Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ph lên quá trình hình thành các cấu trúc nanoplasmonic bằng hấp thụ plasmon bề mặt

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC –––––––––––––––––––– VÕ HOÀNG AN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ PH LÊN QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CÁC CẤU TRÚC NANOPLASMONIC BẰNG HẤP THỤ PLASMON BỀ MẶT LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ THÁI NGUYÊN - 2020 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC –––––––––––––––––––– VÕ HOÀNG AN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ PH LÊN QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CÁC CẤU TRÚC NANOPLASMONIC BẰNG HẤP THỤ PLASMON BỀ MẶT Ngành: Quang học Mã số: 8440110 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Cán hướng dẫn khoa học: TS Vũ Xuân Hòa PGS.TS Trần Đăng Thành THÁI NGUYÊN - 2020 i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, cho tơi xin phép bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn TS Vũ Xn Hịa PGS.TS Trần Đăng Thành trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình nghiên cứu thực đề tài Sau đó, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ban giám hiệu trường THPT Hoàng Văn Thụ nơi công tác Ban giám hiệu trường Đại học khoa họcĐại học Thái Nguyên, thầy cô khoa Vật lí cơng nghệ trường Đại học khoa học tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho trình học tập nghiên cứu đề tài Tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người đồng nghiệp ln động viên khích lệ tơi q trình thực đề tài nghiên cứu Cuối cùng, để thực thành cơng đề tài xin trân thành cảm ơn tài trợ Quỹ Phát triển khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 103.03-2020.43 Mặc dù cố gắng để hoàn thành đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót định Tơi mong đánh giá, nhận xét đóng góp ý kiến thầy giáo bạn đọc để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng Học viên Võ Hoàng An năm 2020 ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính chất quang nano vàng, nano bạc 1.1.1 Hiệu ứng plasmon bề mặt 1.1.2 Lý thuyết Mie - phụ thuộc tính chất quang vào kích thước hạt 1.1.3 Lý thuyết Gans tính chất quang nano bạc nano vàng 1.1.4 Tính chất quang nano lưỡng kim 12 1.2 Một số phương pháp chế tạo nano kim loại nano lưỡng kim 16 1.2.1 Chế tạo nano kim loại 16 1.2.2 Chế tạo nano lưỡng kim 18 1.3 Một số ứng dụng nano kim loại nano lưỡng kim 19 1.3.1 Ứng dụng sinh học 19 1.3.2 Cảm biến sinh học 19 1.3.3 Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) 20 Chương 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC 21 2.1 Chế tạo hạt nanoplasmonic 21 2.1.1 Một số dụng cụ thiết bị sử dụng 21 2.1.2 Một số hóa chất sử dụng 21 2.1.3 Chế tạo hạt keo nano bạc 22 2.1.4 Chế tạo hạt nano vàng 23 2.1.5 Chế tạo nano kim loại thành phần 24 iii 2.2 Khảo sát số tham số ảnh hưởng lên tính chất quang nanoplasmonic 24 2.2.1 Ảnh hưởng thời gian lên hình thành AuNPs 25 2.2.2 Ảnh hưởng TSC lên hình thành AuNPs 25 2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng pH (mơi trường) lên hình thành AuNPs 25 2.2.4 Ảnh hưởng pH lên hình thành AgNPs 26 2.2.5 Ảnh hưởng nhiệt độ chế tạo lên nano hợp kim AgAu 26 2.3 Các phương pháp khảo sát 27 2.3.1 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 27 2.3.2 