Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hạt nano kim loại trong dung dịch eutectic thân thiện môi trường nhằm ứng dụng trong cảm biến sinh học

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN TIÊN TIẾN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẠT NANO KIM LOẠI TRONG DUNG DỊCH EUTECTIC THÂN THIỆN MÔI TRƢỜNG NHẰM ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN SINH HỌC ĐÀO VŨ PHƢƠNG THẢO Chuyên ngành: Mã số: Giảng viên hƣớng dẫn: Vật lý kỹ thuật CB190224 PGS TS Phạm Hùng Vƣợng _ Chữ ký GVHD PGS TS Phƣơng Đình Tâm Chữ ký GVHD Hà Nội, 2021 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Đào Vũ Phƣơng Thảo Đề tài luận văn: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hạt nano kim loại dung dịch Eutectic thân thiện môi trƣờng nhằm ứng dụng cảm biến sinh học Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số SV: CB190224 Tác giả, Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 27/11/2021 với nội dung sau: - Đã chỉnh sửa lại kết luận cho phù hợp với mục tiêu nghiên cứu; - Đã chỉnh sửa số lỗi tả lỗi đánh máy; - Đã chỉnh sửa lại tên số tác giả trang 14; - Đã chỉnh sửa nhiệt độ tổng hợp vật liệu từ 100 ℃ thành 120 ℃ (Trang 21); - Đã chỉnh sửa giá trị kích thƣớc hạt tinh thể trung bình bảng (Trang 44) làm tròn đến 1/10 nm Hà Nội, ngày 07 tháng 12 năm 2021 Giáo viên hƣớng dẫn Tác giả luận văn PSG.TS Phạm Hùng Vƣợng Đào Vũ Phƣơng Thảo PGS.TS Phƣơng Đình Tâm CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn đến hai thầy giáo hƣớng dẫn em PGS.TS Phƣơng Đình Tâm PGS.TS Phạm Hùng Vƣợng, tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ em trình học tập Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đặc biệt, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phƣơng Đình Tâm, ngƣời cho em ý tƣởng, định hƣớng nghiên cứu cho đề tài luận văn em Thầy dạy cho em nhiều kiến thức trình học tập nhƣ tƣ khoa học để hoàn thành luận văn Em cảm ơn anh Lê Mạnh Tú (Khoa Khoa học Kỹ thuật Vật liệu – Trƣờng Đại học Phenikaa) đóng góp ý kiến q báu q trình em thực luận văn Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tồn thể thầy giáo Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội giảng dạy, truyền đạt kiến thức, hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian học tập Em xin cảm ơn thầy cô, anh chị Khoa Khoa học Kỹ thuật Vật liệu, Khoa Điện – Điện tử – Trƣờng Đại học Phenikaa tạo điều kiện cho em đƣợc thực nghiên cứu Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè, ngƣời ủng hộ, động viên giúp đỡ em q trình học tập nhƣ hồn thành luận văn Hà Nội, tháng 10 năm 2021 Học viên Đào Vũ Phƣơng Thảo i Lời cam đoan Em xin cam đoan nội dung luận văn khoa học kết cơng trình nghiên cứu em dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Phƣơng Đình Tâm PGS.TS Phạm Hùng Vƣợng Những nội dung tham khảo đƣợc trích dẫn từ tài liệu đƣợc liệt kê danh mục tài liệu tham khảo cơng trình nghiên cứu Học viên Đào Vũ Phƣơng Thảo ii Tóm tắt nội dung luận văn Luận văn trình bày nghiên cứu tổng hợp hạt nano đồng dung môi eutectic thân thiện môi trƣờng phƣơng pháp điện hố Trong đó, chế tạo mầm phát triển mầm đƣợc nghiên cứu phƣơng pháp quét tuần hoàn (CV) quét tĩnh (CA) Các kết thu đƣợc cho thấy, hạt nano đồng đƣợc hình thành sở chế tạo mầm lũy tiến phát triển lên 3D đƣợc kiểm soát khuếch tán Một số thơng số động học q trình hình thành hạt nano đồng đƣợc tính tốn nhƣ: mật độ vị trí hoạt động N0, tần số tạo mầm A hệ số khuếch tán D Hình thái cấu trúc hạt nano đồng đƣợc khảo sát thơng qua kính hiển vi điện tử qt phát xạ trƣờng (FE-SEM), phổ tán sắc lƣợng tia X (EDS) phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Hạt nano đồng sau đƣợc tổng hợp đƣợc sử dụng để phát triển cảm biến ADN xác định vi rút gây bệnh lao với giới hạn phát tuyến tính 1.0 - 15.0 nM độ nhạy 3.862 μAcm-2 nM-1 Giảng viên hƣớng dẫn Học viên PGS.TS Phạm Hùng Vƣợng Đào Vũ Phƣơng Thảo PGS TS Phƣơng Đình Tâm iii Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Một số ứng dụng cấu trúc nano đồng [3] Hình 1.2 So sánh IL DES [12] Hình 1.3 Một số ví dụ HBD HBA [14] Hình 1.4 Giản đồ biểu diễn điểm eutectic giản đồ hai pha [6] Hình 1.5 Sự phụ thuộc độ nhớt vào nhiệt độ theo tỷ lệ số mol glycerol so với ChCl [19] Hình 1.6 Một số ứng dụng DES 12 Hình 1.7 Cấu tạo cảm biến sinh học 15 Hình 1.8 Cấu tạo nucleotit bazơ nitơ 18 Hình 1.9 Ngun lí cảm biến ADN [72] 19 Hình 2.1 Tóm tắt q trình nghiên cứu 20 