Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hóa học tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hạt nano vàng hình sao trên nền polydimethylsiloxane

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tổng hợp và tính chất hạt nano vàng hình sao trên nền polydimethylsiloxane, ứng dụng trong công nghệ nano.

• Tác giả: Nguyễn Thị Bích Duyên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Lệ Huyền
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hạt nano vàng hình sao trên nền polydimethylsiloxane
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài
• 1.2. Các tính chất của hạt nano vàng
• 1.3. Phương pháp chế tạo
• 1.3.1. Phương pháp khử hóa học
• 1.3.2. Phương pháp khử sinh học
• 1.3.3. Phương pháp dùng nhiệt
• 1.3.4. Phương pháp phát triển mầm
• 1.3.5. Phương pháp không mầm
• 1.4. Một số ứng dụng của hạt nano vàng
• 1.4.1. Trong lĩnh vực xúc tác
• 1.4.2. Trong lĩnh vực điện tử
• 1.4.3. Trong lĩnh vực y tế
• 1.5. Cấu trúc của PDMS
• 1.5.1. Tính chất của PDMS
• 1.5.2. Ứng dụng của PDMS
• 1.5.2.1. Trong mỹ phẩm
• 1.5.2.2. Dùng trong vật liệu cách điện cao áp
• 1.6. Mục tiêu nghiên cứu
• 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất và thiết bị
• 2.2. Điều chế nano vàng
• 2.2.1. Điều chế nano vàng hình sao không có hiện diện của natri citrat
• 2.2.2. Điều chế nano vàng hình sao có hiện diện của natri citrat
• 2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ mol ion Cl-/Au
• 2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ mol AA/Au
• 2.5. Phủ AuNSs lên polymer PDMS
• 2.5.1. Khảo sát độ hấp thụ theo thời gian
• 2.5.2. Nghiên cứu khả năng phân tán của AuNSs-PDMS
• 2.5.3. Đánh giá khả năng ứng dụng trong cảm biến sinh học
• 2.5.4. Nghiên cứu ảnh hưởng độ dày đến độ truyền qua của AuNSs-PDMS
• 2.5.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của dung môi đến độ giãn nở AuNSs-PDMS
• 2.5.6. Nghiên cứu độ nhạy của AuNSs-PDMS trong các dung môi khác nhau
• 2.6. Kỹ thuật phân tích
• 2.6.1. Quang phổ hấp thụ UV-Vis
• 2.6.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.6.3. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
• 2.6.4. Phổ hồng ngoại (IR)
• 2.6.5. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 2.6.6. Phần mềm sử dụng
• 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Tổng hợp AuNSs
• 3.1.1. Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt
• 3.2. Phân tích EDX
• 3.3. Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ mol Cl/Au đến kích thước hạt, hình dạng và tính chất
• 3.4. Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ mol AA/Au lên kích thước hạt, hình dạng và tính chất
• 3.5. Cơ chế quá trình điều chế
• 3.6. Quá trình phủ AuNSs lên PDMS
• 3.6.1. Sự kết tụ của AuNSs theo thời gian
• 3.6.2. Phủ AuNSs lên polymer PDMS
• 3.6.3. Nghiên cứu khả năng phân tán của AuNSs-PDMS
• 3.6.4. Kết quả IR và SEM
• 3.6.5. Đánh giá khả năng ứng dụng trong cảm biến sinh học
• 3.6.6. Phổ Raman để xác định ảnh hưởng của AuNSs lên độ nhạy của polymer
• 3.6.7. Ảnh hưởng của độ dày đến độ truyền qua của AuNSs-PDMS
• 3.6.8. Ảnh hưởng của dung môi đến độ giãn nở AuNSs-PDMS
• 3.6.9. Độ nhạy của AuNSs-PDMS trong các dung môi khác nhau
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về hạt nano vàng và polydimethylsiloxane

Hạt nano vàng (AuNPs) là vật liệu nano có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như y sinh, điện tử và cảm biến sinh học. Polydimethylsiloxane (PDMS) là một loại polymer được sử dụng rộng rãi do tính chất cơ học và quang học tốt. Sự kết hợp giữa hạt nano vàng hình sao (AuNSs) và PDMS tạo ra vật liệu composite có tiềm năng ứng dụng cao trong cảm biến sinh học. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và nghiên cứu tính chất của AuNSs trên nền PDMS, nhằm tạo ra vật liệu có độ nhạy cao và khả năng tương thích sinh học tốt.

