Nghiên cứu chế tạo chấm nano carbon phát quang từ nước chanh

Microsoft Word 57 Bui Thi Hoan doc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN 978 604 82 2981 8 591 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHẤM NANO CARBON PHÁT QUANG TỪ NƯỚC CHANH Bùi Thị Hoàn Trường Đại học[.]

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHẤM NANO CARBON PHÁT QUANG TỪ NƯỚC CHANH Bùi Thị Hoàn Trường Đại học Thủy lợi, email: buithihoan@ tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU So với chấm lượng tử truyền thống (các hạt nano chuyển đổi ngược, thuốc nhuộm hữu cơ), chấm nano cacbon (Cdots) phát quang cho thấy nhiều ưu điểm độ bền quang cao, phân tán tốt, trơ mặt hóa học dễ dàng biến tính Các tính chất sinh học vượt trội Cdots độc tính thấp tương thích sinh học tốt cho phép chúng có tiềm ứng dụng chụp ảnh sinh học, cảm biến sinh học, dẫn truyền thuốc [1] Gần nhà khoa học trọng vào việc chế tạo chấm nano carbon có nguồn gốc thiên nhiên Các sản phẩm tự nhiên có nhiều lợi tái tạo, có tính tương thích sinh học tốt Ngồi sản phẩm tự nhiên sử dụng để chế tạo Cdots theo cách đơn giản mà không gây hại cho môi trường [1] Ở tơi xin trình bày phương pháp chế tạo chấm nano carbon có khả phát quang từ nước chanh tươi có tiềm ứng dụng chụp ảnh sinh học Quá trình hình thành Cdots từ nước chanh mơ tả theo bước sau: (i) carbohydrat bị nước phân hủy có mặt axít arcorbic axít citric để hình thành hợp chất dễ hòa tan dạng fufuran, aldehit, keton axít hữu axít acetic Các axít đóng vai trị chất xúc tác phản ứng (ii) Xảy polyme hóa ngưng tụ hợp chất dạng fufuran, aldehit, keton để hình thành polyme dễ hịa tan; (iii) Sự hình thành cụm thơm diễn thông qua ngưng tụ andol, hydroxymethyl, thêm vòng; (iv) Khi nồng độ cụm thơm đạt đến điểm tiêu chuẩn siêu bão hịa xảy nảy mầm carbon [1] Sự phát triển đám carbon hỗ trợ khuếch tán phân tử khác phía bề mặt hạt Kết hình thành chấm Cdots tự thụ động hóa PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Quả chanh sau rửa sạch, vắt lấy nước, lọc bỏ tép hạt Nước chanh tươi đổ vào bình thủy nhiệt 240C, 12h Đặc tính vật liệu phân tích hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HRTEM, JEOL, JEM 1010, JEOL Techniques) Phổ nhiễu xạ tia X chụp máy nhiễu xạ tia X, Siemens D5000 Phổ hồng ngoại (FTIR) mẫu đo thiết bị Fourier FTIR 6700- Thermo Nicolet Các phổ UV-Vis đo máy Cary 500 Phổ huỳnh quang mẫu ghi lại máy huỳnh quang Nano Log (Horiba, Edison, USA) Hình Ảnh hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HRTEM) Cdots Do độ tương phản chấm carbon với lưới đồng phủ carbon thấp việc quan sát hình ảnh chúng khó khăn Tuy nhiên hình ảnh đốm đen rõ rệt hiển 591 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 thị ảnh hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao HRTEM (Hình 1) chứng tỏ hình thành chúng Chúng dường có dạng cầu có kích thước từ đến nm Chất lượng tinh thể Cdots thể thơng qua giản đồ nhiễu xạ tia X hình Trong quan sát thấy đỉnh rộng chừng 20,7 chứng tỏ chất vơ định hình vật liệu có mặt nhóm –OH mẫu [2] Nhờ nhóm chức bề mặt phong phú mà Cdots dễ dàng phân tán nước mà không cần biến tính bề mặt Hình phổ hấp thụ kích thích Cdots Như Cdots hấp thụ mạnh vùng tử ngoại có phần kéo dài sang phần nhìn thấy Đỉnh hấp thụ 283 nm tương ứng với dịch chuyển π – π* liên kết C=C Hình Phổ hấp thụ kích thích