Hình 2.2 Quy trình tổng hợp dung mơi từ ChCl - U-rê 21 Hình 2.3 Quy trình tổng hợp dun dịch chất điện ly 22 Hình 2.4 Hệ điện cực đƣợc sử dụng luận văn 23 Hình 2.5 Hệ điện hóa VersaStat 24 Hình 2.6 (a) Điện kích thích sử dụng CV vịng; (b) Ví dụ tín hiệu CV thu đƣợc 25 Hình 2.7 Dạng quét đƣợc sử dụng [75] 26 Hình 2.8 Hiện tƣợng nhiễu xạ tia X 27 Hình 2.9 Kính hiển vi điện tử qt HITACHI S-4800 28 Hình 2.10 Nguyên lý phép phân tích phổ tán xạ lƣợng tia X 29 Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc thiết bị đo UV-Vis-NIR 30 Hình 2.12 Máy UV-6850, JENWAY Double Beam Spectrophotometer 30 Hình 3.1 Sự đổi màu trình gia nhiệt dung dịch chất điện ly 31 Hình 3.2 Phổ hấp thụ UV-vis-NIR dung dịch CuCl2.2H2O DES a) nhiệt độ phòng, b) nhiệt độ cao 32 iv Hình 3.3 Phổ CV thu đƣợc từ a) DES 50 mM Cu(II)/DES/PE nhiệt độ khác với vận tốc quét 50 mVs-1; dung dịch chứa 50 mM Cu(II) thay đổi tốc độ quét b) 60 ℃; c) 70 ℃; d) 80 ℃ 33 Hình 3.4 Mối quan hệ jcp v1/2 hai đỉnh khử 34 Hình 3.5 Phổ CA thu đƣợc từ hệ 50 mM Cu(II)/DES/PE điện khác a) 60 ℃; b) 70 ℃ ; c) 80 ℃; d) điện E = -0.39V nhiệt độ khác 35 Hình 3.6 a) Cơ chế tạo mầm lũy tiến, b) Cơ chế tạo mầm tức thời [87] 36 Hình 3.7 So sánh đƣờng cong chuẩn hóa thực nghiệm E = -0.39V nhiệt độ khác đƣờng lý thuyết trƣờng hợp a) 2D; b) 3D 37 Hình 3.8 So sánh đƣờng thực nghiệm (ký hiệu: ο) đƣờng lý thuyết (nét liền) từ mơ hình đề xuất điện khác a) 60 ℃; b) 70 ℃ ; c) 80 ℃; d) E = -0.39V với nhiệt độ khác 38 Hình 3.9 Đóng góp thành phần (j3D: xanh lá, jAds: xanh lam) vào tổng mật độ dòng (đỏ) (E = -0.39 V, T=80 ℃) 40 Hình 3.10 Thành phần tạo mầm 3D j3D a) 60 ℃; b) 70 ℃ ; c) 80 ℃; d) E = 0.39V với nhiệt độ khác 41 Hình 3.11 Thành phần hấp phụ jads a) 60 ℃; b) 70 ℃ ; c) 80 ℃; d) E = -0.39V với nhiệt độ khác 41 Hình 3.12 Ảnh FESEM mẫu đồng lắng đọng PE phƣơng pháp CA đƣợc thực -0.39 V thời gian 20 s a) 60 ℃; b) 70 ℃; c) 80 ℃; d) Phổ EDS mẫu 42 Hình 3.13 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu đồng lắng đọng PE phƣơng pháp CA đƣợc thực -0.39 V thời gian h 80 ℃ 43 Hình 3.14 Phổ CV cảm biến dung dịch chứa mM [(FeCN)6]3-/4- 100 mM KCl với tốc độ quét 50 mVs-1 44 Hình 3.15 Phổ DPV cảm biến 45 v Hình 3.16 a) Các phổ DPV thay đổi nồng độ chuỗi ssADN đích, b) Quan hệ tuyến tính cƣờng độ đỉnh phổ nồng độ ssADN đích 46 vi Danh mục bảng Bảng 1: Phân loại loại DES Bảng 2: Khối lƣợng riêng số DES [4] Bảng 3: Danh mục hóa chất đƣợc sử dụng 20 Bảng 4: Hệ số khuếch tán tính theo CV nhiệt độ khác 34 Bảng 5: Các thông số tính tốn mơ hình nhiệt độ khác 39 Bảng 6: Hằng số mạng kích thƣớc tinh thể Cu đƣợc tính theo giản đồ XRD 44 vii Danh mục viết tắt Viết tắt Tên Tiếng Anh Tên Tiếng Việt DES Deep Eutectic Solvent Dung môi eutectic sâu Ads Adsorption Hấp phụ 2D Two Dimensions chiều 3D Three Dimensions chiều HBA Hydrogen Bond Acceptor Chất nhận liên kết hydro HBD Hydrogen Bond Donor Chất cho liên kết hydro WE Working electrode Điện cực làm việc CE Counter electrode Điện cực đối RE Reference electrode Điện cực so sánh PE Platinum electrode Điện cực Platin CV Cyclic Voltammetry Quét vòng CA Chronoamperometry Quét tĩnh (dòng điện - thời gian) DPV Differential Voltammetry FESEM Field Emission Scaning Hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng Electron Microscopy EDS Energy dispersive spectroscopy XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X UV Ultraviolet Cực tím Vis Visible Nhìn thấy NIR Near-infrared Hồng ngoại gần ADN Acid deoxyribonucleic A xít deoxyribonucleic Pulse Quét xung vi phân X-ray Phổ tán sắc lƣợng tia X viii tăng, trình tạo mầm lớn lên từ mầm xảy nhanh mạnh hơn, kéo theo giảm nhanh trình hấp phụ (Hình 3.10, 3.11) 0.0035 0.0030 - 0.390 V - 0.395 V - 0.400 V - 0.405 V - 0.410 V - 0.415 V -2 -2 -j (Acm ) 0.0025 -0.365 V -0.370 V -0.375 V -0.380 V -0.385 V -0.390 V -0.395 V 0.0025 -j (Acm ) 0.0030 0.0020 0.0015 0.0020 0.0015 0.0010 0.0010 (a) 0.0005 (b) 0.0005 0.0000 0.0000 t (s) 10 0.005 -0.365 V -0.370 V -0.375 V -0.380 V -0.385 V -0.390 V -0.395 V 10 o 80 C o 70 C o 60 C 0.003 -2 0.003 0.004 -j (Acm ) -2 -j (Acm ) 0.004 t (s) 0.002 0.002 0.001 0.001 (c) (d) 0.000 0.000 t (s) 10 10 t (s) Hình 3.10 Thành phần tạo mầm 3D j3D a) 60 ℃; b) 70 ℃ ; c) 80 ℃; d) E = -0.39V với nhiệt độ khác 0.010 0.006 - 0.390 V - 0.395 V - 0.400 V - 0.405 V - 0.410 V - 0.415 V 0.006 0.004 -2 -j (Acm ) -2 -j (Acm ) 0.008 -0.365 V -0.370 V -0.375 V -0.380 V -0.385 V -0.390 V -0.395 