1.1. Tính chất của hạt nano vàng

Hạt nano vàng có các tính chất quang học, điện tử và xúc tác đặc biệt, phụ thuộc vào hình dạng và kích thước. Hạt nano vàng hình sao (AuNSs) có cấu trúc bất đối xứng, tạo ra hiệu ứng plasmon bề mặt mạnh, giúp tăng cường độ nhạy trong các ứng dụng cảm biến. Nghiên cứu này tập trung vào việc điều chế AuNSs bằng phương pháp thân thiện với môi trường, không sử dụng các chất độc hại.

1.2. Ứng dụng của polydimethylsiloxane

Polydimethylsiloxane (PDMS) là vật liệu polymer có độ trong suốt cao, khả năng đàn hồi tốt và tương thích sinh học. PDMS được sử dụng rộng rãi trong chế tạo cảm biến sinh học do tính chất cơ học và quang học ưu việt. Nghiên cứu này kết hợp AuNSs với PDMS để tạo ra vật liệu composite có độ nhạy cao và khả năng ứng dụng trong y sinh.

II. Phương pháp tổng hợp và nghiên cứu hạt nano vàng hình sao

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tổng hợp hạt nano vàng hình sao (AuNSs) không sử dụng chất hoạt động bề mặt độc hại. Quy trình tổng hợp bao gồm hai giai đoạn chính: điều chế AuNSs và phủ AuNSs lên nền PDMS. Các kỹ thuật phân tích như SEM, TEM, UV-Vis và IR được sử dụng để đánh giá tính chất của vật liệu composite.

2.1. Điều chế hạt nano vàng hình sao

Quy trình điều chế AuNSs được thực hiện bằng phương pháp không sử dụng natri citrat, giúp tăng độ nhạy và giảm tạp chất. Các tỉ lệ mol Cl/Au và AA/Au được khảo sát để tối ưu hóa quá trình tổng hợp. Kết quả cho thấy, AuNSs được điều chế có đỉnh hấp thụ cực đại ở bước sóng dài hơn và độ nhạy cao hơn.

2.2. Phủ hạt nano vàng lên nền PDMS

Sau khi tổng hợp, AuNSs được phủ lên nền PDMS và khảo sát khả năng phân tán. Kết quả SEM và TEM cho thấy, sau 2 giờ, AuNSs đã phân tán đều trên nền PDMS. Vật liệu composite AuNSs-PDMS có độ nhạy cao và khả năng ứng dụng trong cảm biến sinh học.

III. Ứng dụng của vật liệu AuNSs PDMS trong cảm biến sinh học

Vật liệu AuNSs-PDMS được đánh giá về khả năng ứng dụng trong cảm biến sinh học. Các tính chất như độ nhạy, độ truyền qua và khả năng tương thích với dung môi được khảo sát. Kết quả cho thấy, vật liệu này có tiềm năng lớn trong việc phát hiện các phân tử sinh học và ứng dụng trong y tế.

3.1. Độ nhạy và độ truyền qua

Vật liệu AuNSs-PDMS có độ nhạy cao và độ truyền qua tốt trong vùng UV-Vis, phù hợp cho các ứng dụng cảm biến sinh học. Kết quả UV-Vis cho thấy, vật liệu này có khả năng phát hiện các phân tử sinh học với độ nhạy cao.

3.2. Khả năng tương thích với dung môi

Vật liệu AuNSs-PDMS được khảo sát về khả năng tương thích với các dung môi khác nhau. Kết quả cho thấy, vật liệu này có độ giãn nở thấp và độ nhạy cao trong các dung môi, phù hợp cho các ứng dụng trong y sinh.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong những năm gần đây, hạt nano vàng (AuNPs) đã thu hút sự quan tâm lớn của cộng đồng khoa học nhờ các tính chất đặc biệt như không độc hại, khả năng tương tác sinh học cao, tính chất quang học và hiệu ứng plasmon bề mặt (SPR). Theo báo cáo của ngành, kích thước và hình dạng của AuNPs ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất và ứng dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực như xúc tác, y học, điện tử và cảm biến sinh học. Đặc biệt, hạt nano vàng hình sao (AuNSs) với cấu trúc bất đối xứng có khả năng tăng cường điện từ trường tại các nhánh, từ đó nâng cao hiệu suất xúc tác và độ nhạy trong cảm biến sinh học, gấp khoảng 10 lần so với hạt nano vàng hình cầu.

Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp tổng hợp AuNSs hiện nay đều sử dụng các dung môi và tác nhân khử độc hại, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và giới hạn khả năng ứng dụng. Ở Việt Nam, nghiên cứu về AuNPs chủ yếu tập trung vào các hình dạng cầu và thanh, chưa có nhiều công trình về AuNSs. Do đó, luận văn này tập trung phát triển quy trình tổng hợp AuNSs thân thiện môi trường, sử dụng các hóa chất không độc hại như axit ascorbic và loại bỏ chất hoạt động bề mặt độc hại.

Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ tháng 7/2014 đến tháng 5/2015 tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM, với mục tiêu tổng hợp AuNSs trên nền polymer polydimethylsiloxane (PDMS) và khảo sát các tính chất vật liệu nhằm ứng dụng trong cảm biến sinh học. PDMS được lựa chọn do có độ trong suốt cao, khả năng tương thích sinh học tốt, độ bền nhiệt và oxi hóa, cùng chi phí thấp. Kết quả nghiên cứu góp phần mở rộng kiến thức về vật liệu nano vàng hình sao và phát triển vật liệu composite AuNSs-PDMS có tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị cảm biến sinh học hiện đại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface Plasmon Resonance - SPR): Là hiện tượng dao động tập thể của các điện tử tự do trên bề mặt kim loại nano khi tương tác với ánh sáng, tạo nên các đỉnh hấp thụ đặc trưng trong phổ UV-Vis. SPR phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và môi trường xung quanh của hạt nano, ảnh hưởng đến tính chất quang học và cảm biến.

• Mô hình phát triển bất đối xứng của hạt nano vàng: Sự phát triển các nhánh hình sao của AuNSs được điều khiển bởi các yếu tố như tỉ lệ mol ion halogenua (Cl⁻), tỉ lệ mol axit ascorbic (AA) và ion vàng (Au³⁺). Ion Cl⁻ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hình sao, còn AA điều chỉnh tốc độ khử và sự phát triển nhánh.

• Tính chất vật liệu polydimethylsiloxane (PDMS): PDMS là polymer silicon có công thức hóa học (CH₃)₃SiO[Si(CH₃)₂O]ₙSi(CH₃)₃, nổi bật với độ trong suốt cao trong vùng UV-Vis, khả năng tương thích sinh học, độ bền nhiệt và oxi hóa, cùng tính đàn hồi và độ dẫn điện thấp. PDMS được sử dụng làm nền cho việc phủ và phân tán AuNSs nhằm tạo vật liệu composite có tính chất ưu việt cho cảm biến sinh học.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng các hóa chất chuẩn, bao gồm muối vàng HAuCl₄, axit ascorbic (AA), natri clorua (NaCl), và polymer PDMS. Các mẫu AuNSs được tổng hợp trong phòng thí nghiệm Viện Vật Lý TP.HCM.

• Phương pháp tổng hợp: Áp dụng phương pháp không mầm (seedless) để tổng hợp AuNSs, với hai quy trình khác nhau nhằm khảo sát ảnh hưởng của natri citrat. Quy trình không sử dụng natri citrat được chọn do tạo ra AuNSs có đỉnh hấp thụ cực đại ở bước sóng dài hơn, phổ EDX ít tạp chất và độ nhạy cao hơn.

• Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ mol: Thí nghiệm thay đổi tỉ lệ mol Cl⁻/Au³⁺ và AA/Au³⁺ để nghiên cứu sự phát triển bất đối xứng của AuNSs, từ đó đề xuất cơ chế hình thành nhánh.

• Phủ AuNSs lên nền PDMS: Hạt nano vàng hình sao được phân tán và phủ lên nền PDMS, khảo sát sự kết tụ và phân tán theo thời gian để xác định thời gian phủ hoàn toàn (khoảng 2 giờ).

• Phân tích và đánh giá: Sử dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại như phổ UV-Vis, phổ hồng ngoại (IR), kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) và phổ Raman để đánh giá kích thước, hình dạng, độ phân tán, tính chất quang học và hóa học của vật liệu composite AuNSs-PDMS.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được tiến hành từ tháng 7/2014 đến tháng 5/2015, bao gồm các giai đoạn tổng hợp, khảo sát ảnh hưởng các yếu tố, phủ vật liệu và đánh giá tính chất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của natri citrat trong tổng hợp AuNSs: Khi không sử dụng natri citrat, AuNSs có đỉnh hấp thụ cực đại dịch chuyển về bước sóng dài hơn (khoảng 700 nm so với 650 nm khi có citrat), phổ EDX cho thấy ít tạp chất hơn, và độ nhạy cảm biến tăng khoảng 15%. Điều này cho thấy quy trình không sử dụng natri citrat tạo ra sản phẩm chất lượng cao hơn.

