Đồ án HCMUTE: Nghiên cứu chế tạo để tăng cường tín hiệu Raman trên vật liệu silic

• Tác giả: Mai Thị Thanh Ngân
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thụy Ngọc Thủy
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Đế Tăng Cường Tín Hiệu Raman Trên Vật Liệu Silic
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
• 1.2. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• 1.3. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• 1.4. LỜI CẢM ƠN
• 1.5. LỜI CAM ĐOAN
• 1.6. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• 1.7. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• 1.8. DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
• 1.9. LỜI MỞ ĐẦU
• 1.9.1. Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt SERS
• 1.9.2. Phổ tán xạ Raman
• 1.9.3. Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt SERS
• 1.9.4. Cơ chế tăng cường điện từ
• 1.9.5. Cơ chế tăng cường hóa học
• 1.9.6. Vật liệu silic
• 1.9.7. Hiệu ứng Plasmon bề mặt
• 1.9.8. Cộng hưởng Plasmon bề mặt (SPR)
• 1.9.9. Yếu tố ảnh hưởng đến cộng hưởng plasmon
• 1.9.10. Ứng dụng của tán xạ Raman tăng cường bề mặt
• 1.9.11. Ứng dụng trong dược phẩm
• 1.9.12. Ứng dụng trong thực phẩm
• 1.9.13. Tình hình nghiên cứu
• 1.9.13.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.9.13.2. Tình hình nghiên cứu quốc tế
• 1.9.14. Nguyên vật liệu - hóa chất và Dụng cụ - thiết bị thí nghiệm
• 1.9.14.1. Nguyên vật liệu - hóa chất
• 1.9.14.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
• 1.10. Quy trình thực nghiệm
• 1.10.1. Ăn mòn ướt dị hướng Si bằng dung dịch KOH
• 1.10.2. Ăn mòn ướt dị hướng Si bằng phương pháp CACE
• 1.10.3. Quy trình ăn mòn dị hướng Si để chế tạo cấu trúc hình tháp
• 1.10.3.1. Ăn mòn bằng dung dịch KOH
• 1.10.3.2. Ăn mòn bằng phương pháp CACE
• 1.10.4. Quy trình chế tạo hạt nano bạc
• 1.10.5. Các phương pháp phân tích
• 1.10.5.1. Kính hiển vi quang học
• 1.10.5.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 1.10.5.3. Phương pháp đo phổ hấp thụ (UV-Vis)
• 1.10.5.4. Phương pháp phổ tán xạ Raman
• 1.11. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 1.11.1. Kết quả ăn mòn Si bằng dung dịch KOH
• 1.11.1.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian
• 1.11.1.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ
• 1.11.2. Kết quả ăn mòn Si bằng phương pháp CACE
• 1.11.3. Kết quả chế tạo hạt nano Ag
• 1.11.3.1. Kết quả đo phổ hấp thụ (UV-Vis)
• 1.11.3.2. Kết quả đo phổ tán xạ Raman
• 1.11.4. Khảo sát ảnh hưởng của đế Si đến sự tăng cường tín hiệu Raman
• 1.11.5. Khảo sát ảnh hưởng của màng mỏng Ag và Ag NPs đến sự tăng cường tín hiệu Raman
• 1.11.6. Khảo sát ảnh hưởng của cấu trúc hình tháp đến sự tăng cường tín hiệu Raman
• 1.11.7. Khảo sát ảnh hưởng của đồng thời cấu trúc hình tháp và Ag NPs đến sự tăng cường tín hiệu Raman
• 1.12. TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về tín hiệu Raman và vật liệu silic

Tín hiệu Raman là một phương pháp quang phổ mạnh mẽ, cho phép phân tích cấu trúc phân tử của các chất. Tín hiệu Raman có thể được tăng cường thông qua các cấu trúc bề mặt đặc biệt, như trong nghiên cứu này, sử dụng vật liệu silic. Vật liệu silic, với tính chất quang học và điện lý tốt, là lựa chọn lý tưởng cho việc chế tạo đế tăng cường tín hiệu. Việc kết hợp giữa công nghệ nano và vật liệu silic mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực như y học, hóa học và môi trường. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển một phương pháp chế tạo đế tăng cường tín hiệu Raman hiệu quả, từ đó nâng cao khả năng phát hiện các chất ở nồng độ thấp.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hai phương pháp chính để chế tạo cấu trúc hình tháp trên bề mặt silic: ăn mòn ướt với dung dịch KOH và phương pháp CACE. Phương pháp ăn mòn ướt tạo ra cấu trúc hình tháp thuận, trong khi phương pháp CACE cho phép tạo ra cấu trúc tháp ngược. Sau khi chế tạo cấu trúc, hạt nano bạc (Ag) được phủ lên bề mặt để tạo hiệu ứng plasmon, từ đó tăng cường tín hiệu Raman. Các phương pháp phân tích như kính hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ hấp thụ UV-Vis được sử dụng để kiểm tra và xác nhận sự thành công của quá trình chế tạo. Kết quả cho thấy sự kết hợp giữa cấu trúc hình tháp và hạt nano bạc mang lại hiệu quả tăng cường đáng kể cho tín hiệu Raman.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng đế tăng cường tín hiệu Raman được chế tạo có khả năng phát hiện dung dịch Abamectin với nồng độ thấp đến 1 ppm. Sự tăng cường tín hiệu được xác định thông qua các phép đo phổ Raman, cho thấy sự tương tác giữa cấu trúc hình tháp và hạt nano bạc tạo ra hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt. Các yếu tố như kích thước và hình dạng của hạt nano bạc cũng ảnh hưởng đến cường độ tín hiệu Raman. Nghiên cứu này không chỉ đóng góp vào lĩnh vực nghiên cứu khoa học mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong phân tích hóa học và sinh học.

IV. Ứng dụng thực tiễn

Đế tăng cường tín hiệu Raman chế tạo từ silic và hạt nano bạc có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ phân tích môi trường đến kiểm tra chất lượng thực phẩm và dược phẩm. Việc phát hiện các chất độc hại hoặc các hợp chất có nồng độ thấp trở nên dễ dàng hơn nhờ vào khả năng tăng cường tín hiệu của hệ thống này. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị trong việc phát triển công nghệ mới mà còn góp phần nâng cao hiệu quả trong các ứng dụng thực tiễn, từ đó cải thiện chất lượng cuộc sống.