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 29 2.3.3 Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X 32 2.3.4 Phổ hấp thụ UV-Vis 33 2.3.5 Phổ Raman 35 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Hình thái kích thước hạt nano bạc, vàng nano bạc vàng lưỡng kim 39 3.2 Phân tích cấu trúc tinh thể thành phần nano plasmonic 40 3.3 Tính chất quang nano bạc, vàng nano bạc vàng lưỡng kim 45 3.4 Khảo sát số tham số ảnh hưởng lên hình thành nanoplasmonic 47 3.4.1 Ảnh hưởng thời gian lên hình thành AuNPs 47 3.4.2 Ảnh hưởng TSC lên hình thành AuNPs 48 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng pH (môi trường) lên hình thành AuNPs 49 3.4.4 Ảnh hưởng pH lên hình thành AgNPs 50 3.4.5 Ảnh hưởng nhiệt độ chế tạo lên nano hợp kim AgAu 51 3.5 Thử nghiệm phát chất melamin tán xạ Raman tăng cường bề mặt 53 KẾT LUẬN 55 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tên đầy đủ Tên tiếng Việt SERS Surface Enhanced Raman Spectroscopy Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt EM Electromagnetic fields Trường điện từ SP Surface plasmon Plasmon bề mặt TEM Transmission Electron Microscope Kính hiển vi điện tử truyền qua SEM Scanning Electron Microscopy Kính hiển vi điện tử quét LED Light Emitting Diode Điốt phát quang UV - Vis Ultraviolet - Visible Máy đo quang phổ hấp thụ FWHM Full width at half maximum Độ rộng bán phổ HRTEM High-resolution Transmission Electron Microscopy Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao 10 LSPR Localized surface plasmon resonance Cộng hưởng plasmon định xứ 11 EDS X-ray energy scattering spectroscopy Quang phổ tán xạ lượng tia X 15 AA arscobic acid axit arscobic 16 CTAB Cetylotrimethylammonium bromide Cetylotrimetylamoni bromua 17 FCC Face-centered cubic Cấu trúc lập phương tâm mặt 18 DI Deionised Water Nước khử ion v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các tham số chế tạo nano bạc vàng hợp kim 24 Bảng 2.2 Thí nghiệm với thời gian phản ứng khác 25 Bảng 2.3 Thí nghiệm với nồng chất chất khử TSC thay đổi 25 Bảng 2.4 Thí nghiệm với độ pH mơi trường thay đổi 26 Bảng 2.5 Thí nghiệm với độ pH môi trường ảnh hưởng lên nano bạc (AgNPs) 26 Bảng 2.6 Thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ lên tính chất quang nano hợp kim AgAu 27 Bảng 3.1 Độ bán rộng phổ nhiễu xạ tia X kích thước tinh thể tính theo công thức Debye-Scherrer mẫu Ag1Au0, Ag0Au1, Ag0.75Au0.25 43 Bảng 3.2 Cường độ phổ hấp thụ phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng 52 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Ảnh chụp mầu sắc dung dịch nano vàng có kích thước khác Hình 1.2 Sự tạo thành dao động plasmon bề mặt hạt nano kim loại Hình 1.3 Phổ hấp thụ dung dịch nano vàng cầu phụ thuộc vào kích thước hạt Hình 1.4 Sự phụ thuộc phổ hấp thụ plasmon bề mặt vào kích thước hình dạng hạt nano bạc chuyển từ dạng cầu sang dạng tam giác có kích thước lớn dần 10 Hình 1.5 (a) Phổ hấp thụ plasmon nano vàng với dạng khác (b) phổ dập tắt nano bạc dạng cầu, dây dạng lập phương, (c) phổ tán xạ 10 Hình 1.6 Phổ dập tắt hạt nano bạc dạng tam giác thay đổi thời gian chiếu LED xanh 11 Hình 1.7 Ảnh TEM hạt nano bạc nhiệt độ thời gian chiếu xạ khác (a-e) Phần thêm vào (f) phổ hấp thụ tương ứng 12 Hình 1.8 Tính chất quang hiệu ứng xúc tác cấu trúc nano lưỡng kim (a) giản đồ loại cấu trúc nano lưỡng kim gồm dạng ăng ten lục giác, dạng lõi