Luận án tiến sĩ về hiệu ứng tăng cường huỳnh quang và tán xạ Raman từ cấu trúc nano Ag Au

• Tác giả: Trần Trọng Đức
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Thế Bình
• Trường học: Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Hiệu Ứng Tăng Cường Huỳnh Quang Và Tán Xạ Raman Với Cấu Trúc Nano Ag, Au
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ vật lý
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG HUỲNH QUANG TĂNG CƯỜNG VÀ TÁN XA RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT NHỜ CẤU TRÚC NANO KIM LOẠI
• 1.1. Khái niệm plasmon và cộng hưởng plasmon bề mặt. Cấu trúc nano PLASMONIC. Hiệu ứng huỳnh quang tăng cường nhờ các cấu trúc nano kim loại MEP. Cơ chế tăng cường và dập tắt huỳnh quang. Các cấu trúc nano plasmonic sử dụng cho MEP. Một số ứng dụng của hiệu ứng MEP. Hiệu ứng tán xa Raman tăng cường bề mặt SERS. Cơ chế của hiệu ứng SERS. Hệ số tăng cường EF (Enhancement Factor).
• 1.2. Các cấu trúc nano plasmonic cho hiệu ứng SERS. Một số ứng dụng của hiệu ứng SERS.
• 1.3. Các phương pháp thực nghiệm và thiết bị nghiên cứu
• 1.3.1. Phương pháp và thiết bị chế tạo hạt nano kim loại bằng kỹ thuật laser
• 1.3.2. Hệ thiết bị và quy trình chế tạo hạt nano bằng kỹ thuật PLA
• 1.3.3. Các phương pháp và thiết bị xác định cấu trúc, hình thái và đặc trưng của hạt nano kim loại
• 1.3.4. Hệ thiết bị thu phổ huỳnh quang MEP và phổ tán xa Raman tăng cường bề mặt SERS. Hệ thống các phần mềm xử lý số liệu. Hóa chất sử dụng.
• 2. NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG HUỲNH QUANG TĂNG CƯỜNG TRÊN MỘT SỐ VẬT LIỆU PHÁT QUANG NHỜ CẤU TRÚC NANO KIM LOẠI CHẾ TẠO BẰNG KỸ THUẬT LASER
• 2.1. Nghiên cứu chế tạo hạt nano kim loại bằng kỹ thuật laser
• 2.2. Chế tạo các hạt nano Au và Ag trong nước cất
• 2.3. Chế tạo các hạt nano Au và Ag trong ethanol
• 2.4. Chế tạo các hạt nano lưỡng kim Au-Ag trong PVP
• 2.5. Nghiên cứu hiệu ứng MEF của một số vật liệu phát quang
• 3. NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG TÁN XA RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT CỦA KHÁNG SINH TETRACYCLINE VÀ ĐỊNH HƯỚNG
• 3.1. Nghiên cứu chế tạo cấu trúc nano kim loại làm cảm biến SERS
• 3.2. Chế tạo cấu trúc nano Au và Ag trên đế kim loại đồng
• 3.3. Chế tạo cấu trúc nano Au và Ag trên đế silie
• 3.4. Nghiên cứu thu phổ SERS của Tetracycline
• 3.5. Tách chiết Tetracycline trong tôm
• 3.6. Thu phổ SERS của TC trong tôm và xây dựng đường cong hiệu chuẩn. Xây dựng quy trình phân tích xác định dư lượng TC trong tôm. Đối chứng kết quả phân tích dư lượng TC trong tôm bằng phương pháp SERS so với phương pháp phân tích khác.
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Giới thiệu về hiệu ứng tăng cường huỳnh quang và tán xạ Raman

Nghiên cứu về hiệu ứng tăng cường huỳnh quang (MEF) và tán xạ Raman (SERS) đã thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực quang học. Hiệu ứng MEF được phát hiện lần đầu vào những năm 1970, cho thấy sự tăng cường độ phát quang của các tâm phát quang khi gần các bề mặt cấu trúc nano plasmonic. Cơ chế này liên quan đến tương tác lưỡng cực giữa các tâm phát quang và cấu trúc plasmon, tạo ra một lộ trình truyền năng lượng hiệu quả. SERS, được phát hiện vào năm 1974, cho phép tín hiệu tán xạ Raman tăng lên nhiều lần, mở ra khả năng ứng dụng trong phân tích hóa học và sinh học. Cả hai hiệu ứng này đều có ứng dụng quan trọng trong công nghệ cảm biến và chụp ảnh sinh học.

II. Cấu trúc nano Ag và Au trong nghiên cứu

Cấu trúc nano kim loại như Ag và Au đã được nghiên cứu rộng rãi do tính chất quang học đặc biệt của chúng. Các hạt nano này có khả năng tạo ra hiệu ứng tăng cường huỳnh quang và tán xạ Raman mạnh mẽ. Nghiên cứu cho thấy rằng hình dạng, kích thước và nồng độ của các hạt nano ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của các hiệu ứng này. Việc chế tạo các hạt nano bằng phương pháp bào mòn laser đã cho phép kiểm soát tốt hơn các đặc tính quang học của chúng. Các ứng dụng của cấu trúc nano này bao gồm cảm biến sinh học và phân tích hóa học, nhờ vào khả năng phát hiện các phân tử ở nồng độ rất thấp.

III. Phương pháp nghiên cứu và thiết bị

Nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp và thiết bị hiện đại để chế tạo và phân tích các cấu trúc nano. Phương pháp bào mòn laser (PLA) được áp dụng để tạo ra các hạt nano Ag và Au trong dung dịch. Các thiết bị như kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) được sử dụng để xác định cấu trúc và đặc tính quang học của các hạt nano. Hệ thống thu phổ huỳnh quang và tán xạ Raman cũng được thiết lập để đo lường hiệu ứng MEF và SERS. Những phương pháp này cho phép nghiên cứu sâu hơn về cơ chế và ứng dụng của các hiệu ứng quang học trong cấu trúc nano.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hiệu ứng MEF và SERS

Hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) và hiệu ứng tăng cường huỳnh quang (MEF) có nhiều ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực phân tích hóa học và sinh học. SERS được sử dụng để phát hiện các chất phân tích ở nồng độ rất thấp, như dư lượng kháng sinh trong thực phẩm. MEF cũng được ứng dụng trong cảm biến sinh học, giúp phát hiện nhanh chóng và chính xác các phân tử sinh học. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa cấu trúc nano có thể nâng cao đáng kể hiệu suất của các phương pháp này, mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano.