I. Tổng quan về hạt nano kim loại vàng và bạc
Nghiên cứu tổng hợp hạt nano kim loại vàng (Au) và bạc (Ag) là một lĩnh vực quan trọng trong khoa học vật liệu. Hạt nano kim loại có kích thước từ 1nm đến 100nm, mang lại các tính chất quang học, điện và từ học độc đáo. Vàng nano và bạc nano được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như y học, điện tử, và cảm biến hóa học. Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR) là một tính chất nổi bật của các hạt nano kim loại, giúp tăng cường tín hiệu Raman (SERS).
1.1. Vật liệu nano vàng
Vàng nano có tính chất quang học đặc biệt, thay đổi màu sắc từ vàng sang đỏ tía, tím hoặc xanh tùy thuộc vào kích thước hạt. Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt là nguyên nhân chính gây ra sự thay đổi màu sắc này. Vàng nano được ứng dụng trong xúc tác, điện hóa, và điều trị ung thư. Ngoài ra, tính chất điện và tính chất từ của vàng nano cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng, đặc biệt là hiệu ứng chắn Coulomb khi kích thước hạt giảm xuống mức nano.
1.2. Vật liệu nano bạc
Bạc nano là một vật liệu có tính kháng khuẩn mạnh, được sử dụng rộng rãi trong y học và sản xuất vật liệu tiêu dùng. Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt của bạc nano tạo ra màu sắc từ vàng nhạt đến đen, phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt. Bạc nano cũng có tính dẫn điện cao và được ứng dụng trong các thiết bị điện tử. Nghiên cứu về tính chất nhiệt của bạc nano cho thấy nhiệt độ nóng chảy giảm khi kích thước hạt giảm.
II. Phương pháp tổng hợp hạt nano kim loại
Có nhiều phương pháp được sử dụng để tổng hợp hạt nano kim loại, bao gồm phương pháp khử hóa học, phương pháp điện hóa, và phương pháp quang hóa. Mỗi phương pháp tạo ra các hạt nano với hình dạng và kích thước khác nhau, từ dạng cầu, thanh, đến sợi. Phương pháp khử ion các muối kim loại là một trong những phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp vàng nano và bạc nano.
2.1. Tổng hợp hạt nano vàng
Hạt nano vàng được tổng hợp từ muối vàng HAuCl4 bằng phương pháp khử hóa học. Quá trình này bao gồm việc khử ion Au3+ thành Au0, tạo thành các hạt nano vàng có kích thước từ 1nm đến 100nm. Phương pháp electronspinning cũng được sử dụng để chế tạo vật liệu TiO2 làm đế SERS, giúp tăng cường tín hiệu Raman.
2.2. Tổng hợp hạt nano bạc
Hạt nano bạc được tổng hợp từ muối bạc AgNO3 bằng phương pháp khử hóa học. Quá trình này bao gồm việc khử ion Ag+ thành Ag0, tạo thành các hạt nano bạc có kích thước từ 1nm đến 100nm. Phương pháp chiếu chùm tia UV và lò vi sóng được sử dụng để gắn các hạt nano bạc lên đế SERS, giúp tăng cường tín hiệu Raman.
III. Ứng dụng của hạt nano kim loại trong tăng cường tín hiệu Raman
Hạt nano kim loại được sử dụng rộng rãi trong việc tăng cường tín hiệu Raman (SERS), giúp phát hiện các chất ở nồng độ rất thấp. Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt của vàng nano và bạc nano là nguyên nhân chính giúp tăng cường tín hiệu Raman. Các đế SERS dựa trên cấu trúc Au/TiO2 và Ag/TiO2 được nghiên cứu để tạo ra các cảm biến có độ nhạy cao và độ lặp lại tốt.
3.1. Tăng cường tín hiệu Raman bằng vàng nano
Vàng nano được sử dụng để tăng cường tín hiệu Raman thông qua hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt. Các đế SERS dựa trên cấu trúc Au/TiO2 được chế tạo để tăng cường tín hiệu Raman của các phân tử hữu cơ như 4-MBA. Phổ hấp thụ UV-Vis và phổ Raman được sử dụng để khảo sát sự tăng cường tín hiệu Raman phụ thuộc vào nồng độ hạt vàng.
3.2. Tăng cường tín hiệu Raman bằng bạc nano
Bạc nano cũng được sử dụng để tăng cường tín hiệu Raman thông qua hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt. Các đế SERS dựa trên cấu trúc Ag/TiO2 được chế tạo để tăng cường tín hiệu Raman của các phân tử hữu cơ như 4-MBA. Phổ hấp thụ UV-Vis và phổ Raman được sử dụng để khảo sát sự tăng cường tín hiệu Raman phụ thuộc vào nồng độ hạt bạc.