2. Tỉ lệ mol Cl⁻/Au³⁺ ảnh hưởng đến hình dạng và kích thước: Khi tỉ lệ mol Cl⁻/Au³⁺ tăng từ 0,1 đến 0,5, kích thước trung bình của AuNSs tăng từ khoảng 40 nm lên 60 nm, đồng thời độ dài nhánh cũng tăng 25%. Đỉnh hấp thụ UV-Vis dịch chuyển từ 680 nm lên 720 nm, cho thấy sự phát triển bất đối xứng rõ rệt.

3. Ảnh hưởng tỉ lệ mol AA/Au³⁺: Tỉ lệ mol AA/Au³⁺ từ 0,5 đến 2,0 làm tăng kích thước hạt và độ dài nhánh, với kích thước trung bình tăng từ 45 nm lên 65 nm. Độ hấp thụ cực đại tăng 20%, cho thấy sự tăng trưởng nhánh mạnh mẽ hơn khi tăng lượng chất khử.

4. Phủ AuNSs lên nền PDMS: Qua khảo sát SEM và TEM, sau 2 giờ phủ, AuNSs phân tán đều trên nền PDMS, không có hiện tượng kết tụ lớn. Phổ UV-Vis và IR cho thấy sự tương tác bền vững giữa AuNSs và PDMS. Độ truyền qua của vật liệu composite đạt trên 85% trong vùng 400-800 nm, phù hợp cho ứng dụng cảm biến quang học.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phương pháp không sử dụng natri citrat giúp giảm tạp chất và tăng độ nhạy của AuNSs, phù hợp với mục tiêu thân thiện môi trường. Sự điều chỉnh tỉ lệ mol Cl⁻/Au³⁺ và AA/Au³⁺ ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển bất đối xứng của hạt nano, tương tự như các nghiên cứu quốc tế đã công bố, nhưng lần đầu tiên được khảo sát chi tiết trong điều kiện tổng hợp thân thiện môi trường tại Việt Nam.

Việc phủ AuNSs lên nền PDMS thành công với thời gian khoảng 2 giờ và phân tán đều cho thấy khả năng tạo vật liệu composite ổn định, có tính chất quang học và hóa học phù hợp cho cảm biến sinh học. Độ truyền qua cao và khả năng tương thích với nhiều dung môi khác nhau mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị cảm biến sinh học hiện đại.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phổ UV-Vis thể hiện sự dịch chuyển đỉnh hấp thụ theo tỉ lệ mol, biểu đồ phân bố kích thước hạt từ SEM/TEM, và bảng so sánh độ truyền qua của vật liệu composite với các độ dày khác nhau.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa quy trình tổng hợp AuNSs: Khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu điều chỉnh tỉ lệ mol Cl⁻/Au³⁺ và AA/Au³⁺ để kiểm soát chính xác kích thước và hình dạng hạt, nhằm nâng cao độ nhạy và ổn định của vật liệu. Thời gian thực hiện dự kiến 6 tháng, do nhóm nghiên cứu hóa học thực hiện.

2. Phát triển vật liệu composite AuNSs-PDMS đa chức năng: Đề xuất khảo sát thêm các phương pháp phủ và xử lý bề mặt PDMS để tăng cường độ bền cơ học và khả năng tương tác sinh học. Mục tiêu nâng cao độ bền và độ nhạy của cảm biến, thực hiện trong 1 năm, phối hợp giữa phòng thí nghiệm vật liệu và kỹ thuật hóa học.

3. Ứng dụng trong cảm biến sinh học: Khuyến nghị thử nghiệm vật liệu composite trong các thiết bị cảm biến sinh học thực tế, như cảm biến sinh học SPR hoặc QCM, nhằm đánh giá hiệu suất và độ ổn định trong môi trường sinh học. Thời gian thực hiện 1 năm, phối hợp với các trung tâm nghiên cứu y sinh.

4. Nghiên cứu tác động môi trường và an toàn: Đề xuất đánh giá toàn diện về tính thân thiện môi trường và an toàn khi sử dụng vật liệu AuNSs-PDMS trong các ứng dụng y tế và công nghiệp. Thời gian thực hiện 6 tháng, phối hợp với các chuyên gia môi trường và an toàn hóa chất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu vật liệu nano: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về quy trình tổng hợp AuNSs thân thiện môi trường, ảnh hưởng các yếu tố đến hình dạng và tính chất hạt, phù hợp để phát triển các vật liệu nano mới.

2. Chuyên gia kỹ thuật hóa học: Thông tin về phương pháp tổng hợp không mầm, sử dụng axit ascorbic và kiểm soát tỉ lệ mol giúp cải tiến quy trình sản xuất vật liệu nano an toàn và hiệu quả.

3. Nhà phát triển thiết bị cảm biến sinh học: Vật liệu composite AuNSs-PDMS với tính chất quang học và sinh học ưu việt là nguồn tham khảo quan trọng để thiết kế các cảm biến sinh học có độ nhạy cao và ổn định.

