Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dung dịch AgNO3 bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá ổi

một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều,một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.Tính chất thú vị của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chún

Lời cảm ơn

Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS LÊ TỰ HẢI (Khoa Hóa- ĐH Sư Phạm Đà Nẵng) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian

vừa qua

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tập thể các Thầy, Cô giáo và cán bộ của Khoa Hóa

- trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng đã cung cấp các kiến thức tiền đề để em hoàn

thành khóa luận này

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ emrất nhiều trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, với sự hướng dẫncủa PGS.TS Lê Tự Hải Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trungthực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trước đây.Những nội dung khóa luận có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăngtải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang web được liệt kê trong danh mục tài liệutham khảo của khóa luận

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2016

Sinh viên thực hiện khóa luận

Hoàng Như Trang

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 10

1 Lí do chọn đề tài 10

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 11

3 Mục đích nghiên cứu 11

4 Phương pháp nghiên cứu 11

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11

6 Bố cục luận văn 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 13

1.1 GIỚI THIỆU VỂ CÔNG NGHỆ NANO 13

1.1.1 Nguồn gốc của công nghệ nano 13

1.1.2 Khái niệm công nghệ nano 13

1.1.3 Vật liệu nano 14

1.1.4 Cơ sở khoa học của công nghệ nano 15

1.1.5 Ứng dụng của vật liệu nano 17

1.1.6 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano 18

1.2 HẠT NANO BẠC 20

1.2.1 Giới thiệu về kim loại bạc 20

1.2.2 Giới thiệu về nano bạc 21

1.2.3 Tính chất hạt nano bạc 22

1.2.4 Các phương pháp chế tạo hạt nano bạc 25

1.2.5 Ứng dụng của nano bạc 26

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY ỔI 31

1.3.1 Đặc điểm chung của cây ổi 31

1.3.2 Thành phần hóa học 33

1.3.3 Công dụng 34

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 36

2.1.1 Nguyên liệu 36

2.1.2 Dụng cụ và hóa chất 36

2.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ ỔI 36

2.2.1 Khảo sát thời gian chiết 36

2.2.2 Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng 37

2.3 ĐỊNH TÍNH CÁC NHÓM CHẤT HÓA HỌC TRONG DỊCH CHIẾT LÁ ỔI 37

2.3.1 Định tính nhóm chất tanin 37

2.3.2 Định tính nhóm chất flavonoid 38

2.3.3 Định tính nhóm chất saponin 38

2.3.4 Định tính nhóm chất alkaloid 38

2.4 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO BẠC 39

2.4.1 Khảo sát thể tích dịch chiết lá ổi 39

2.4.2 Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc 39

2.4.3 Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc 39

2.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HẠT NANO BẠC 39

2.5.1 Phương pháp phổ tử ngoại và phổ khả kiến (UV- VIS) 39

2.5.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua 41

2.5.3 Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) 41

2.5.4 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 43

2.6 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM TẠO NANO BẠC TỪ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ ỔI 45

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47

3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ ỔI 47

3.1.1 Khảo sát thời gian chiết 47

3.1.2 Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng 49

3.2 KẾT QUẢ ĐỊNH TÍNH THÀNH PHẦN NHÓM CHẤT HÓA HỌC TRONG DỊCH CHIẾT LÁ ỔI 50

3.2.1 Định tính nhóm chất tanin 50

3.2.2 Định tính nhóm chất flavonoid 51

3.2.3 Định tính nhóm chất saponin 52

3.2.4 Định tính nhóm chất alkaloid 53

3.3 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH

TẠO NANO BẠC 54

3.3.1 Khảo sát thể tích dịch chiết lá ổi 54

3.3.2 Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc 56

3.3.3 Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc 58

3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA HẠT NANO BẠC 60

3.4.1 Kết quả chụp TEM 60

3.4.2 Kết quả đo XRD 61

3.4.3 Kết quả đo phổ EDX 62

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

1.2 Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu 16

1.3 Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu 17

1.6 Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn 311.7 Hình minh họa hạt nano bạc tấn công và phá vỡ tế bào vi khuẩn 31

2.6 Máy nhiễu xạ tia X (D8-Advance) – Đức sản xuất 452.7 Sơ đồ quy trình thực nghiệm nghiên cứu 463.1 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến quá trình tạo nano bạc 48