vỏ lục giác, dạng hợp kim (b) Tiết diện dập tắt quang học nano Au/Pd có dạng lõi vỏ dạng que mơ tính tốn (c) Đánh giá hiệu suất xúc tác phân hủy chất bromobenzen sử dụng nano Au/Pd dạng que [ 13 Hình 1.9 Phổ hấp thụ UV-Vis nano Ag/Cu tăng dần thời gian chiếu laser bước sóng 1064 nm 13 vii Hình 1.10 Ảnh TEM ảnh HRTEM, STEM mapping, line scan nano Au/Cu dạng chế tạo phương pháp ăn mòn laser kết hợp với phương pháp hóa khử 14 Hình 1.11 Ảnh TEM Au0.25Ag0.75 (b) ảnh TEM Au0.75Ag0.25 (c) phổ UV-Vis (d) bước sóng hấp thụ hàm tuyến tính nồng độ Au3+ thêm vào 15 Hình 1.12 (a) cách khử ion kim loại trạng thái nguyên tử kim loại (b) cách phân hủy phức chất kim loại nguyên tử kim loại việc tạo nano kim loại 17 Hình 1.13 Sơ đồ minh họa (a) hình thành ống nano lập phương Au/Pt lõm hình ảnh TEM dung dịch keo (b) AuNP, (c) Au/Ag lập phương (d) dạng lõm Au/Pt lập phương 18 Hình 2.1 Ảnh số thiết bị Khoa Vật lý Công nghệ sử dụng cho luận văn 21 Hình 2.2 Hình minh họa chế phát triển mầm Ostwald ripening tạo thành AgNPs phương pháp khử citrate 23 Hình 2.3 Sơ đồ thiết kế quy trình thí nghiệm chế tạo AgNPs 23 Hình 2.4 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử truyền qua (a) ảnh chụp kính hiển vi điện tử truyền qua sử dụng (b) 28 Hình 2.5 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử truyền qua 29 Hình 2.6 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 30 Hình 2.7 Ảnh chụp thiết bị kính hiển vi điện tử quét Jeol 5410 LV Trung tâm Khoa học Vật liệu, Đại học Quốc gia Hà Nội 31 Hình 2.8 Giản đồ minh họa mặt hình học định luật Bragg 33 Hình 2.9 Biểu diễn định luật Lamber-Beer 34 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý hệ đo hấp thụ UV-Vis hai chùm tia 35 Hình 2.11 Sơ đồ chuyển dời điện tử phổ Raman 37 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý quang phổ Raman 37 viii Hình 3.1 Hình thái kích thước hạt nano vàng, bạc bạc vàng hai thành phần (a) ảnh SEM hạt nano vàng (b) ảnh TEM hạt nano bạc (c) ảnh TEM nano bạc-vàng tựa lõi vỏ (d) ảnh TEM nano bạc-vàng hợp kim 40 Hình 3.2 (a) Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu nano bạc, vàng nano hợp kim bạc vàng (b-d) tương ứng vị trí đỉnh phổ nhiễu xạ tia X mặt (111) rõ độ bán rộng phổ cực đại 41 Hình 3.3 Ảnh TEM mẫu điển hình Ag0.75Au0.25 nano hợp kim (a) Ảnh HRTEM hạt nano tương ứng (c), phổ EDS (d) 44 Hình 3.4 (a) ảnh TEM hạt nano hợp kim AgAu (b-d) ảnh mapping từ phép STEM tương ứng (e) Phần trăm nguyên tố chiếm vùng quét ảnh Các thang đo 50 nm 45 Hình 3.5 Phổ hấp thụ cộng hưởng plasmon mẫu sau chế tạo (a) nano hợp kim AgAu NPs (b) Bước sóng hấp thụ hàm số mol Au3+ (c) AgNPs trộn với AuNPs (d) Độ hấp thụ dung dịch trộn AgNPs với AuNPs 46 Hình 3.6 Phổ hấp thụ plasmon hạt nano vàng thay đổi theo thời gian phản ứng 47 Hình 3.7 Phổ hấp thụ plasmon hạt keo AuNPs theo lượng TSC thay đổi (a) (b) độ hấp thụ tương ứng hàm lượng TSC 49 Hình 3.8 Phổ hấp thụ hạt keo vàng citrate bảng 3.1 phụ thuộc vào độ pH môi trường 49 Hình 3.9 Phổ hấp thụ plasmon UV-Vis dung dịch hạt nano bạc phụ thuộc vào độ pH môi trường 51 Hình 3.10 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng lên hình thành Ag-AuNPs hợp kim (a) Phổ hấp thụ plasmon ứng với mẫu Ag0.25Au0.75 nhiệt độ 5oC, 30oC, 50oC, 80oC 100oC (b) Cường độ hấp thụ hàm theo nhiệt độ tương ứng 52 Hình 3.11 Ảnh chụp melamine dạng bột (a) cấu