Graphene giúp nâng cấp phương pháp tán xạ Raman tăng cường bề mặt Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) là một phương pháp mạnh nhận dạng các phân tử ở những hàm lượng rất thấp – một kĩ thuật tỏ ra rất hữu dụng trong chẩn đoán y khoa, pháp lí, và nhận dạng những loại thuốc mới. Nhưng bất chấp sự thành công của nó, các nhà khoa học đã phải vật lộn với việc tìm hiểu cơ sở vật lí ẩn sau cách thức SERS hoạt động. Trongnhững năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện thấy họ có thể làm tăng cường tươngtác giữa ánh sáng vàvật chấtbằng cách khai tháccác dao độngtập thể của các electronmặtgọi là plasmonmặt. Cáctrường ánh sáng được tăng cườngkhichúngcộng hưởng với nhữngplasmonnày, dẫn tới SERSvà những kĩ thuật tăng cường bề mặt khác. Thật vậy, các nhà khoa học đã thành côngtrong việc tăng cườngcác tín hiệu tán xạ Ramanlên tới 10 14 lần khicác phân tử nằm trong những “điểm nóng”cấutrúc nanongẫu nhiên trên các bề mặt kim loại. Tuy nhiên, các nhà khoahọc không hiểu trọnvẹn những cấu trúc nano nào gây ra những điểm nóngtốtnhất hoặc làm thế nào tạo ra các chấtSERS cósự tăng cường đồngđều trên nhữngdiện tíchlớn. Đây là vì đasố các hệ SERS đã nghiên cứu trước đây đều dựatrêncác cấutrúc nanongẫu nhiên, chúngcó các tính chất biến thiên từ thí nghiệm nàysang thí nghiệm khác.Sự khôngđồng nhất nàycòn làm cho việc so sánh định lượnggiữa lí thuyết vàthí nghiệm tỏ ra khó khăn. Để khắcphục những vấnđề này, AndreaFerrarivà các đồngnghiệp tại trường Đại học Cambridgecùng vớicác nhà nghiên cứu tại trườngĐại học Manchester và Đại họcIoannina đã nghiên cứu SERS bằng các cấu trúc nanokim loại lớn lên trên graphene. Làmột tấm carbon chỉ dày một nguyên tử, graphene được chọn vì nó cung cấp những bề mặt lớn, đồngđều, và hầu như khôngcó khiếm khuyết. Hơn nữa, phổ Ramancủa graphene đã được người ta biết rõ. Đội nghiên cứu đã tạo ranhững ma trận vuônggồmcác chấm vàng trên graphene vớikhoảng cách giữacácchấm là320 nm. Các chấmdày khoảng 80nm và có bán kính210 nmở một số ma trận và 140nmở nhữngma trận khác. Sau đó, các nhà nghiên cứuso sánhphổ Ramancủa graphenetrần với phổ graphenecó các chấm,và nhận thấy sự tăng cườngđáng kể khi có mặt các chấm. Để tìm hiểu tốthơn vìsao sự tăng cường ấylại xảy ra,độinghiên cứu đã lập mô phỏng hệ của họ bằng cách xét các chấm kim loại có kích cỡ khác nhauđặt trên graphene. Sauđó, họ giải hệ phương trình Maxwell cho mỗi mẫu, sử dụng“phương pháp miền thời gianchênh lệch hữu hạn”. Ferrarivà các đồng nghiệp đã quan sátthấysự tăng cườngđáng kể của tín hiệu Raman vànhận thấy sự tăng cường đó tỉ lệ nghịch với lũy thừa mười của khoảng cách giữa graphene và tâmcủa hạt nanokimloại. “Nhữngkết quả này có thể giúp chúngta hiểurõ hơncơ sở vật lí SERScủa các chấtliệu 2D”,Ferrarinói. “Côngtrìnhtrên cũng chứng tỏ các cấu trúc nanoplasmon tính có thể tăngcường sự hấp thụ và tán xạ ánh sáng từ các chấtliệu 2D, như graphene, cái có thể có các ứng dụngtrực tiếp cho các bộ dò ánh sáng vàcácbộ cảm biến quang”. Thừa thắng trên những kếtquả này, đội nghiên cứuhiện sẽ cố gắng tối ưu hóa chất nền SERS để thu được sự tăng cườngcòn lớn hơn nữa bằng cách sử dụng các kimloại và các hìnhdạngchấmkhác nhau.