nghệ này. Sự phát triển của các thiết bị Raman xách tay cũng giúp cho việc ứng dụng SERS trở nên phổ biến hơn trong thực tiễn.

II. Phát triển thiết bị Raman xách tay

Thiết bị Raman xách tay đang trở thành một công cụ quan trọng trong việc phân tích nhanh chóng và hiệu quả. Những thiết bị này không chỉ nhỏ gọn mà còn dễ dàng sử dụng, cho phép người dùng thực hiện các phép đo tại chỗ mà không cần phải mang mẫu về phòng thí nghiệm. Việc phát triển thiết bị Raman xách tay cần chú trọng đến việc tích hợp các công nghệ tiên tiến như cảm biến quang học và các thuật toán xử lý tín hiệu. Điều này giúp cải thiện độ nhạy và độ chính xác của thiết bị. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng các nguồn laser có bước sóng phù hợp có thể nâng cao đáng kể hiệu suất của thiết bị. Hơn nữa, việc tối ưu hóa thiết kế quang học cũng là một yếu tố quan trọng trong việc phát triển thiết bị này.

2.1. Công nghệ cảm biến trong thiết bị Raman

Công nghệ cảm biến là một phần không thể thiếu trong thiết bị Raman xách tay. Các cảm biến quang học hiện đại giúp thu thập tín hiệu Raman một cách hiệu quả, từ đó nâng cao khả năng phát hiện các chất. Việc sử dụng các cảm biến CCD (Charge Coupled Device) cho phép thu thập dữ liệu nhanh chóng và chính xác. Hơn nữa, các thuật toán xử lý tín hiệu cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích dữ liệu thu được. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong phân tích dữ liệu có thể cải thiện đáng kể độ chính xác và tốc độ phân tích. Điều này mở ra nhiều cơ hội mới cho việc ứng dụng thiết bị Raman xách tay trong các lĩnh vực khác nhau.

III. Tính năng và ứng dụng thực tiễn của thiết bị

Thiết bị Raman xách tay không chỉ mang lại sự tiện lợi mà còn có khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Từ y học, nơi mà việc phát hiện sớm các bệnh lý là rất quan trọng, đến ngành công nghiệp thực phẩm, nơi mà việc kiểm tra chất lượng sản phẩm là cần thiết. Thiết bị này cũng có thể được sử dụng trong lĩnh vực môi trường để phát hiện các chất ô nhiễm. Việc nâng cao tính năng của thiết bị thông qua các công nghệ mới như cảm biến quang học và các thuật toán xử lý tín hiệu sẽ giúp cải thiện khả năng phát hiện và phân tích. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong các phép đo.

3.1. Ứng dụng trong y học

Trong y học, thiết bị Raman xách tay có thể được sử dụng để phát hiện nhanh chóng các bệnh lý như ung thư. Việc phân tích mẫu sinh học như máu hoặc mô có thể giúp bác sĩ đưa ra chẩn đoán sớm và chính xác hơn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng SERS có thể phát hiện các biomarker với nồng độ rất thấp, điều này rất quan trọng trong việc phát hiện sớm bệnh. Hơn nữa, thiết bị này cũng có thể được sử dụng trong nghiên cứu dược phẩm để theo dõi sự phân hủy của thuốc trong cơ thể. Điều này cho thấy giá trị thực tiễn của thiết bị Raman xách tay trong lĩnh vực y học.

Luận án tiến sĩ về nâng cao tính năng đế sers cấu trúc mfon và thiết bị Raman xách tay