trúc phân tử hóa học (b) 53 49 Hình 3.7 Phổ hấp thụ plasmon hạt keo AuNPs theo lượng TSC thay đổi (a) (b) độ hấp thụ tương ứng hàm lượng TSC 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng pH (môi trường) lên hình thành AuNPs Mơi trường chứa keo nano vàng có ý nghĩa quan trọng việc ổn định đến chất lượng hạt kích thước, hình thái dẫn đến mật độ quang Để có dung dịch keo vàng citrate có độ pH khác nhau, axit HCl 36,5% NaOH (30%) thêm vào dung dịch hạt keo vàng khuấy Độ pH dung dịch keo vàng đo máy AD 1020 Kết đo phổ hấp thụ mẫu biểu diễn hình 3.8 Hình 3.8 Phổ hấp thụ hạt keo vàng citrate bảng 3.1 phụ thuộc vào độ pH mơi trường 50 Hình 3.8 cho thấy nhìn chung cường độ phổ có xu hướng giảm dần độ pH giảm Các mẫu nhìn chung có pH khác đỉnh phổ gần khơng có thay đổi 523 nm ngoại trừ mẫu có pH (là mơi trường bazơ) có phổ hấp thụ gần tương đương chứng tỏ dung dịch vàng citrate ổn định mơi trường bazơ Đây thí nghiệm để xác định môi trường làm việc vàng bọc citrate 3.4.4 Ảnh hưởng pH lên hình thành AgNPs Trong phần chúng tơi trình bày thảo luận việc ảnh hưởng mơi trường lên AgNPs Cụ thể, độ pH ảnh hưởng trực tiếp tới bền vững màu sắc dung dịch hạt keo nano bạc Bằng cách thêm lượng axit HNO3 (6%) dung dịch NaOH khác vào dung dịch chứa tiền chất trình phản ứng tạo mơi trường có độ pH khác tương ứng (bảng 2.5) Độ pH có ảnh hưởng trực tiếp lên chất ổn định của keo AgNPs có thêm có mặt ion H+ OH- Từ hình 3.9 cho thấy đỉnh phổ hấp thụ mẫu pH 2,0; 2,2; 2,52 quãng 401 nm có 51 cường độ hấp thụ tăng dần mẫu có pH tăng từ 2,0 đến 2,2, sau cường độ giảm dần đến mẫu có pH=2,52 Đối với mẫu cịn lại tăng pH cực đại dịch dần phía sóng dài đến 413 nm Điều có nghĩa giai đoạn đầu hạt nano bạc có mật độ tăng dần có kích thước nhỏ, dung dịch keo nano bạc có pH lớn hạt có kích thước lớn đỉnh phổ hấp thụ dịch dần phí sóng dài Kết phù hợp với lý thuyết Mie [14] Hình 3.9 Phổ hấp thụ plasmon UV-Vis dung dịch hạt nano bạc phụ thuộc vào độ pH môi trường 3.4.5 Ảnh hưởng nhiệt độ chế tạo lên nano hợp kim AgAu Trong phần khảo sát phổ hấp thụ plasmon phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng Đối với trường hợp nhiệt độ thấp, thí nghiệm thiết kế với làm lạnh đá viên ủ xung quanh bình phản ứng để cho trì nhiệt độ khoảng 5oC Đối với trường hợp nhiệt độ cao hơn, bình phản ứng thực máy khuấy từ gia nhiệt Các thí nghiệm tiến hành nhiệt độ 30, 50, 80 100oC Mẫu chọn làm thí nghiệm Ag0.25Au0.75 Hình 3.10 thể phổ hấp thụ mẫu nano hợp kim Ag0.25Au0.75 52 theo nhiệt độ Cực đại hấp thụ mẫu nhiệt độ tìm thấy 510 nm Chúng ta thấy rằng, độ hấp thụ tăng nhiệt độ tăng (hình 3.10 b) khơng có dịch đỉnh phổ Điều chứng tỏ kích thước hạt khơng biến đổi nhiệt độ tăng, nhiên độ hấp thụ tăng thể vai trò nhiệt độ làm xúc tác trình phản ứng diễn nhanh Hơn nữa, tăng nhiệt độ làm tăng lượng tự hay nhiệt động (ΔG) dẫn đến phản ứng nhanh [17] Điều có nghĩa tốc độ tạo hạt nhanh làm cho độ hấp thụ tăng (hình 3.10b bảng 3.2) Hình 3.15 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng lên hình thành Ag-AuNPs hợp kim (a) Phổ hấp thụ plasmon ứng với mẫu Ag0.25Au0.75 nhiệt độ 5oC, 30oC, 50oC, 80oC 100oC (b) Cường độ hấp thụ hàm theo nhiệt độ tương ứng Bảng 3.10 Cường độ phổ hấp thụ phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng Nhiệt độ phản ứng (oC) 30 50 80 100 Bước sóng cực đại (nm) 510 510 510 510 