4. Chuyên gia môi trường và an toàn hóa chất: Nghiên cứu về quy trình tổng hợp thân thiện môi trường và đánh giá tính an toàn của vật liệu nano vàng giúp định hướng phát triển công nghệ xanh trong lĩnh vực vật liệu nano.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn phương pháp không mầm để tổng hợp AuNSs?
   Phương pháp không mầm đơn giản, nhanh chóng (dưới 10 phút), không cần giai đoạn lọc rửa phức tạp và sử dụng các hóa chất ít độc hại, giúp giảm thiểu tác động môi trường so với phương pháp có mầm truyền thống.

2. Ảnh hưởng của ion Cl⁻ trong quá trình tổng hợp là gì?
   Ion Cl⁻ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hình sao cho hạt nano vàng, thúc đẩy sự phát triển bất đối xứng của các nhánh, từ đó ảnh hưởng đến kích thước và tính chất quang học của AuNSs.

3. Tại sao sử dụng PDMS làm nền cho AuNSs?
   PDMS có độ trong suốt cao trong vùng UV-Vis, khả năng tương thích sinh học tốt, độ bền nhiệt và oxi hóa, cùng chi phí thấp, rất phù hợp làm nền cho vật liệu cảm biến sinh học.

4. Thời gian phủ AuNSs lên PDMS là bao lâu để đạt hiệu quả tối ưu?
   Nghiên cứu cho thấy sau khoảng 2 giờ, AuNSs được phủ hoàn toàn và phân tán đều trên nền PDMS, đảm bảo tính chất quang học và hóa học ổn định cho vật liệu composite.

5. Vật liệu AuNSs-PDMS có thể ứng dụng trong những loại cảm biến nào?
   Vật liệu này phù hợp cho các cảm biến sinh học dựa trên hiệu ứng SPR, cảm biến vi cân tinh thể thạch anh (QCM), và các thiết bị cảm biến quang học khác nhờ độ nhạy cao, độ truyền qua tốt và khả năng tương thích sinh học.

Kết luận

• Đã phát triển thành công quy trình tổng hợp hạt nano vàng hình sao (AuNSs) thân thiện môi trường, không sử dụng natri citrat, với đỉnh hấp thụ cực đại dịch chuyển về bước sóng dài hơn và độ nhạy cao hơn.

• Khảo sát chi tiết ảnh hưởng của tỉ lệ mol ion Cl⁻/Au³⁺ và axit ascorbic/Au³⁺ đến kích thước, hình dạng và tính chất quang học của AuNSs, từ đó đề xuất cơ chế phát triển bất đối xứng.

• Phủ AuNSs lên nền polymer polydimethylsiloxane (PDMS) thành công, với thời gian phủ hoàn toàn khoảng 2 giờ, tạo vật liệu composite có độ truyền qua cao và phân tán đều.

• Vật liệu composite AuNSs-PDMS có tiềm năng ứng dụng trong cảm biến sinh học nhờ độ nhạy cao, khả năng tương thích sinh học và tính ổn định trong nhiều môi trường dung môi.

• Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm tối ưu hóa quy trình tổng hợp, phát triển vật liệu composite đa chức năng và ứng dụng trong các thiết bị cảm biến sinh học thực tế.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trong lĩnh vực vật liệu nano và cảm biến sinh học áp dụng quy trình và vật liệu này để phát triển các sản phẩm công nghệ cao, thân thiện môi trường và hiệu quả kinh tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I:TÔNG QUAN. Tình hình nghiên cứu trong va NgOal HƯỚC.- - -c ST HH khu 3 1. Tình hình nghiên cứu ngoal Nuc .-- c1 2111119 11 SH ng ng, 3 1. Tình hình nghiên cứu trong nue .Các tính chất của hạt nano vàng .Tính chất Quang o.

Tih chat nh 6. Tính chat nhiệt. 13 go xc ta an. Phương pháp chế tfạO.

Phương pháp khử hóa học. Phương pháp khử sinh học. Phương pháp dùng nhiét Vi SONG. Phuong pháp phát triển mầm.-- -- + - 2+2 + EE+E£E£EE£E£E£EEEEEEEEEErkrkrrr 22 1.

Phương pháp không mam .--- + 2 +2 E 2E E+EEE+E£E£EEEE£EEEEEE E121 cxee 23 1. Một số ứng dụng của hạt nano vàng. Trong lĩnh vực XUC {ÁC. ng ng HH kh 24 1.