Cdots Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X Cdots Sự tồn liên kết hóa học chứng minh từ phổ hồng ngoại (Hình 3) Hình Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Đỉnh 1124 cm-1 tương ứng với có mặt liên kết CO-C Các đỉnh hấp thụ 1390 cm-1 cho thấy tồn liên kết CH Đỉnh 1636 cm-1 tương ứng với liên kết C=O Đỉnh 3440 cm-1 xuất cho Mặc dù Cdots hấp thụ mạnh vùng tử ngoại chúng khơng bị kích thích bước sóng hấp thụ cực đại Ngược lại Cdots hấp thụ yếu vùng từ 400 đến 480 nm lại bị kích thích mạnh bước sóng Điều cho tồn hai loại nhóm mang màu: loại liên quan đến vùng lai hóa sp2 có kích thước nhỏ giàu điện tử π, loại khác liên quan đến sai hỏng bề mặt [3] Hình phổ huỳnh quang Cdots kích thích bước sóng khác Quan sát thấy vị trí đỉnh phát xạ khơng phụ thuộc vào bước sóng kích thích Tuy nhiên cường độ phát xạ thay đổi bước sóng kích thích thay đổi Cường độ phát xạ cao tương ứng với bước sóng kích thích 420 nm Mặc dù kích thước chấm Cdots đồng phổ phát xạ huỳnh quang chúng rộng điều chứng tỏ nguồn gốc phát xạ vật liệu liên quan đến trạng thái bề mặt [4] Một số nghiên cứu nguồn gốc phát xạ xanh Cdots liên quan đến liên kết đôi C=O [5] 592 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Hình Phổ huỳnh quang Cdots Khi pha lỗng nước cất với tỷ lệ 1:1 cường độ huỳnh quang Cdots tăng lên đáng kể (Hình 6) Điều cho việc pha loãng làm giảm tự hấp thụ dung dịch có nồng độ cao [6] Hình Phổ huỳnh quang Cdots pha loãng nước cất theo tỷ lệ 1:1 KẾT LUẬN Chấm nano carbon có kích thước đồng chế tạo từ nước chanh phương pháp thủy nhiệt Cdots dễ dàng phân tán nước Khi chiếu xạ tia tử ngoại Cdots phát xạ ánh sáng màu xanh Vị trí phát xạ Cdots ngun chất khơng phụ thuộc vào bước sóng kích thích Nhưng pha lỗng tính chất huỳnh quang lại phụ thuộc vào bước sóng kích thích, đồng thời cường độ huỳnh quang tăng lên đáng kể Nhờ mà Cdots có tiềm ứng dụng chụp ảnh sinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Phổ huỳnh quang Cdots nguyên chất pha loãng nước cất Như Hình pha lỗng nước cất tính chất huỳnh quang Cdots lại phụ thuộc vào bước sóng kính thích Bước sóng kích thích cực đại Cdots pha lỗng không thay đổi so với nguyên chất Do tương tác Cdots với dung môi phân cực (nước) loạt bẫy phát xạ bề mặt tạo Khi bước sóng xác định chiếu vào bẫy phát xạ loại chiếm ưu Khi bước sóng khác chiếu vào bẫy loại khác chiếm ưu dẫn đến phụ thuộc vị trí phát xạ vào bước sóng kích thích [1] Sahu S et al, (2012), Chem Commun, Vol 48, pp 8835-8837 [2] Long Y et al, (2012), J Mater Chem., Vol.22, pp 5917−5920 [3] Demchenko A et al, (2013), Methods Appl Fluorec., Vol.1(4), pp 042001 [4] Nie H et al, (2014), Chem Mater , Vol.26, pp 3104–3112 [5] Wang L et al, (2014), ACS Nano, Vol 8, pp 2541–2547 [6] Bandi R et al, (2016), RSC Adv., Vol 6, pp.28633–28639 593 ... pha loãng nước cất theo tỷ lệ 1:1 KẾT LUẬN Chấm nano carbon có kích thước đồng chế tạo từ nước chanh phương pháp thủy nhiệt Cdots dễ dàng phân tán nước Khi chiếu xạ tia tử ngoại Cdots phát xạ ánh... Mặc dù kích thước chấm Cdots đồng phổ phát xạ huỳnh quang chúng rộng điều chứng tỏ nguồn gốc phát xạ vật liệu liên quan đến trạng thái bề mặt [4] Một số nghiên cứu nguồn gốc phát xạ xanh Cdots... phân cực (nước) loạt bẫy phát xạ bề mặt tạo Khi bước sóng xác định chiếu vào bẫy phát xạ loại chiếm ưu Khi bước sóng khác chiếu vào bẫy loại khác chiếm ưu dẫn đến phụ thuộc vị trí phát xạ vào