510 Cường độ hấp thụ (đ.v.t.y) 0,48 0,54 0,59 0,63 0,66 53 3.5 Thử nghiệm phát chất melamin tán xạ Raman tăng cường bề mặt Chúng ta biết melamin bazơ hợp chất hữu tan nước có cơng thức hóa học C3H6N6 Ăn melamine dẫn đến tác hại sinh sản, sỏi bàng quang suy thận sỏi thận, gây ung thư bàng quang Chất melamin trộn vào sữa để làm cho sữa có độ đạm cao Đây vấn đề vô nhức nhối xã hội liên quan đến sửa bị nhiễm melamin Từ dẫn đến suy thối ngành sữa Trung Quốc ảnh hưởng lớn đến sức khỏe tâm lý người dân nhập sửa nước Bên cạnh sữa bị nhiễm melamin nhiều doanh nghiệp cịn lợi dụng melamin pha trộn vào thực phẩm chức để tăng hàm lượng protein, hay túi bóng, túi nhựa để bảo quản thực phẩm Điều gây nhiều hệ lụy sức khỏe tâm lý lo lắng cho người tiêu dùng Do đó, vấn đề cần phát có mặt melamin cần thiết để tránh vấn đề nguy hại từ mang lại Hình 3.11 ảnh chụp cấu trúc phân tử melamin Hình 3.11 Ảnh chụp melamine dạng bột (a) cấu trúc phân tử hóa học (b) Hiện Cơ quan tra an tồn thực phẩm (FSIS) thuộc Bộ Nơng nghiệp Hoa Kỳ (USDA) đưa phương pháp phân tích xác định cyromazin melamin tế bào động vật Năm 2007, quan quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) bắt đầu sử dụng phương pháp Sắc ký lỏng cao áp (HPLC) để xác định melamin, ammelin, ammelide, axit cyanuric có thực phẩm Tuy nhiên phương pháp địi hỏi chi phí lớn cho máy sắc ký 54 lỏng chi trả phí phân tích lớn mà khơng phải quan trang bị Gần đây, nhà khoa học giới phát minh phương pháp khác cách sử dụng hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) Ðây phương pháp phát lượng nhỏ phân tử hữu cách ghi phổ tín hiệu tán xạ Raman Cụ thể, cần có cấu trúc siêu bé gồ ghề để làm đế cần phân tích để đưa chất phân tích (chất độc) lên Dựa trường tăng cường cục trường điện từ tăng cường dao động phân tử hóa học tạo điểm nóng “hot spot”, cấu trúc nano phù hợp với phương pháp Chỉ cần nhỏ dung dịch chiết tách từ thực phẩm lên bề mặt đế SERS, để khô cho chạy qua máy quang phổ Raman, dựa vào đỉnh Raman đường chuẩn phân tích đặc trưng riêng chất phổ tán xạ ghi được, nhà khoa học nhận biết chất có thực phẩm với nồng độ Các cấu trúc nano bạc sau chế tạo chúng coi đế SERS sử dụng để phát chất cấm hay sử dụng công nghệ thực phẩm Để phát melamin, quy trình chuẩn bị mẫu tiến hành sau: dung dịch melamin pha loãng nồng độ 10-5 M Dung dịch melamin nhỏ lên đế SERS (AgNPs, AuNPs, Ag0.5Au0.5, Ag0.75Au0.25), để khơ tự nhiên Sau đo phổ Raman ghi hệ Xplora Plus Microraman (Horiba-Pháp) chế độ phóng đại gain 10, thời gian đo 5s, lặp lại lần, bước sóng laser chiếu 785 nm đường kính vết chiếu 10 micromet Nhờ có đế SERS mà tín hiệu Raman melamin tăng cường mạnh quan sát dễ dàng Cơ chế tương tác melamine AgNPs giải thích dựa nguyên tắc Ping cộng [46] Nguyên tắc phản ứng tĩnh điện nhóm amino tích điện dương melamine điện tích âm bề mặt đế [47] Điều dẫn đến kết hợp cấu trúc nano làm màu sắc dung dịch thay đổi Hình 3.12 thể phổ Raman SERS melamin khơng 55 có sử dụng đế SERS: AuNPs, AgNPs, Ag0.5Au0.5 Ag0.75Au0.25 để phát melamin nồng độ 10-5 M (10ppm) Từ phổ ta thấy xuất vạch đặc trưng rõ sắc nét melamin số sóng 675 cm-1 Quan sát rõ ràng rằng, chưa có mặt đế SERS cường độ phổ SERS melamin chưa xuất (bằng 0) Ngược lại, có mặt đế SERS cho thấy tín hiệu SERS melamin tăng cường Đây dấu hiệu quan trọng để nhận biết có mặt melamin thực phẩm (ví dụ sữa) Trong