3.2 Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc theo thời gian chiết 48

3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến quá trình tạo nano bạc 49

3.4 Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc theo tỉ lệ

3.6 Hình ảnh định tính nhóm flavonoid 52

3.9 Ảnh hưởng của thể tích dịch chiết đến quá trình tạo nano bạc 55

3.10 Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc theo thể tích dịch chiết 56

3.11 Ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo nano bạc 573.12 Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc theo pH 58

3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình

3.14 Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc theo nhiệt độ 60

3.16 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu nano bạc 62

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Bạc và các hợp chất của bạc từ xa xưa đã được con người dùng để phòng bệnh

do đặc tính kháng lại một số chủng loại vi khuẩn, virus, tảo và nấm Từ đầu thế kỷXIX đến giữa thế kỷ XX, bạc và các hợp chất của bạc càng được sử dụng rộng rãi hơntrong việc điều trị các vết bỏng và khử trùng

Sau khi thuốc kháng sinh được phát minh và đưa vào ứng dụng với hiệu quảcao người ta không còn quan tâm đến tác dụng kháng khuẩn của bạc nữa Tuy nhiên,

từ những năm gần đây, người ta lại quan tâm trở lại khả năng diệt khuẩn, khả năng xúctác và các ứng dụng khác của bạc, đặc biệt là dạng hạt có kích thước nano [13], [33]

Các nghiên cứu đã cho thấy rằng khi ở kích thước nano (từ 1 – 100 nm), hoạttính sát khuẩn của bạc tăng lên khoảng 50000 lần so với bạc dạng khối, như vậy 1 gbạc nano có thể sát khuẩn cho hàng trăm m2 chất nền Sỡ dĩ nano bạc hiện nay đangđược nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trong đời sống vì nano bạc ở trạng thái keo nênkhông bị thất thoát khi chùi rửa vậy nên khả năng kháng khuẩn sẽ có tác dụng trongsuốt quá trình tồn tại của sản phẩm Ngoài ra nano bạc không gây tác dụng phụ chongười sử dụng, không gây độc cho người và vật nuôi khi nhiễm lượng nano bạc bằngnồng độ diệt khuẩn (khoảng nồng độ < 100ppm), không gây ô nhiễm môi trường

Bạc xuất hiện một cách tự nhiên, không độc, không dị ứng và vô hại đối với tất

cả các loài động vật và môi trường Điều chế hạt nano có nhiều cách khác nhau, trong

đề tài này tôi hướng tới phương pháp rẻ tiền và an toàn là tổng hợp từ thực vật Quátrình điều chế hạt nano là lành tính, không sử dụng bất kì hóa chất độc hại nào

Cây ổi, phan thạch lựu, thu quả hay kê thỉ quả (danh pháp hai phần: Psidium

guajava) có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới châu Mỹ Ở Việt Nam, ổi là cây ăn quả khá

phổ biến, được trồng hầu như ở khắp các địa phương, cả vùng đồng bằng lẫn miền núi,trừ vùng cao trên 1500m Ngoài ra, lá ổi còn được xem như là một vị thuốc trongĐông y, có khả năng kháng khuẩn, điều trị bệnh tiểu đường hay thậm chí là bệnh ungthư

Sự kết hợp của dung dịch AgNO3 với dịch chiết lá ổi có thể thu được sản phẩm

đó là bạc nano Với kích thước này, hạt nano bạc có tính chất vượt trội, ưu việt hơn rấtnhiều so với bạc ở kích thước lớn, vì bạc nano là vật liệu có diện tích bề mặt riêng rất

lớn, có đặc tính kháng khuẩn rất tốt, làm xúc tác quang mà không gây tác dụng phụ, antoàn với sức khỏe con người

Với những lý do đã nêu trên, tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu với nội

dung: “Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dung dịch AgNO3 bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá ổi”.