V 0.005 0.004 0.003 0.002 0.002 0.001 (a) 0.000 0.000 t (s) 4 0.008 -0.365 V -0.370 V -0.375 V -0.380 V -0.385 V -0.390 V -0.395 V 0.004 80 C o 70 C o 60 C 0.006 -2 0.005 o -j (Acm ) 0.006 -2 t (s) 0.007 -j (Acm ) (b) 0.003 0.002 0.004 0.002 (c) 0.001 (d) 0.000 0.000 t (s) 4 t (s) Hình 3.11 Thành phần hấp phụ jads a) 60 ℃; b) 70 ℃ ; c) 80 ℃; d) E = -0.39V với nhiệt độ khác 41 3.4 Nghiên cứu hình thái, cấu trúc (a) (b) Si (c) o 80 C o 70 C o 60 C (d) Cƣờng độ (đ.v.t.y) Pt Cu Pt Pt Cu O Pt 10 12 14 Năng lƣợng (keV) Hình 3.12 Ảnh FESEM mẫu đồng lắng đọng PE phương pháp CA thực -0.39 V thời gian 20 s a) 60 ℃; b) 70 ℃; c) 80 ℃; d) Phổ EDS mẫu Hình 3.12 ảnh FESEM thu đƣợc bề mặt PE thực lắng đọng đồng phƣơng pháp CA -0.39 V thời gian 20 s với nhiệt độ khác (Hình 3.12a-c) Điện cực đƣợc sử dụng phép đo điện cực platin đƣợc phún xạ đế Silic Kết EDS (Hình 3.12d) thể đỉnh đặc trƣng đồng, xác nhận lại khả điện phân đồng trực tiếp từ ion Cu(II) phƣơng pháp quét tĩnh Hình 3.12d cho thấy nhiệt độ cao, cƣờng độ đỉnh đồng tăng Bên cạnh đó, có mặt O phổ EDS đƣợc cho q trình oxy hóa phần mẫu tiếp xúc với môi trƣờng, Si, Pt thành phần điện cực Từ Hình 3.12a-c, tất nhiệt độ, ảnh FESEM có hình thành mầm nhỏ li ti bề mặt điện cực, với đám hạt lớn Từ khác rõ rệt kích thƣớc kết luận hạt kim loại đồng đƣợc tạo thành thời gian khác nhau, hay nói cách khác, chúng tạo mầm theo chế lũy tiến Bên cạnh đó, mật độ hạt kim loại tăng dần lên tăng nhiệt độ, đồng nghĩa với tốc độ tạo mầm trình điện phân đồng tăng theo nhiệt độ Điều phù hợp với đƣợc đốn thơng số thu đƣợc phần mơ hình lý thuyết 42 Phổ XRD mẫu đồng đƣợc điện phân platin phẳng phƣơng pháp CA điện E = -0.390 V h 80 ℃ (Hình 3.13) Bên cạnh đỉnh đặc trƣng đế Pt, đỉnh nhiễu xạ vị trí 2θ = 43.4, 50.5 74.1 đƣợc cho cấu trúc lập phƣơng tâm mặt kim loại đồng Đỉnh nhiễu xạ xuất 2θ = 43.4° ứng với mặt phẳng (111), 2θ = 50.5° ứng với mặt phẳng (200) 2θ = 74.1° ứng với mặt phẳng (220) theo thẻ chuẩn JCPDS652868 (Pt) (Pt) 30 40 50 60 70 (220) Intensity (a.u.) (Pt) (200) (111) Copper (JCPDS-040836) Platinum (JCPDS-652868) 80 2- (degree) Hình 3.13 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu đồng lắng đọng điện cực Pt phương pháp CA thực -0.39 V thời gian h 80 ℃ Khi đó, số mạng a, khoảng cách mặt phẳng mạng d, kích thƣớc tinh thể D đƣợc tính theo cơng thức sau: √ PT 3-10 PT 3-11 PT 3-12 Trong đó, λ bƣớc sóng tia CuKα (0.154 nm), θ góc nhiễu xạ (°), (h k l) số Miller mặt phẳng mạng tƣơng ứng, β độ bán rộng đỉnh phổ (rad) Các thơng số tính tốn đƣợc trình bày bảng 6, số mạng a ~ 0.361 nm, khoảng cách mặt d111 = 0.209 nm, d200 = 0.181 nm, d220 = 0.128 nm, kích thƣớc hạt tinh thể trung bình đƣợc tính D ~ 22.8 nm 43 Bảng 6: Hằng số mạng kích thước tinh thể Cu tính theo giản đồ XRD θ (°) (h k l) θ (°) β (rad) a (nm) d (nm) D (nm) 43.34 (111) 21.67 0.006 0.361 0.209 24.1 50.44 (200) 25.22 0.008 0.362 0.181 18.5 74.14 (220) 37.07 0.007 0.361 0.128 25.9 3.5 Phát triển cảm biến ADN Tiếp theo, điện cực đƣợc lắng đọng kim loại đồng đƣợc sử dụng để phát triển cảm biến ADN Để xác định đặc trƣng cảm biến ADN, phổ CV đƣợc sử dụng nhƣ đƣợc biểu diễn hình 3.14 Đây phổ CV thu đƣợc dung dịch chứa mM [(FeCN)6]3-/4- 100 mM KCl ba trƣờng hợp điện cực đƣợc lắng đọng đồng (màu đỏ), sau cố định ADN (màu xanh lá) sau thực lai hóa (màu xanh dƣơng) với tốc độ quét 50 mVs-1 Nồng độ dung dịch ssADN dị ssADN đích lần lƣợt μM 15 nM Các đƣờng CV có chung hình dạng, có đỉnh khử khoảng từ 0.15 – 0.00 V đỉnh oxy hóa khoảng từ 0.10 – 0.30 V tƣơng ứng với phản ứng khử oxy hóa dƣới đây: [Fe(CN)6]3- + R6: e- [Fe(CN)6]4- R7: → [Fe(CN)6]4- → [Fe(CN)6]3- + e- Lắng đọng Cu Cu deposition Probe Cố định ADN dị Hybridization Lai hóa ADN 0.0006 0.0004 -2 j (Acm ) 0.0002 0.0000 -0.0002 -0.0004 -0.0006 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 E (V) Hình 3.14 Phổ CV cảm biến dung dịch chứa mM [(FeCN)6]3-/4- 100 mM KCl với tốc độ quét 50 mVs-1 44 Dựa vào phổ CV ta thấy cƣờng độ dòng điện đỉnh giảm dần qua giai đoạn cố định ADN dị lai hóa Khi đoạn ssADN dò đƣợc cố định hạt kim loại đồng, có tƣơng tác đẩy nhóm (PO4)3- chuỗi ssADN dị làm cản trở khuếch tán ion [Fe(CN)6]3-/4- đến bề mặt điện cực, dẫn đến giảm cƣờng độ dòng điện đỉnh oxy hóa – khử [92] Kết chứng minh cố định thành cơng chuỗi ssADN dị bề mặt điện cực Các đỉnh dòng tiếp tục giảm có lai hóa ssADN dị với ADN đích bề mặt điện cực tăng điện tích âm sinh từ nhóm (PO4)3- Đặc