luận văn này, nhóm tác giả thử nghiệm phát melamin với nồng độ 10-5 M (hay 10 ppm) cho đế SERS nano bạc, vàng bạc/vàng hợp kim Tuy nhiên, quan sát hình 3.12 cho thấy với đế Ag0.75Au0.25 có độ nhạy cao so với đế lại nồng độ phát 10 ppm melamin Hình 3.12 Phổ Raman SERS melamine KẾT LUẬN 56 Đề tài đạt kết mục tiêu ban đầu đề ra, cụ thể: - Đã chế tạo thành công hạt keo nano vàng nano bạc dạng cầu, có kích thước tương ứng khoảng 40 nm 7nm đơn phân tán nước - Chúng chế tạo thành công nghiên cứu đặc tính cấu trúc tính chất quang nano hợp kim Ag-Au dạng cầu - Đã khảo sát tính chất quang của nano chế tạo phổ hấp thụ plasmon thay đổi tham số chế tạo như: độ pH môi trường (độ hấp thụ tăng pH tăng), tác nhân khử (độ hấp thụ giảm lượng TSC giảm), thời gian phản ứng nhiệt độ (độ hấp thụ tăng nhiệt độ tăng) Kết cho thấy có ảnh hưởng quan trọng thơng số lên tính chất quang cấu trúc nano - Đã sử dụng cấu trúc nano chế tạo đế SERS để thử nghiệm phát thành công melamin nồng độ 10 ppm Đây tiền đề cho nghiên cứu SERS nhằm tạo cảm biến để xác định melamine nồng độ vết cách định lượng mẫu thực DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 57 Phạm Thị Thu Hà, Vương Hồng Hạnh, Võ Hoàng An, Phạm Thị Xuân, Nguyễn Đắc Diện, Vũ Xuân Hòa*, Điều khiển cộng hưởng plasmonic nano hợp kim bạc/vàng, Hội nghị Quang học quang phổ toàn quốc lần thứ 11, Tp Hịa Bình, tháng 11/2020 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] L An, Y Wang, Q Tian, and S Yang, “Small gold nanorods: Recent advances in synthesis, biological imaging, and cancer therapy,” Materials (Basel)., vol 10, no 12, 2017 [2] A Sánchez-Iglesias et al., “Chemical seeded growth of Ag nanoparticle arrays and their application as reproducible SERS substrates,” Nano Today, vol 5, no 1, pp 21–27, 2010 [3] G Baffou and R Quidant, “Thermo-plasmonics: Using metallic nanostructures as nano-sources of heat,” Laser Photonics Rev., vol 7, no 2, pp 171–187, 2013 [4] K Sytwu, M Vadai, and J A Dionne, “Bimetallic nanostructures: combining plasmonic and catalytic metals for photocatalysis,” Adv Phys X, vol 4, no 1, 2019 [5] Y Yang, Q Zhang, Z W Fu, and D Qin, “Transformation of Ag nanocubes into Ag-Au hollow nanostructures with enriched Ag contents to improve SERS activity and chemical stability,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 6, no 5, pp 3750–3757, 2014 [6] W Xu, J Niu, H Shang, H Shen, L Ma, and L S Li, “Facile synthesis of AgAu alloy and core/shell nanocrystals by using Ag nanocrystals as seeds,” Gold Bull., vol 46, no 1, pp 19–23, 2013 [7] N T H Lien, V X Hoa, V T T Duong, N Van Tinh, and T H Nhung, “Synthesis and Optical Properties of Colloidal Gold Nanoparticles for Biomedical Applications,” Commun Phys., vol 21, no 1, p 63, 2011 [8] P K Jain, K S Lee, I H El-sayed, and M A El-sayed, “Calculated Absorption and Scattering Properties of Gold Nanoparticles of Different Size , Shape , and Composition : Applications in Biological Imaging and Biomedicine,” pp 7238–7248, 2006 [9] N J Hogan, A S Urban, C Ayala-Orozco, A Pimpinelli, P Nordlander, 59 and N J Halas, “Nanoparticles heat through light localization,” Nano Lett., vol 14, no 8, pp 4640–4645, 2014 [10] U Kreibig and C v Fragstein, “The limitation of electron mean free path in small silver particles,” Zeitschrift für Phys., vol 224, no 4, pp 307– 323, 