CHƯƠNG 1.Mục tiêu đề tài. Khái quát về công nghệ nano. Lịch sữ hình thành của công nghệ nano. Cơ sở khoa học.
Khái quát về keo nano bạc. Sơ lược về tính chất và đặc tính của bạc. Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc.Ứng dụng của keo nano bạc. Ảnh hưởng của nano bạc đến sức khỏe con người.Các phương pháp tổng hợp nano bạc.
Tình hình nghiên cứu đề tài nano bạc trên thế giới và ở Việt Nam. Vài nét về các vi khuẩn sử dụng trong nghiên cứu .Giới thiệu về Staphylococus. Giới thiệu về Escherichia coli. Phương pháp xác định tính chất và kích thước hạt nano bạc.
Phương pháp phổ tử ngoại và phổ khả kiến – UV-Vis. Phương pháp đo hồng ngoại. Phương pháp đo nhiễu xạ tia X .4 Kính hiển vi điển tử truyền qua. Các phương pháp phân tích khả năng kháng khuẩn.
Đo vòng kháng khuẩn. Kỹ thuật khoanh giấy kháng sinh khuếch tán .Kỹ thuật đục lỗ khuếch tán .Phương pháp đo OD. Phương pháp đếm khuẩn lạc. Dụng cụ và hóa chất sử dụng.
Các dụng cụ và thiết bị nghiên cứu. Hóa chất sử dụng. Đối tượng khảo sát .Xây dựng mô hình tối ưu hóa. Tổng hợp nano bạc theo mô hình xây dựng .Sơ đồ quy trình công nghệ.
Thuyết minh quy trình công nghệ. Phân tích hóa lý sản phẩm nano bạc / PV-OH. Khảo sát hiệu quả kháng khuẩn của nano bạc/PV-OH. Thực hiện chương trình tối ưu hóa JMP 4.KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN.
Cơ chế tạo nano bạc. Phân tích hóa lý một số mẫu nano bạc/PV-OH. Phân tích XRD. Phân tích TEM.
Kết quả khảo sát tính kháng khuẩn của nano bạc/PV-OH. Chế tạo nano bạc khảo sát ở điều kiện tối ưu. Phân tích X-ray (XRD). Phân tích TEM.
Khảo sát tính kháng khuẩn của mẫu M. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 41 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TN1 : Thí nghiệm số 1 TN5 : Thí nghiệm số 5 TN14 : Thí nghiệm số 14 DE: đường kính kháng khuẩn E. DS: đường kính kháng khuẩn Staphylococus.
X1 : tỉ lệ nồng độ của PVA X2 : tỉ lệ nồng độ của H2O2 X3 : tỉ lệ nồng độ của AgNO3 M.TU : mẫu dung dịch bạc khảo sát ở điều kiện tối ưu.TS Hồ Sơn Lâm SVTH: Lê Thị Ngọc Loan CHƢƠNG 1. Nếu thế kỷ 20 được coi là cuộc cách mạng về công nghệ thông tin thì Thế kỷ 21 sẽ thuộc về công nghệ nano.Công nghệ nano tạo ra nhiều điều kỳ diệu đến nỗi người ta xem nó như một cuộc cách mạng trong Thế kỷ 21. Bằng công nghệ nano, người ta có thể "nhét" tất cả thông tin của 27 cuốn Từ điển Bách khoa toàn thư của Anh nằm gọn trong một thiết bị chỉ bằng sợi tóc. Người ta cũng có thể chế tạo ra những con robot mà mắt thường không nhìn thấy được.