trƣng cảm biến đƣợc xác định phổ DPV nhƣ đƣợc mơ tả hình 3.15 Cƣờng độ đỉnh phổ giảm dần từ điện cực đƣợc lắng đọng đồng, cố định ssADN dị lai hóa ADN Ngun nhân việc giảm cƣờng độ đƣợc giải thích tƣơng tự nhƣ phổ CV ion (PO4)3- chuỗi ADN bề mặt cảm biến tƣơng tác đẩy với đầu dò [(FeCN)6]3-/4- làm cản trở trình chuyển điện tích đến bề mặt điện cực 240.0µ -2  j (Acm ) 200.0µ Lắng đọng Cu 160.0µ Cố định ADN dị 120.0µ Lai hóa ADN 80.0µ 40.0µ -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 E (V) Hình 3.15 Phổ DPV cảm biến dung dịch chứa mM [(FeCN)6] 3-/4- 100 mM KCl Độ nhạy cảm biến ADN đƣợc khảo sát cách thay đổi nồng độ ADN đích (1.0 nM – 15.0 nM) Các phổ DPV cảm biến thay đổi nồng độ ssADN đích (Hình 3.16a) cƣờng độ cực đại phổ giảm dần theo chiều tăng nồng độ Khi nồng độ chuỗi ADN đích tăng, có nhiều chuỗi ADN đƣợc lai hóa, làm tăng dần nồng độ ion (PO4)3- bề mặt điện cực Lúc tƣơng tác đẩy chúng với ion [Fe(CN)6]3-/4- tăng, dẫn đến cƣờng độ dịng điện giảm dần Hình 3.16b miêu tả phụ thuộc 45 cƣờng độ đỉnh cảm biến với nồng độ ADN đích Tín hiệu cƣờng độ đỉnh giảm tuyến tính theo độ tăng nồng độ ssADN đích khoảng từ 1.0 nM – 15.0 nM theo phƣơng trình Δjp (μA) = -3.862 × CM (nM) – 0.002 với R2 = 0.977 Nhƣ độ nhạy cảm biến 3.862 μAcm-2 nM-1 200 200.0µ nM 190 160.0µ 120.0µ 80.0µ (a) -2 jp (Acm ) -2  j (Acm ) 180 15 nM 170 (b) 160 150 Jp = -3.862 40.0µ 140 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 E (V) CM – 0.002 R2 = 0.977 10 12 14 16 CM (nM) Hình 3.16 a) Các phổ DPV thay đổi nồng độ chuỗi ssADN đích dung dịch chứa mM [(FeCN)6] 3-/4- 100 mM KCl, b) Quan hệ tuyến tính cường độ đỉnh phổ nồng độ ADN đích 46 KẾT LUẬN Trong trình thực nghiên cứu luận văn với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hạt nano kim loại dung dịch Eutectic thân thiện môi trƣờng nhằm ứng dụng cảm biến sinh học”, em thu đƣợc số kết dƣới đây: Đã tổng hợp đƣợc hạt nano đồng phƣơng pháp điện hóa sử dụng dung môi eutectic thân thiện môi trƣờng Đã giải thích đƣợc chế q trình hình thành mầm phát triển mầm hạt nano đồng điện cực platin dung môi eutectic sâu Kết q trình tạo hạt nano đồng đƣợc thực trực tiếp thông qua hai giai đoạn, i) giai đoạn hấp phụ, ii) giai đoạn tạo mầm 3D Quá trình lớn lên từ mầm đƣợc kiểm soát khuếch tán theo chế tạo mầm lũy tiến Đã phát triển mơ hình tốn mơ tả q trình tổng hợp hạt nano đồng bao gồm hai thành phần hấp phụ tạo mầm 3D Từ đó, cung cấp thơng số động học nhƣ: tần số tạo mầm, mật độ vị trí hoạt động, hệ số khuếch tán ion đồng Đã ứng dụng hạt nano đồng đƣợc tổng hợp để phát triển cảm biến ADN xác định vi khuẩn gây bệnh lao với giới hạn phát tuyến tính khoảng 1.0 – 15.0 nM độ nhạy cảm biến đạt đƣợc 3.862 μAcm-2 nM-1 Hƣớng nghiên cứu tiếp theo: Trong thời gian tới, em tập trung nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến tín hiệu cảm biến 47 CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ TRONG THỜI GIAN THỰC HIỆN LUẬN VĂN T D V Phuong, L M Quynh, N N Viet, L V Thong, N T Son, V H Pham, P D Tam, V H Nguyen, T L Manh, Effect of temperature on the mechanisms and kinetics of cobalt electronucleation and growth onto glassy carbon electrode using reline deep eutectic solvent, Journal of Electroanalytical Chemistry 880(2) (2020) T D V Phuong, H T T Thuy, P D Tam, T L Manh, On RoomTemperature Electrodeposition of Cobalt from a Deep Eutectic Solvent: A Study of Electronucleation and Growth Mechanisms, In Sattler KU., Nguyen D.C., Vu N.P., Long B.T., Puta H (eds) Advances in Engineering Research and Application ICERA 2020 Lecture Notes in Networks and Systems, vol 178 Springer, Cham (2021) T D V Phuong, T L Phi, B H Phi, N V Hieu, S T Nguyen, T L Manh, Electrochemical behavior and electronucleation of copper nanoparticles from CuCl2·H2O using a choline chloride-urea eutectic mixture, Journal of Nanomaterials, 2021 (2021) 9619256 T D V Phuong, N D T Thuy, T D Van, N N Thi, T V Van, V P Hung, T D Phuong, Facile preparation of copper nanoparticles in environmentally friendly solvent for dna sensor application, Journal of Materials Science, submitted 48 Tài liệu tham khảo [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] S Chandra, A Kumar, and P K Tomar, “Synthesis and characterization of copper nanoparticles by reducing agent”, J Saudi Chem Soc., 18(2) 149–153, 2014 B A Camacho-Flores, O Martinez-Alvarez, M C Arenas-Arrocena, R Garcia-Contreras, L Argueta-Figueroa, J