1969 [11] Y A Attia, T A Altalhi, and A A Gobouri, “Thermal Stability and Hot Carrier Dynamics of Gold Nanoparticles of Different Shapes,” Adv Nanoparticles, vol 04, no 04, pp 85–97, 2015 [12] A W H Lin, N A Lewinski, J L West, N J Halas, and R A Drezek, “Optically tunable nanoparticle contrast agents for early cancer detection: model-based analysis of gold nanoshells,” J Biomed Opt., vol 10, no 6, p 064035, 2005 [13] R Jin, Y C Cao, E Hao, G S Metraux, G C Schatz, and C A Mirkin, “Controlling Anisotripic Nanoparticle Growth Through Plasmon Excitation,” Nature, vol 425, no 4, pp 487–490, 2003 [14] A Vincenzo, P Roberto, F Marco, M M Onofrio, and I Maria Antonia, “Surface plasmon resonance in gold nanoparticles: a review,” J Phys Condens Matter, vol 29, no 20, p 203002, 2017 [15] C M Krishna, “Photochemical transformation of silver nanoparticles by combining blue and green irradiation,” 2015 [16] H Zhao et al., “Rational construction of Au-Ag bimetallic island-shaped nanoplates for electrocatalysis,” Mater Res Express, vol 7, no 2, 2020 [17] S K Krishnan et al., “Seed-Mediated Growth of Ag@Au Nanodisks with Improved Chemical Stability and Surface-Enhanced Raman Scattering,” ACS Omega, vol 3, no 10, pp 12600–12608, 2018 [18] N Berahim, W J Basirun, B F Leo, and M R Johan, “Synthesis of bimetallic gold-silver (Au-Ag) nanoparticles for the catalytic reduction of 60 4-nitrophenol to 4-aminophenol,” Catalysts, vol 8, no 10, 2018 [19] X C Jiang, W M Chen, C Y Chen, S X Xiong, and A B Yu, “Role of {Temperature} in the {Growth} of {Silver} {Nanoparticles} {Through} a {Synergetic} {Reduction} {Approach},” Nanoscale Res Lett., vol 6, no 1, p 32, 2010 [20] C Zhang, B Q Chen, Z Y Li, Y Xia, and Y G Chen, “Surface Plasmon Resonance in Bimetallic Core-Shell Nanoparticles,” J Phys Chem C, vol 119, no 29, pp 16836–16845, 2015 [21] X Guo, Z Guo, Y Jin, Z Liu, W Zhang, and D Huang, “Silver-gold core-shell nanoparticles containing methylene blue as SERS labels for probing and imaging of live cells,” Microchim Acta, vol 178, no 1–2, pp 229–236, 2012 [22] P A Mosier-Boss, “Review of SERS substrates for chemical sensing,” Nanomaterials, vol 7, no 6, 2017 [23] E Giorgetti, P Marsili, P Canton, M Muniz-Miranda, S Caporali, and F Giammanco, “Cu/Ag-based bifunctional nanoparticles obtained by one-pot laser-assisted galvanic replacement,” J Nanoparticle Res., vol 15, no 1, 2013 [24] M K Singh et al., “Synthesis of rod-shaped Au-Cu intermetallic nanoparticles and SERS detection,” Mater Lett., vol 249, pp 33–36, 2019 [25] S Liu, G Chen, P N Prasad, and M T Swihart, “Synthesis of monodisperse Au, Ag, and Au-Ag alloy nanoparticles with tunable size and surface plasmon resonance frequency,” Chem Mater., vol 23, no 18, pp 4098–4101, 2011 [26] Y Chen et al., “Two-Dimensional Metal Nanomaterials: Synthesis, Properties, and Applications,” Chem Rev., vol 118, no 13, pp 6409– 6455, 2018 [27] A X Wang and X Kong, “Review of recent progress of plasmonic materials and nano-structures for surface-enhanced raman scattering,” 61 Materials (Basel)., vol 8, no 6, pp 3024–3052, 2015 [28] M A Uppal, M B Ewing, and I P Parkin, “One-pot synthesis of coreshell silver-gold nanoparticle solutions and their interaction with methylene blue dye,” Eur J Inorg Chem., no 29, pp 4534–4544, 2011 [29] D Chahinez, T Reji, and