Và còn vô số điều kỳ lạ khác mà con người có thể khai thác nhờ vào công nghệ nano.[1] Các vật liệu có cấu trúc hoặc kích thước nano có tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu[2] ,do đó chúng có thêm những tính chất khác thường so với cấu trúc hay kích thước bình thường của chúng. Ví dụ như vật liệu nano trên cơ sở oxit titan đã được ứng dụng trong công nghiệp ô tô và sơn nước. Các dòng sơn này hạn chế tính bám bụi, dễ rửa, chịu được độ va đập… Một trong những tính chất đặc biệt đó là tính kháng khuẩn của vật liệu nano. Nhiều sản phẩm tiêu dùng hàng ngày đã được cải tiến bằng cách kết hợp nano bạc với những vật dụng như tủ lạnh, điều hòa và máy giặt… Ngoài ra các loại đồ chơi trẻ em, quần áo, hộp đựng thực phẩm, chất tẩy quần áo cũng đã sử dụng nano bạc.
Một số ứng dụng tiềm năng khác của các hạt nano bạc cũng đang được xem xét áp dụng trong mô cấy sinh học, băng vết thương, v. Tuy nhiên, để cấu trúc nano phát huy hiệu quả của chúng, cần phải có những chất mang tương ứng, mà không ảnh hưởng đến sự hình thành cấu trúc nano cũng như bảo đảm tính ổn định, lâu dài của chúng. Một trong những chất mang như vậy là Polyvinyl Alcohol. Đây là một chất mang mới, chưa có nhiều nghiên cứu [25 ].
Trên cơ sở đó, đề tài “ Tối ưu hóa quy trình tổng hợp nano bạc trên nền Polyvinyl Alcohol bằng phương pháp chiếu xạ tia hồng ngoại và khảo sát tính kháng khuẩn của chúng.”là nội dung chính của luận văn này. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI. Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 1 GVHD:PGS .TS Hồ Sơn Lâm SVTH: Lê Thị Ngọc Loan -Tối ưu hóa các thông số kỹ thuật chính ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nano bạc như :tỷ lệ Polyvinyl Alcohol để tạo độ nhớt thích hợp ,tỷ lệ chất xúc tiến H2O2, thời gian chiếu đèn hồng ngoại… - Nghiên cứu, khảo sát tính chất của keo bạc nano chế tạo bằng phân tích XRD, và chụp ảnh TEM. Nghiên cứu sự ảnh hưởng đến đường kính vòng kháng khuẩn của các yếu tố trên.
Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 2 GVHD:PGS .TS Hồ Sơn Lâm SVTH: Lê Thị Ngọc Loan CHƢƠNG 2.KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ NANO 2.Lịch sữ hình thành của công nghệ nano. [3] Thuật ngữ công nghệ nano (nanotechnology) xuất hiện từ những năm 70 của thế kỷ XX, chỉ việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanômét. Chúng có độ chính xác rất cao 0,1 - 100nm, tức là chính xác đến từng lớp nguyên tử, phân tử. Tiền tố nano xuất hiện trong tài liệu khoa học lần đầu tiên vào năm 1908, khi Lohman sử dụng nó để chỉ các sinh vật rất nhỏ với đường kính 200nm.
Năm 1974, Tanigushi lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ công nghệ nano hàm ý sự liên kết các vật liệu cho kỹ thuật chính xác trong tương lai. Hiện tại trong khoa học, tiền tố nano biểu thị con số 10-9 tức kích thước 1 phần tỷ mét. Cho tới nay, vẫn chưa có được một định nghĩa thống nhất về công nghệ nano. Theo cơ quan Hàng Không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA), công nghệ nano là công nghệ chế tạo ra các cấu trúc, vật liệu, thiết bị và hệ thống chức năng với kích thước đo bằng (khoảng từ 1 đến 100nm) và khai thác ứng dụng các đặc tính độc đáo của những sản phẩm này.
Công nghệ nano cũng có thể hiểu là ngành công nghệ dựa trên các hiểu biết về các quy luật, hiện tượng, tính chất của cấu trúc vật lý có kích thước đặc trưng ở thang nano. Cơ sở khoa học. [3] Công nghệ nano dựa trên ba cơ sở khoa học chính: + Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử: khác với vật liệu khối, khi ở kích thước nano thì các tính chất lượng tử được thể hiện rất rõ ràng. Vì vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần tính tới các thăng giáng ngẫu nhiên.