de la Fuente-Hernandez, and L S Acosta-Torres, “Copper: Synthesis Techniques in Nanoscale and Powerful Application as an Antimicrobial Agent”, J Nanomater., 2015, 1– 10, 2015 J Santhoshkumar, H Agarwal, S Menon, S Rajeshkumar, and S Venkat Kumar, “A biological synthesis of copper nanoparticles and its potential applications,” Green Synthesis, Characterization and Applications of Nanoparticles, 199–221, 2019 Q Zhang, K De Oliveira Vigier, S Royer, and F Jerôme, “Deep eutectic solvents: syntheses, properties and applications”, Chem Soc Rev., 41(21) 7108, 2012 Y Marcus, Deep Eutectic Solvents, Springer, 2016 E L Smith, A P Abbott, and K S Ryder, “Deep Eutectic Solvents (DESs) and Their Applications”, Chem Rev., 114(21) 11060–11082, 2014 P Cysewski, “Special Issue Editorial: Eutectic Solvents”, Crystals, 10(10) 932, 2020 A S Khan, T H Ibrahim, N A Jabbar, M I Khamis, P Nancarrow, and F S Mjalli, “Ionic liquids and deep eutectic solvents for the recovery of phenolic compounds: effect of ionic liquids structure and process parameters”, RSC Adv., 11(20) 12398–12422, 2021 Q Zhang, S Zhang, and Y Deng, “Recent advances in ionic liquid catalysis”, Green Chem., 13(10) 2619, 2011 A Romero, A Santos, J Tojo, and A Rodríguez, “Toxicity and biodegradability of imidazolium ionic liquids”, J Hazard Mater., 151(1) 268–273, 2008 D Zhao, Y Liao, and Z Zhang, “Toxicity of Ionic Liquids”, CLEAN – Soil, Air, Water, 35(1) 42–48, 2007 J P Wasylka, M de la Guardia, V Andruch, and M Vilková, “Deep eutectic solvents vs ionic liquids: Similarities and differences”, Microchem J., 159, 105539, 2020 A P Abbott, A A Al-Barzinjy, P D Abbott, G Frisch, R C Harris, J Hartley and K S Ryder, “Speciation, physical and electrolytic properties of eutectic mixtures based on CrCl3·6H2O and urea”, Phys Chem Chem Phys., 16(19) 9047, 2014 R Svigelj, N Dossi, C Grazioli, and R Toniolo, “Deep Eutectic Solvents (DESs) and Their Application in Biosensor Development”, Sensors, 21(13) 4263, 2021 T E Achkar, S Fourmentin, and H Greige-Gerges, “Deep eutectic solvents: An overview on their interactions with water and biochemical 49 [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] compounds”, J Mol Liq., 288, 111028, 2019 A P Abbott, G Capper, D L Davies, H L Munro, R K Rasheed, and V Tambyrajah, “Preparation of novel, moisture-stable, Lewis-acidic ionic liquids containing quaternary ammonium salts with functional side chains”, Chem Commun., 19, 2010–2011, 2001 Q Yan, C Liu, X Zhang, L Lei, and C Xiao, “Selective Dissolution and Separation of Rare Earths Using Guanidine-Based Deep Eutectic Solvents”, ACS Sustain Chem Eng., 9(25) 8507–8514, 2021 A P Abbott, D Boothby, G Capper, D L Davies, and R K Rasheed, “Deep Eutectic Solvents Formed between Choline Chloride and Carboxylic Acids: Versatile Alternatives to Ionic Liquids”, J Am Chem Soc., 126(29) 9142–9147, 2004 A P Abbott, R C Harris, K S Ryder, C D’Agostino, L F Gladden, and M D Mantle, “Glycerol eutectics as sustainable solvent systems”, Green Chem., 13(1) 82–90, 2011 W L Yuan, X Yang, L He, Y Xue, S Qin, and G.-H Tao, “Viscosity, Conductivity, and Electrochemical Property of Dicyanamide Ionic Liquids”, Front Chem., 6, 2018 X Li, M Hou, B Han, X Wang, and L Zou, “Solubility of CO2 in a Choline Chloride + Urea Eutectic Mixture”, J Chem Eng Data, 53(2) 548–550, 2008 T Altamash, A I Amhamed, S Aparicio, and M Atilhan, “Combined Experimental and Theoretical Study on High Pressure Methane Solubility in Natural Deep Eutectic Solvents”, Ind Eng Chem Res., 58(19) 8097– 8111, 2019 F P Pelaquim, A M Barbosa Neto, I A L Dalmolin, and M C da Costa, “Gas Solubility Using Deep Eutectic Solvents: Review and Analysis”, Ind Eng Chem Res., 60(24) 8607–8620, 2021 X Liu, B Gao, and D Deng, “SO2 absorption/desorption performance of renewable phenol-based deep eutectic solvents”, Sep Sci Technol., 53(14) 2150–2158, 2018 F Liu, W Chen, J Mi, J Y Zhang, X Kan, F Y Zhong, K Huang, A M Zheng, L Jiang, “Thermodynamic and molecular insights into the absorption of H2S, CO2, and CH4 in choline chloride plus urea mixtures”, AIChE J., 65(5) e16574, 2019 C M A Brett, “Deep eutectic solvents and applications in electrochemical sensing”, Curr Opin Electrochem., 10, 143–148, 2018 M A Miller, J S Wainright, and R F Savinell, “Iron Electrodeposition in a Deep Eutectic Solvent for Flow Batteries”, J Electrochem Soc., 164(4) A796–A803, 2017 