R Andreas, “Modeling of the surface plasmon resonance tunability of silver/gold core-shell nanostructures,” RSC Adv., vol 8, no 35, pp 19616–19626, 2018 [30] M R Langille, M L Personick, and C A Mirkin, “Plasmon-mediated syntheses of metallic nanostructures,” Angew Chemie - Int Ed., vol 52, no 52, pp 13910–13940, 2013 [31] H N Tran et al., “Optical nanoparticles: Synthesis and biomedical application,” Adv Nat Sci Nanosci Nanotechnol., vol 6, no 2, p 23002, 2015 [32] X H Vu et al., “Measuring of translational and rotational local temperatures of a single gold nanocrescent in glycerol,” Optik (Stuttg)., vol 219, no December 2019, p 165174, 2020 [33] D C Ferreira Soares, “Theranostic Nanoparticles: Imaging and Therapy Combined,” J Mol Pharm Org Process Res., vol 02, no 01, pp 1–2, 2014 [34] T T H Pham et al., “Synthesis and In-Depth Study of the Mechanism of Silver Nanoplate and Nanodecahedra Growth by LED Irradiation for SERS Application,” J Electron Mater., vol 49, no 8, pp 5009–5027, 2020 [35] T T Ha Pham et al., “The structural transition of bimetallic Ag-Au from core/shell to alloy and SERS application,” RSC Adv., vol 10, no 41, pp 24577–24594, 2020 [36] S T Gentry, S F Kendra, and M W Bezpalko, “Ostwald ripening in metallic nanoparticles: Stochastic kinetics,” J Phys Chem C, vol 115, no 26, pp 12736–12741, 2011 62 [37] T C Deivaraj, N L Lala, and J Y Lee, “Solvent-induced shape evolution of PVP protected spherical silver nanoparticles into triangular nanoplates and nanorods,” J Colloid Interface Sci., vol 289, no 2, pp 402–409, 2005 [38] K Jyoti, M Baunthiyal, and A Singh, “Characterization of silver nanoparticles synthesized using Urtica dioica Linn leaves and their synergistic effects with antibiotics,” J Radiat Res Appl Sci., vol 9, no 3, pp 217–227, 2016 [39] N X Ca et al., “Optical and Ferromagnetic Properties of Ni-Doped CdTeSe Quantum Dots,” J Electron Mater., vol 48, no 4, pp 2593– 2599, 2019 [40] H Mao, J Feng, X Ma, C Wu, and X Zhao, “One-dimensional silver nanowires synthesized by self-seeding polyol process,” J Nanoparticle Res., vol 14, no 6, 2012 [41] W Norsyuhada, W M Shukri, N Bidin, S Islam, and G Krishnan, “Synthesis of Au–Ag Alloy Nanoparticles in Deionized Water by Pulsed Laser Ablation Technique,” J Nanosci Nanotechnol., vol 18, no 7, pp 4841–4851, 2017 [42] L Feng et al., “Optical properties and catalytic activity of bimetallic goldsilver nanoparticles,” Nano Biomed Eng., vol 2, no 4, pp 258–267, 2010 [43] S Mandal, P R Selvakannan, S Phadtare, R Pasricha, and M Sastry, “Synthesis of a stable gold hydrosol by the reduction of chloroaurate ions by the amino acid, aspartic acid,” Proc Indian Acad Sci Chem Sci., vol 114, no 5, pp 513–520, 2002 [44] M Sriram, K Zong, S R C Vivekchand, and J Justin Gooding, “Single nanoparticle plasmonic sensors,” Sensors (Switzerland), vol 15, no 10, pp 25774–25792, 2015 63 [45] M Singh, I Sinha, and R K Mandal, “Role of pH in the green synthesis of silver nanoparticles,” Mater Lett., vol 63, no 3–4, pp 425–427, 2009 [46] H Ping et al., “Visual detection of melamine in raw milk by label-free silver nanoparticles,” Food Control, vol 23, no 1, pp 191–197, 2012 [47] F Sun et al., “Analytical methods and recent developments in the detection of melamine,” TrAC - Trends Anal Chem., vol 29, no 11, pp 1239–1249, 2010