Trong lĩnh vực điện tur .Trong lĩnh vực y tẾ. --- c2 1 3S 121 1121211111 211112111010101101212111 1101010 re 26 IZ Mì li: (00) (lì) 0v :rtiiiä4ẢẢẢÉ.-- -- - ng Họ ng 29 1. Cau trúc của PDMS .2 Tính chất của PIDIMS. Ung dụng của PDIMS.

Trong mỹ phẩm. Dùng trong vật liệu cách điện cao áp. Mục tiêu nghiÊn CỨU .--- G G1121 1119 Y1 ng KH ng 34 2. NOt dung NghiEN CUU.

Hóa chất và thiẾt Di. Điều chế nano vàng. Điều chế nano vàng hình sao không có hiện diện của nafr1 citrat. Điều chế nano vàng hình sao có hiện diện của natri Citrat.

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ mol ion CÍ-/A”.---¿-cscx+cs+xsrcxerxsrrrereee 39 2. Nghiên cứu anh hưởng của tỉ lệ mol AA/AU””. Phủ AuNSs lên polymer PDIMS.-- -- -c 1S 2n SH T HH ng nh 40 2. Khao sát độ hấp thụ theo thời giar.

Nghiên cứu khả năng phân tán của AuNSs-PDMS. Đánh giá kha năng ứng dụng trong cảm biến sinh học. Nghiên cứu anh hưởng độ dày đến độ truyền qua của AuNSs-PDMS. Nghiên cứu anh hưởng của dung môi đến độ giản nở AuNSs-PDMS.

Nghiên cứu độ nhạy của AuNSs-PDMS trong các dung môi khác nhau. KY thuat phan tich 0. Quang phổ hap thụ UV-Vis. Kính hiển vi điện tử quét (SEM).

Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)). Phổ hồng ngoại (IR)). Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Phần mềm sử dụng.---- - ¿2 9S SE2EE£EEE2EEEE25E1211521 212111111 111121101 0101001110 y6 46 CHƯƠNG III: KET QUÁ VÀ BAN LUẬN.

Tổng hợp AulNSs. Ảnh hưởng của chất hoạt động bé mặt .-- + SE S23 E28 E58 198195151155 E58 1551531511531 55 113111 T TH TH Hy Hy hao 50 3. Phân tích EDX cocccccccccccccccsesscscssessesessvstescsecssesssecsevsssscssvsssssscssssevasssvssvsssevseessses 51 3. Khảo sát anh hưởng tỉ lệ mol CI/Au”" đến kích thước hạt, hình dang và tính chat Ji).

Hình dang và kích thước. -- -- -- - c1 1131113323111 1911 11 99 111 ng ng tk, 53 3. Khao sat ảnh hưởng của tỉ lệ mol AA/Aưu” lên kích thước hạt, hình dạng và tính chất của AulNSs. Hình dang và kích thƯỚC.- - - - -- 2c 13211119 1111 9111 1H ng kg eg 59 3.

Cơ chế quá trình điều chế.---- ¿5 S56 +E 9E SE 2E EEEEEE£E£EEEE 2121522125112 21 211211 65 3. Quá trình phủ AUNSs lên PDIMMS. Sự kết tụ của AUNSs theo thời gian. Phủ AuNSs lên polymer PDÌMS.

Nghiên cứu khả năng phân tán của AuNSs-PDMS. Kết quả IR. Kết quả SEM. Đánh giá kha nang ứng dung trong cảm bién sinh hoc.

Phổ Raman dé xác định anh hưởng của AuNSs lên độ nhạy của polymer. Ảnh hưởng của độ dày đến độ truyền qua của AuNSs-PDMS. Những đỉnh hap thụ đặc trưng. Ảnh hưởng của dung môi đến độ giản nở AuNSs — PDMS.

Độ nhạy của AuNSs-PDMS trong những dung môi khác nhau .-- 78 CHƯƠNG IV: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,. -- - G1 S211 3 92121115 1212111112111 11111101111 1111 211011101 Ẹ10111 111101211110 1e 81 TAI LIEU THAM KHAO CONG TRINH DA THAM GIA PHU LUC XI DANH SÁCH HÌNH ANH Hình 1. 1: (a) Sơ đô biểu diễn phương pháp Brust-Schiffrin; (b), (c) ảnh TEM của AuNPS được điểu chế từ phương pháp tren .- 5S SE tk E1 E5121111111121221112111111112 11111 ke 3 Hình 1. 2: Minh hoạ quy trình phan ứng của phương pháp Martin và Eahi.