M B Karimi, F Mohammadi, and K Hooshyari, “Potential use of deep eutectic solvents (DESs) to enhance anhydrous proton conductivity of Nafion 115 membrane for fuel cell applications”, J Memb Sci., 611, 118217, 2020 M B Karimi, F Mohammadi, and K Hooshyari, “Non-humidified fuel 50 [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] cells using a deep eutectic solvent (DES) as the electrolyte within a polymer electrolyte membrane (PEM): the effect of water and counterions”, Phys Chem Chem Phys., 22(5) 2917–2929, 2020 R Rodriguez-Ramos, A Santana-Mayor, B Socas-Rodriguez, and M A Rodriguez-Delgado, “Recent Applications of Deep Eutectic Solvents in Environmental Analysis”, Appl Sci., 11(11) 4779, 2021 V S Cvetkovic, N M Vukicevic, N Jovicevic, J S Stevanovic, and J N Jovicevic, “Aluminium electrodeposition under novel conditions from AlCl3–urea deep eutectic solvent at room temperature”, Trans Nonferrous Met Soc China, 30(3) 823–834, 2020 K K Maniam and S Paul, “A Review on the Electrodeposition of Aluminum and Aluminum Alloys in Ionic Liquids”, Coatings, 11(1) 80, 2021 E R Clemente, T L Manh, C E G Pano M R Romo, I M Caballero, P M Gil, E P Gonzalez, M T R Silva, and M P Pardave, “Aluminum Electrochemical Nucleation and Growth onto a Glassy Carbon Electrode from a Deep Eutectic Solvent”, J Electrochem Soc., 166(1) D3035– D3041, 2019 P Huang, “Electrodeposition of Nickel Coating in Choline Chloride-Urea Deep Eutectic Solvent”, Int J Electrochem Sci., 10798–10808, 2018 T Verdonck, P Verpoort, J D Strycker, A D Cleene, D Banerjee, P Nockemann, R V Deun and K.V Hecke, “Chromium(III) in deep eutectic solvents: towards a sustainable chromium(VI) free steel plating process”, Green Chem., 21(13) 3637–3650, 2019 L Vieira, A H Whitehead, and B Gollas, “Mechanistic Studies of Zinc Electrodeposition from Deep Eutectic Electrolytes”, J Electrochem Soc., 161(1) D7–D13, 2014 N M Pereira, S Salome, C M Pereira, and A Fernando Silva, “Zn–Sn electrodeposition from deep eutectic solvents containing EDTA, HEDTA, and Idranal VII”, J Appl Electrochem., 42(8) 561–571, 2012 M Bucko, D Culliton, A J Betts, and J B Bajat, “The electrochemical deposition of Zn–Mn coating from choline chloride–urea deep eutectic solvent”, Trans IMF, 95(1) 60–64, 2017 W Sides, N Kassouf, and Q Huang, “Electrodeposition of Ferromagnetic FeCo and FeCoMn Alloy from Choline Chloride Based Deep Eutectic Solvent”, J Electrochem Soc., 166(4) D77–D85, 2019 N M Pereira, P M V Fernandes, C M Pereira, and A Fernando Silva, “Electrodeposition of Zinc from Choline Chloride-Ethylene Glycol Deep Eutectic Solvent: Effect of the Tartrate Ion”, J Electrochem Soc., 159(9) D501–D506, 2012 X Cao, L Xu, C Wang, S Li, D Wu, Y Shi, F Liu and X Xue, “Electrochemical Behavior and Electrodeposition of Sn Coating from Choline Chloride–Urea Deep Eutectic Solvents”, Coatings, 10(12) 1154, 2020 T L Manh, E M A Estrada, I M Caballero, E R Clemente, W Sanchez, J A Gonzalez, L L Rojas, M R Romo and M P Pardave, 51 [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] “Iron Electrodeposition from Fe(II) Ions Dissolved in a Choline Chloride: Urea Eutectic Mixture”, J Electrochem Soc., 165(16) D808–D812, 2018 Q B Zhang and Y X Hua, “Electrochemical synthesis of copper nanoparticles using cuprous oxide as a precursor in choline chloride–urea deep eutectic solvent: nucleation and growth mechanism”, Phys Chem Chem Phys., 16(48) 27088–27095, 2014 A P Abbott, K El Ttaib, G Frisch, K J McKenzie, and K S Ryder, “Electrodeposition of copper composites from deep eutectic solvents based on choline chloride”, Phys Chem Chem Phys., 11(21) 4269, 2009 P Sebastián, E Valles, and E Gomez, “Copper electrodeposition in a deep eutectic solvent First stages analysis considering Cu(I) stabilization in chloride media”, Electrochim Acta, 123, 285–295, 2014 T C Huynh, Q P D Dao, T.-N Truong, N.-G Doan, and S.-L Ho, “Electrodeposition of Aluminum on Cathodes in Ionic Liquid Based Choline Chloride/Urea/AlCl3”, Environ Pollut., 3(4) 2014 P H Tran and A.