“Chúng tôicũng sẽ thực hiện các cấu trúcnano plasmontínhtrên nhữngdụng cụ khácnhau chế tạo từ graphene”, Ferraritiết lộ. “Chúng tôi đoan chắc rằng nghiên cứu này sẽ trở thành một tham khảo quan trọng trong lĩnhvực SERSvà sẽ kích thích cácnghiên cứutiếp theo”, Andrea Ferrarinói. Tại sao trọng lượng của vật thể có thể thay đổi Nếu như có người nói với bạn rằng: Trọng lượng của vật thể có thể thay đổi khi được đặt ở những địa điểm khác nhau, bạn có tin vào điều đó không? Đúng là như vậy. Khi đặt vật thể ở những địa điểm khác nhau, trọng lượng của chúng quả thật có sự thay đổi. Có chuyện rằng, một thương nhân đã mua5.000 tấn cá trắm đen tại đất nước HàLan, sau đó chuyển lên thuyền và chở về thủ đô Mogadixiocủa nước Xo6mali,là khuvựcgần xích đạo. Khi về đến nơi, họ dùng cân lò xođể cân thì khối lượng cá lạiít đi 30 tấn. Vậylượng cá nàyđi đâu mất? Khôngthể có chuyện mất trộm vìtàu chưa cập bến nào trongsuốt quá trìnhvận chuyển. Sự hao tổn trong quá trìnhbốc dỡ cũng khôngthể lớn như vậy. Mọi người bàn luận xôn xao, chẳng ai có thể giải mã nổi bí mật này. Sau đó, mọi việc cũngđược sáng tỏ. Lượng cá giảm điở trên không phải bị mất trộm, cũng không phải là sự hao tổn dobốc dỡ, mà được tạo nênbởi sự tự chuyển độngvà lực hútcủa Trái Đất. Thựcra, trọng lượng củamộtvật thể đượctạo nên nhờ lực hút củaTrái Đất đối với vật thể. Nhưngdo Trái Đất luônluôn vận động, vì thế nó sinhra lực li tâm tự chuyển động.Vì vậy độ lớntrọng lực mà vậtthể phải chịu chínhlà hợplực của lực li tâm quán tínhtự chuyển động vàlực hút của tâm Trái Đất, nóphải phân lượng mà lực hútcủa tâmTrái Đất trừ đi lực li tâm quán tính theo hướngvuông góc. Do Trái Đất làmột khối bầu dục cóhai cực hơi dẹtnên càng gần xíchđạo,thì khoảng cách giữa mặt đất và tâm Trái Đất càng xa, lực hút của tâm Trái Đất cũng càng nhỏ đi. Mặt khác, càng gần xíchđạo, lực li tâm tự chuyển được tạonên do vật thể chuyển độngtheo Trái Đất càng lớn. Vì vậy cànggầnxích đạo, trọng lựcthực tế mà vật thể phải chịu càng nhỏ. 5.000tấncá trắm đen đượcvận chuyển từ Hà Lan đến Xomali, thì trọng lực mà nó phải chịutất nhiên sẽ phải giảmđi dần dần và chuyện thiếu hụt30 tấn là dễ giảithích. Điềuđáng nói ở đây là: Tấn là đơn vị đo lường chất lượng,nhưng trong cuộcsống thường ngày và trong buôn bán, “Tấn” luôn được dùnglà đơn vị trọng lượng. Nếu như những vận độngviênleo núi thu nhập được một vật xét nghiệmnham thạch từ “đỉnh Chomolungma”rồi chuyển nóđến BắcKinh, khiđến Bắc Kinh nó có thể nặng hơn một chút. Nếu như các nhà du hành vũ trụ mang nó đếnvùng trời mà lực hútcủa Trái Đất không đến được, nó sẽ không trọng lượng.Nhưng dù cho trọng lượng củavật thể có thay đổi thế nào đi nữathì chất lượng của chúngkhông bao giờ thayđổi. . Graphene giúp nâng cấp phương pháp tán xạ Raman tăng cường bề mặt Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) là một phương pháp mạnh nhận dạng các phân tử ở những. nhữngplasmonnày, dẫn tới SERSvà những kĩ thuật tăng cường bề mặt khác. Thật vậy, các nhà khoa học đã thành côngtrong việc tăng cườngcác tín hiệu tán xạ Ramanlên tới 10 14 lần khicác phân tử nằm trong. lớn lên trên graphene. Làmột tấm carbon chỉ dày một nguyên tử, graphene được chọn vì nó cung cấp những bề mặt lớn, đồngđều, và hầu như khôngcó khiếm khuyết. Hơn nữa, phổ Ramancủa graphene đã được