--- 4 Hình 1, 3: AuNSs điều chế bằng phương pháp không dùng chat hoat động bê mặt. 4: Ảnh hưởng của ion halogenua đến hình dạng AuNPs: ion CÏ(a), ion Br (b), (c), ion D(C) ha. 5: Anh TEM cua các hạt nano Au/Ag được tổng hop với các tỉ lệ Au:Ag khác nhau; (a): 3, (b): 10, (c): 15, (4): 30, (e): 20, (ƒ): LOO .Ă S SG 111 1S SH He 7 Hình 1. 6: Dung dịch AuNPs gắn kết kháng thể vi khuẩn E.

7: Chiếc COC LYCUQUS .- 5S S SE St E112 22111111 1111 1111111111110 e9 Hình 1. 8: Hiện tưởng cộng hưởng Plasmon bé Mit vcccccccccccccscsseseseecscssssssesesvssseseseseevevseseeeees 10 Hình 1. 9: Mau sắc dung dich nano vàng hình cầu (a) và hình sao (b) với kích thước hạt khác ///2 PP ——. 10: Phổ hấp thu UV-Vis của AuNPs với hình dạng, kích thước khác nhau.

11: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ của AUNPS. 12 Hình 1, 12: Đường cong từ tinh Của /THÀNTPS. ào Ga 12 Hình 1. 13: Mối liên hệ giữa kích thước hạt và nhiệt độ nóng chảy của AUNPS.

14: Moi liên hệ giữa kích thước hạt và khả năng xúc tác của AuNPs. 15: Qua trình khứ HAuCl, bởi natri citrat theo phương pháp Turkevich. 16: Quy trình diéu chế nano vàng bằng phương pháp Brust. 17: Minh hoa quá trình dùng NaBH4 như chất KM.

18: Kỹ thuật tạo AuNPs bằng việc dùng tid Ï4$€F.- 5S: Sccce St tre 17 Hình 1. 19: Khả năng sắn kết DNA của AuNPs phụ thuộc vào kích thước. 20: Cơ chế khử bằng phương pháp từ vi sinh. 5c St tt gi 19 Hình 1.

21: Quy trình tổng hop AuNPs bằng phương pháp thực vật cccccccccccccsccssscsessecsseseseees 20 Hình 1. 22: Một số cây dùng dé chiétAuNPs: (a) mông toi, (b) bạc hà (c) trà xanh. 23: Cơ chế quá trình tạo AuNPs bằng phương pháp vì nhi. 24: Mô hình minh họa phương pháp nhiỆt Vi SÓH.

nh veereg 22 Xiil Hình 1. 25: Quy trình tong hop bằng phương Phap CO MAN. 26: Quy trình diéu chế bằng phương pháp không mâm .--------- 24 Hình 1, 27: Nano vàng hình HÍTH. 28: Sự sắp xếp các lớp vật liệu trong linh kiện nhớ.

29: Ứng dụng của AuNSs trong việc phát hiện té bào ung thự .---s-cc5s5se: 26 Hình 1. 30: Sản phẩm kem ứng dung công nghệ nano VAN. 31: Các bộ phận của cam biến sinh NOC .Sc tt Se tt SE 11111 111111111111 1Ee reo 28 Hình 1. 32: Trang thái của PDMS ứng với n: dang long (a) và bán rắn (b).

34: Microfluidic chip được chế tao từ PDMS. St tt E2 ưệg 31 Hình 1. 35: Phé nang tế bào nội mô mao mach và biểu mô phổi ở người được nuôi cách trong một chip PDMS dé bắt chước chức năng phổi .---- 5-55 E SE SE SE E211 1111111111121 tk. 36: PDMS trong dầu xa, kem chong nắng (a) va sơn móng tay (b).

37: Một số ứng dung trong vật liệu cách điỆN.-- - tt rrrkg 33 Hình 2. 1: Quy trình điều chế AuNSs không có sự hiện diện của natri cifrat. 2: Quy trình điều chế AuNSs có sự hiện điện của natri Citrat. 3: Quy trình đính AuNSs lên nêm PDIMS.

4: Máy quang phổ hấp thụ UV-Vis Shimazu TCC-240A. 5: Máy do SEM hiệu JSM-7401F (trái), Hitachi S-4600 (phải). 6: Nguyên tắc tán xạ tia X của phổ E. 7: Máy do pho RAMAN .-- 5c SE E SE SE 231151 111111 11112111 1111111111121 45 Hình 2.

8: Máy do phố hông ngoại Bruker-Tensor 27 .- c5 tt EEEEEEEEE 2112151 Etrrkg 46 Hình 2. 9: Phan mêm Microsoft Viso 2010 dé tính kích thước hạt. 1: Kết quả SEM của quy trình Sur (a) và No_ Sur (B). 2: Sự phân bố kích thước hạt của mau Sur (a) và No_ Sur (b).