-H Thi Hang, “Deep eutectic solvent-catalyzed arylation of benzoxazoles with aromatic aldehydes”, RSC Adv., 8(20) 11127–11133, 2018 T T A Dinh, T T K Huynh, L T M Le, T T T Truong, O H Nguyen, K T T Tran, M V Tran, P H Tran, W Kaveevivitchai, P M L Le, “Deep Eutectic Solvent Based on Lithium Bis[(trifluoromethyl)sulfonyl] Imide (LiTFSI) and 2,2,2Trifluoroacetamide (TFA) as a Promising Electrolyte for a High Voltage Lithium-Ion Battery with a LiMn2O4 Cathode”, ACS Omega, 5(37) 23843– 23853, 2020 T D V Phuong, L M Quynh, N N Viet, L V Thong, N T Son, V H Pham, P D Tam, V H Nguyen, T L Manh, “Effect of temperature on the mechanisms and kinetics of cobalt electronucleation and growth onto glassy carbon electrode using reline deep eutectic solvent”, J Electroanal Chem., 880, 114823, 2021 P Mehrotra, “Biosensors and their applications – A review”, J Oral Biol Craniofacial Res., 6(2) 153–159, 2016 P Bollella, E Katz, “Biosensors - Recent Advances and Future Challenges”, Sensors, 20(22) 6645, 2020 N Bhalla, P Jolly, N Formisano, and P Estrela, “Introduction to biosensors”, Essays Biochem., 60(1) 1–8, 2016 C Vedrine, J C Leclerc, C Durrieu, and C T Minh, “Optical whole-cell biosensor using Chlorella vulgaris designed for monitoring herbicides”, Biosens Bioelectron., 18(4) 457–463, 2003 S R Mozaz, M J L de Alda, D Barcelo, “Achievements of the RIANA and AWACSS EU projects: Immunosensors for the determination of pesticides, endocrine disrupting chemicals and pharmaceuticals”, Handb Environ Chem Vol Water Pollut., 5, 33–46, 2009 L Stiner and L J Halverson, “Development and Characterization of a Green Fluorescent Protein-Based Bacterial Biosensor for Bioavailable Toluene and Related Compounds”, Appl Environ Microbiol., 68(4) 1962– 52 [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] 1971, 2002 D Albanese, M D Matteo, and C Alessio, “Screen printed biosensors for detection of nitrates in drinking water”, 28, 283–288, 2010 F Long, A Zhu, H Shi, H Wang, and J Liu, “Rapid on-site/in-situ detection of heavy metal ions in environmental water using a structureswitching DNA optical biosensor”, Sci Rep., 3(1) 2308, 2013 R Ilangovan, D Daniel, A Krastanov, C Zachariah, and R Elizabeth, “Enzyme based Biosensor for Heavy Metal Ions Determination”, Biotechnol Biotechnol Equip., 20(1) 184–189, 2006 O Torun, I H Boyacı, E Temur, and U Tamer, “Comparison of sensing strategies in SPR biosensor for rapid and sensitive enumeration of bacteria”, Biosens Bioelectron., 37(1) 53–60, 2012 M G Varnamkhasti, M L R Mendez, S S Mohtasebi, C Apetrei, J Lozano, H Ahmadi, S H Razavi, J A de Saja, “Monitoring the aging of beers using a bioelectronic tongue”, Food Control, 25(1) 216–224, 2012 X Liu, W.-J Li, L Li, Y Yang, L G Mao, and Z Peng, “A label-free electrochemical immunosensor based on gold nanoparticles for direct detection of atrazine”, Sensors Actuators B Chem., 191, 408–414, 2014 J Jiang, P Zhang, Y Liu, and H Luo, “A novel non-enzymatic glucose sensor based on a Cu-nanoparticle-modified graphene edge nanoelectrode”, Anal Methods, 9(14) 2205–2210, 2017 S Wang, L Zhao, R Xu, Y Ma, and L Ma, “Facile fabrication of biosensors based on Cu nanoparticles modified as-grown CVD graphene for non-enzymatic glucose sensing”, J Electroanal Chem., 853, 113527, 2019 H J Parab, C Jung, J.-H Lee, and H G Park, “A gold nanorod-based optical DNA biosensor for the diagnosis of pathogens”, Biosens Bioelectron., 26(2) 667–673, 2010 A A Ansari, A Kaushik, P R Solanki, and B D Malhotra, “Sol–gel derived nanoporous cerium oxide film for application to cholesterol biosensor”, Electrochem commun., 10(9) 1246–1249, 2008 A Benvidi, A D Firouzabadi, S M Moshtaghiun, M MazloumArdakani, and M D Tezerjani, “Ultrasensitive DNA sensor based on gold nanoparticles/reduced graphene oxide/glassy carbon electrode”, Anal Biochem., 484, 24–30, 2015 F Long, W Li, W Chen, D Liu, Y Chen, R Zhou, P Li, “An amperometric biosensor based on Cu2O@Au nanocomposites for the detection of galectin-1 via lactose–galectin interactions”, Nanotechnology, 30(48) 485706, 2019 V Gerbreders, M Krasovska, I Mihailova, A Ogurcovs, E Sledevskis, A Gerbreders, E Tamanis, I Kokina, I Plaksenkov, “ZnO nanostructurebased electrochemical biosensor for Trichinella DNA detection”, Sens Bio-Sensing Res., 23, 100276, 2019 B S Vadlamani, T Uppal, S C Verma, and M Misra, “Functionalized TiO2 Nanotube-Based Electrochemical Biosensor for Rapid Detection of 53 [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] SARS-CoV-2”, Sensors, 20(20) 5871, 2020 A Travers and G Muskhelishvili, “DNA structure and function”, FEBS J., 282(12) 2279–2295, 2015 G Khandelwal and J Bhyravabhotla, “A Phenomenological Model for Predicting Melting Temperatures of DNA Sequences”, PLoS One, 