Càng ở kích thước nhỏ thì các tính chất lượng tử càng thể hiện một cách rõ ràng hơn. Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coi như một đại nguyên tử, nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử. + Hiệu ứng bề mặt: Cùng một khối lượng nhưng khi ở kích thước nano chúng có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều so với khi chúng ở dạng khối. Điều này, có ý nghĩa rất quan trọng trong các ứng dụng của vật liệu nano có liên quan tới khả Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 3 GVHD:PGS .TS Hồ Sơn Lâm SVTH: Lê Thị Ngọc Loan năng tiếp xúc bề mặt của vật liệu, như trong các ứng dụng vật liệu nano làm chất diệt khuẩn.
Đây là một tính chất quan trọng làm nên sự khác biệt của vật liệu có kích thước nanomet so với vật liệu ở dạng khối. + Kích thước tới hạn: Kích thước tới hạn là kích thước mà ở đó vật giữ nguyên các tính chất về vật lý, hóa học. Nếu kích thước vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi. Nếu ta giảm kích thước của vật liệu đến kích cỡ nhỏ hơn bước sóng của vùng ánh sáng thấy được (400 - 700 nm), theo Mie hiện tượng "cộng hưởng plasmon bề mặt" xảy ra và ánh sáng quan sát được sẽ thay đổi phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng xảy ra hiện tượng cộng hưởng.
Hay như tính dẫn điện của vật liệu khi tới kích thước tới hạn thì không tuân theo định luật Ohm nữa. Mà lúc này điện trở của chúng sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử. Mỗi vật liệu đều có những kích thước tới hạn khác nhau và bản thân trong một vật liệu cũng có nhiều kích thước tới hạn ứng với các tính chất khác nhau của chúng. Bởi vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần xác định rõ tính chất sẽ nghiên cứu là gì.
Chính nhờ những tính chất lý thú của vật liệu ở kích thước tới hạn nên công nghệ nano có ý nghĩa quan trọng và thu hút được sự chú ý đặc biệt của các nhà nghiên cứu. KHÁI QUÁT VỀ KEO NANO BẠC 2. Sơ lƣợc về tính chất và đặc tính của bạc.[4] Từ thời Alexander Đại Đế (năm 356-323 trước công nguyên), con người đã biết sử dụng các dụng cụ bằng bạc để đựng thức ăn và đồ uống góp phần làm giảm nguy cơ gây độc. Qua thời gian những đặc tính quý giá của bạc đã được con người khai thác và sử dụng tạo ra nhiều sản phẩm hữu ích.
Tính chất vật lý: + Bạc là kim loại chuyển tiếp, màu trắng, sáng, dễ dàng dát mỏng, có tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao nhất và điện trở thấp nhất trong các kim loại. + Nhiệt độ nóng chảy là 961. Tính chất hóa học: Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 4 GVHD:PGS .TS Hồ Sơn Lâm SVTH: Lê Thị Ngọc Loan + Bạc có ký hiệu là Ag, số nguyên tử 47 thuộc phân nhóm IB trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, bạc có khối lượng phân tử là 107. + Cấu hình electron [Kr]4d105s1 , có số oxi hóa là +1 và +2, phổ biến nhất là trạng thái oxi hóa +1.
+ Trong tự nhiên, bạc tồn tại hai dạng đồng vị bền là Ag-107(52%) và Ag-109(48%). Bạc không tan trong nước, môi trường kiềm nhưng có khả năng tan trong một số axit mạnh như axit nitric, sufuric đặc nóng. Một số đặc tính quan trọng. + Bạc nano có diện tích bề mặt riêng rất lớn.
+ Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi tốt. + Không có hại cho sức khỏe con người với liều lượng tương đối cao, không có phụ gia hóa chất.