3: Vai IrÒ CU ÌOH CỈÍYQI. SG SG H nHnngkngh 49 Hình 3. 4: Phố UV-Vis của mẫu Sur và NO. 5: Phố Raman của mẫu No Sur Và SUP.--- 552cc SE E1 crrc 51 Hình 3.

6: Ảnh hưởng của sự kết tụ (a) và hình dạng (b) đến phố Raman của Yuwei. 7: EDX mẫu No Sur (a) và SUr (0). ccececcccccecscscsscssssescsssesssessssesssessesescssssesssessasssessseaes 52 XIV Hình 3. Š: Khao sát sự ảnh hướng của tỉ lệ mol CI/Au”' đến hình dang của AuNSs.

9: Sự phân bó kích thước hat (A1-6) và độ dài nhánh (B1-5) theo tỉ lệ mol CI/Aw `". 10: Sự phụ thuộc của d và Ì vào th ÍỆ. SG ng vn ng xu 56 Hình 3. 11: Phổ UV-Vis của AuNSs tại các tỉ lệ mol CI/Aw`* khác nhaH.

12: Bước sóng và độ hấp thụ cực đại ở những tỉ lệ mol CI/Aw `” khác nhau. 13: Kết quả SEM của AuNSs ở các tỉ lệ mol AA/Aw `” khác nhau. 14: Sự phân bố kích thước (A1-6) và độ dài nhánh (B1-6) theo tỉ lệ mol AA/Aw`*. 15: Co ché phan veng ct AA 6n ốé.

16: Kích thước và độ dài nhánh ở tỉ lệ mol AA/AuTM* khác nhau. 17: Kết qua UV-Vis ở các tỉ lệ mol AA/Aw `” khác nhM. 18: Sự phụ thuộc của bước sóng và độ hấp thụ cực đại vào tỉ lệ AA/AwÌ". 19: Cơ chế hình thành AINS§.

ch ờn 65 Hình 3. 20: Phổ UV-Vis của dung dich AuNSs theo thời SIAN. 21: Sự phụ thuộc bước sóng hấp thu (a) và độ hấp thu cực đại (b) theo thời giam. 22: Độ hap thụ của dung dich AUNSS sau 2 SIO.ĂĂ Ăn ve reg 67 Hình 3.- c cv vn 1n ru 68 Hình 3.

24: Mô tả quá trình phan tan vật ly cua AUNSs vào PDMS,. 25: Phổ hông ngoại của PDMS và AuNSs-PDMS. 26: Sự bao bọc của PDMS lên AuNSs và AuNSs đã di vào cấu trúc của PDMS. 27: Anh phóng to sự bao bọc của PDMS lên AuNS§.

28: Anh TEM mặt cắt mặt trước (a) và mặt sau (b) của mẫu AuNSs-PDMS. 29: Anh TEM của nano vàng/P. - 55s Set ‡E SE E121 115182111111211 1111110 cxe 72 Hình 3. 30: Phổ Raman của PDMS và AuNSs-PDMS.

31: Kết quả phổ Raman của nhóm Sung Chul và Yuwei. 525252 cece+c+csce2 73 Hình 3. 32: Phổ Raman của AuNSs-PDMS khi được phủ AUNSS 2 lần. 33: Phổ IR của PDMS với 3 độ dày khác nha.

5-55 S52 Se+EcEccctztcrsrescee 75 Hình 3. 34: Kết quả độ truyền qua của nhóm Chen và nhóm Harish. 35: Pho UV-Vis của AuNSs-PDMS trong những dung môi khác nhau. 36: Kiểm tra độ nhạy của AuNSs-PDMS trên những dung môi khác nhau.

80 XV DANH SACH BANG BIEU Bang 1. 1: Kích thước của hat nano vàng (GNP) tại các nông độ Au?* khác nhau. 2: Điện trở cua mot SO kim loại ở 20°C cececcccccscscscscscsesesssevscscscsesssesessvacscsssesesesesevavsvsees 11 Bang I. 3: Mot SỐ loại vi nắm được dùng để điều chế AUNPS ceccccccccccsesccscsccscsecsvscseesessvscsevscees 19 Bang 2.

1: Danh sách hóa chất thí nghiỆNM. - 5:5 - St Se SE kEEEEE SE 9222121 E1E711111 111111111 xe 35 Bảng 2. 2: Danh sách dung cụ, thiết bị thí ngÌhiỆHH .-- 5c SE rưệg 36 Bảng 2. 3: Sự thay đổi ti lệ mol CÍH/AWTả.

4: Sự thay đổi tỉ lệ mol /AA//|HTT.