5(8) e12433, 2010 A Liu, K Wang, S Weng, Y Lei, L Lin, W Chen, X, Lin, Y Chen, “Development of electrochemical DNA biosensors”, TrAC Trends Anal Chem., 37, 101–111, 2012 S Nimse, K Song, M Sonawane, D Sayyed, and T Kim, “Immobilization Techniques for Microarray: Challenges and Applications”, Sensors, 14(12) 22208–22229, 2014 H Farrokhpour, H Hadadzadeh, K Eskandari, M Movahedi, and H Jouypazadeh, “Van der Waals DFT ONIOM study of the adsorption of DNA bases on the Cu(111) nanosurface”, Appl Surf Sci., 422, 372–387, 2017 C Del Gratta and G L Romani, “MEG: Principles, methods, and applications”, Biomed Tech., 44(s2) 11–23, 1999 F R Simoes and M G Xavier, “Nanoscience and its Applications”, Elsevier Inc., 2017 B D Cullity and S R Stock, “Elements of X-ray Diffraction, Third Edition”, Pearson Education, Limited, 2001 V S Vinila, R Jacob, A Mony, H G Nair, S Issac, S Rajan, A S Nair, J Isac, “XRD Studies on Nano Crystalline Ceramic Superconductor PbSrCaCuO at Different Treating Temperatures”, Cryst Struct Theory Appl., 03(01) 1–9, 2014 D Calloway, “Beer-Lambert Law”, J Chem Educ., 74(7) 744, 1997 M Elleb, J Meullemeestre, M J S Weill, and F Vierling, “Spectrophotometric study of copper(II) chloride complexes in propylene carbonate and in dimethyl sulfoxide”, Inorg Chem., 21(4) 1477–1483, 1982 P De Vreese, N R Brooks, K V Hecke, L V Meervelt, E Matthijs, K Binnemans, and R V Deun, “Speciation of Copper(II) Complexes in an Ionic Liquid Based on Choline Chloride and in Choline Chloride/Water Mixtures”, Inorg Chem., 51(9) 4972–4981, 2012 I M Caballero, J A Gonzalez, T L Manh, M R Romo, E M A Estrada, I C Silva, M T R Silva, and M P Pardave, “Mechanism and Kinetics of Chromium Electrochemical Nucleation and Growth from a Choline Chloride/Ethylene Glycol Deep Eutectic Solvent”, J Electrochem Soc., 165(9) D393–D401, 2018 M P Pardave, J A Gonzalez, L E Botello, E M A Estrada, M T R Silva, J Mostany, M R Romo., “Influence Of Temperature On The Thermodynamics And Kinetics Of Cobalt Electrochemical Nucleation And Growth”, Electrochim Acta, 241, 162–169, 2017 R R Bessette and J W Olver, “Measurement of diffusion coefficients for 54 [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] the reduction of copper(I) and (II) in acetonitrile”, J Electroanal Chem Interfacial Electrochem., 21(3) 525–529, 1969 A Radisic, F M Ross, and P C Searson, “In Situ Study of the Growth Kinetics of Individual Island Electrodeposition of Copper”, J Phys Chem B, 110(15) 7862–7868, 2006 L Komsiyska and G Staikov, “Electrocrystallization of Au nanoparticles on glassy carbon from HClO4 solution containing [AuCl4]− ”, Electrochim Acta, 54(2) 168–172, 2008 B J Hwang, R Santhanam, and Y L Lin, “Nucleation and growth mechanism of electroformation of polypyrrole on a heat-treated gold/highly oriented pyrolytic graphite”, Electrochim Acta, 46(18) 2843– 2853, 2001 M Rezaei, S H Tabaian, and D F Haghshenas, “Nucleation and growth of Pd nanoparticles during electrocrystallization on pencil graphite”, Electrochim Acta, 59, 360–366, 2012 J V Sanchez, R Diaz, P Herrasti, and P Ocon, “Electrogeneration and Characterization of Poly(3-methylthiophene)”, Polym J., 33(7) 514–521, 2001 B Scharifker and G Hills, “Theoretical and experimental studies of multiple nucleation”, Electrochim Acta, 28(7) 879–889, 1983 M H Mamme, C Kohn, J Deconinck, and J Ustarroz, “Numerical insights into the early stages of nanoscale electrodeposition: nanocluster surface diffusion and aggregative growth”, Nanoscale, 10(15) 7194–7209, 2018 F Li, X Han, and S Liu, “Development of an electrochemical DNA biosensor with a high sensitivity of fM by dendritic gold nanostructure modified electrode”, Biosens Bioelectron., 26(5) 2619–2625, 2011 55 ... hạt nano kim loại dung dịch Eutectic thân thiện môi trƣờng nhằm ứng dụng cảm biến sinh học? ?? làm đề tài luận văn thạc sỹ Mục tiêu Mục tiêu đề tài nghiên cứu tổng hợp đƣợc hạt nano đồng dung môi thân. .. Phƣơng Thảo Đề tài luận văn: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hạt nano kim loại dung dịch Eutectic thân thiện môi trƣờng nhằm ứng dụng cảm biến sinh học Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số SV: CB190224... nghiên cứu chuyên sâu động học chế trình chuyển pha tổng hợp vật liệu kim loại bề mặt điện cực ứng dụng vào phát triển cảm biến sinh học Do đó, em chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hạt