I. Nghiên cứu và chế tạo cấu trúc nano vàng bất đẳng hướng
Nghiên cứu và chế tạo các cấu trúc nano vàng bất đẳng hướng là trọng tâm của luận văn. Các vật liệu nano này được thiết kế với lõi là hạt nano siêu thuận từ hoặc hạt nano phát quang, phủ lớp vỏ vàng. Quy trình chế tạo bao gồm các bước như trải hạt lên đế, bốc bay nguyên tử kim loại, và tách hạt từ đế. Các phương pháp công nghệ nano như kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và kính hiển vi quét (SEM) được sử dụng để kiểm tra hình thái và kích thước hạt. Nghiên cứu này nhằm tối ưu hóa quy trình chế tạo để tạo ra các hạt nano có tính chất quang nhiệt ưu việt.
1.1. Phương pháp chế tạo hạt nano vàng bán nguyệt
Quy trình chế tạo hạt nano vàng bán nguyệt (GNC) bao gồm việc trải các hạt lên đế để tạo mầm, bốc bay nguyên tử kim loại lên hạt và đế, sau đó tách các hạt GNC từ đế. Các hạt này được chế tạo với lõi thay đổi và bề dày vỏ vàng khác nhau. Phương pháp này đảm bảo tính đồng nhất về hình thái và kích thước, yếu tố quan trọng trong việc nghiên cứu tính chất quang nhiệt của chúng.
1.2. Khảo sát hình thái và cấu trúc tinh thể
Các hạt nano vàng bán nguyệt được khảo sát bằng TEM và SEM để xác định hình thái và cấu trúc tinh thể. Kết quả cho thấy các hạt có cấu trúc đồng nhất với kích thước từ 100-200 nm. Phổ nhiễu xạ tia X được sử dụng để phân tích cấu trúc tinh thể, xác nhận sự hiện diện của vàng và các vật liệu lõi. Đây là bước quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng vật liệu nano trước khi nghiên cứu tính chất quang nhiệt.
II. Tính chất quang nhiệt của cấu trúc nano vàng bất đẳng hướng
Tính chất quang nhiệt của các cấu trúc nano vàng bất đẳng hướng được nghiên cứu thông qua hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt. Khi ánh sáng kích thích tác động lên hạt nano, các electron dao động tạo ra nhiệt. Nghiên cứu này tập trung vào việc đo nhiệt độ cục bộ và hiệu suất chuyển đổi quang thành nhiệt. Các yếu tố như kích thước hạt, bề dày vỏ vàng, và môi trường xung quanh được khảo sát để tối ưu hóa tính chất quang nhiệt.
2.1. Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt
Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt là hiện tượng các electron tự do trên bề mặt hạt nano dao động khi có ánh sáng kích thích. Điều này dẫn đến sự hấp thụ mạnh ánh sáng và chuyển đổi năng lượng thành nhiệt. Nghiên cứu này khảo sát sự phụ thuộc của hiệu ứng này vào hình dạng và kích thước hạt, đặc biệt là các hạt nano vàng bán nguyệt. Kết quả cho thấy, hạt có kích thước lớn hơn và hình dạng bất đẳng hướng có hiệu suất quang nhiệt cao hơn.
2.2. Ứng dụng trong y sinh học
Các cấu trúc nano vàng bất đẳng hướng có tiềm năng lớn trong ứng dụng nano y sinh học, đặc biệt là trong điều trị ung thư bằng phương pháp quang nhiệt. Khi được kích thích bởi ánh sáng laser, các hạt nano tạo ra nhiệt cục bộ, tiêu diệt tế bào ung thư mà không ảnh hưởng đến mô lành. Nghiên cứu này cũng đề xuất sử dụng các hạt nano như một nhiệt kế nano để đo nhiệt độ cục bộ trong các hệ sinh học.
III. Phương pháp khảo sát và đánh giá
Các phương pháp khảo sát như kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), kính hiển vi quét (SEM), và phổ nhiễu xạ tia X được sử dụng để phân tích hình thái và cấu trúc của các cấu trúc nano vàng bất đẳng hướng. Phương pháp đo phổ tán xạ plasmon được áp dụng để nghiên cứu tính chất quang học của các hạt nano. Các kết quả thu được từ các phương pháp này giúp đánh giá chính xác hiệu suất quang nhiệt và khả năng ứng dụng của vật liệu nano.
3.1. Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM
TEM được sử dụng để quan sát hình thái và kích thước của các hạt nano vàng bán nguyệt. Kết quả cho thấy các hạt có cấu trúc đồng nhất với kích thước từ 100-200 nm. Phương pháp này cũng giúp xác định cấu trúc tinh thể của các hạt nano, đảm bảo chất lượng vật liệu nano trước khi nghiên cứu tính chất quang nhiệt.
3.2. Phổ tán xạ plasmon
Phương pháp đo phổ tán xạ plasmon được sử dụng để nghiên cứu tính chất quang học của các hạt nano. Kết quả cho thấy sự dịch chuyển của đỉnh cộng hưởng plasmon khi thay đổi kích thước hạt và bề dày vỏ vàng. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất quang nhiệt của các cấu trúc nano vàng bất đẳng hướng.