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Lá ổi được thu mua trên địa bàn tỉnh Nghệ An

3 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng quy trình tạo nano bạc bằng dung dịch AgNO3 từ dịch chiết nước láổi

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết

- Thu thập các thông tin tài liệu liên quan đến đề tài

- Tìm hiểu các phương pháp thực nghiệm sử dụng trong quá trình nghiên cứu

- Xử lý các thông tin về lý thuyết để đưa ra các vấn đề thực hiện trong quá trìnhnghiên cứu

Nghiên cứu thực nghiệm

- Phương pháp chiết tách: phương pháp chưng ninh sử dụng dung môi là nước

- Phương pháp phân tích công cụ: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử(UV-VIS)

- Phương pháp đo TEM, EDX, XRD

- Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm trường Đại học Sưphạm – Đại học Đà Nẵng

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Nghiên cứu này giúp cho chúng ta hiểu rõ hơn về phương pháp điều chế hạt nanobạc bằng phương pháp hóa học xanh, lành tính, ít độc hại, ít tốn kém

- Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có là lá ổi để tổng hợp hạt nano bạc

6 Bố cục luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, nội dung luận văn gồm 3 chương

như sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN1.1 GIỚI THIỆU VỂ CÔNG NGHỆ NANO

1.1.1 Nguồn gốc của công nghệ nano [30]

Cha đẻ của công nghệ nano chính là Richard Feynman Năm 1959, Feynman cóbài phát biểu nổi tiếng “There is a plenty room at the bottom” (Còn những khoảngtrống ở cấp vi mô) Trong đó, ông cho biết quan điểm về khả năng nghiên cứu và thaotác ở cấp độ nguyên tử Với tầm nhìn tương lai rằng chúng ta có thể chế tạo, sắp xếpcấu trúc các nguyên tử để tạo nên những vật liệu mới và những cấu trúc siêu nhỏ

Chính Feynman cũng là người đặt nền móng cho công nghệ nanorobot Trongmột bài tiểu luận của mình sau đó, ông đề cập đến khái niệm “swallowing the doctor”với một đội ngũ robot siêu nhỏ để có thể đưa vào cơ thể người bệnh và tiến hành phẩuthuật hoặc điều trị ngay từ bên trong Cũng chính Richard Feynman là người có ýtưởng chế tạo những robot nano để sử dụng trong việc chữa bệnh từ bên trong cơ thể.Mặc dù là người đề xướng ra lý thuyết công nghệ nano, nhưng vào lúc đó Feynmanvẫn chưa thể tiến hành nghiên cứu và ứng dụng nó vào thực tế Vì có hai thách thức rấtlớn mà ông không thể giải quyết với công nghệ khoa học thời đó Thứ nhất là các động

cơ siêu nhỏ và thứ hai là năng lượng cung cấp cho các nanorobot

Đến năm 1974, thuật ngữ “công nghệ nano” được giáo sư Norio Taniguchi củaĐại học Khoa học Tokyo định nghĩa và sử dụng để đề cập đến khả năng chế tạo cấutrúc vi hình của mạch vi điện tử, mặc dù nó vẫn chưa được biết đến rộng rãi Ông địnhnghĩa như sau: “Công nghệ nano chủ yếu bao gồm việc xử lý, tách, hợp nhất và làmbiến dạng vật liệu chỉ bằng một nguyên tử hoặc một phân tử” Dựa trên tiền đề về côngnghệ nano của Richard Feynman, định nghĩa về công nghệ nano đã được tiến sĩ K.Eric Drexler khai thác sâu hơn trong cuốn sách “Engines of Creation: The Coming Era

of Nanotechnology” (1986) và cuốn “Nanosystems: Molecular Machinery,Manufacturing, and Computation” Từ đây, thuật ngữ công nghệ nano bắt đầu trở nênphổ biến, hàng loạt phát minh đã ra đời, phục vụ đắc lực cho cuộc sống

1.1.2 Khái niệm công nghệ nano [27]

Thuật ngữ “công nghệ nano” được biết đến từ những năm 70 của thế kỉ XX

Chữ nano, gốc Hy Lạp, được gắn vào trước các đơn vị đo để tạo ra đơn vị ước giảm đi

1 tỷ lần (10-9) Ví dụ : nanogam = 1 phần tỷ của gam ; nanomet = 1 phần tỷ mét Côngnghệ nano là công nghệ xử lý vật chất ở mức nanomet

Công nghệ nano bao gồm các vấn đề chính sau đây:

 Cơ sở khoa học nano

 Phương pháp quan sát và can thiệp ở quy mô nanomet

 Chế tạo vật liệu nano

 Ứng dụng vật liệu nano

1.1.3 Vật liệu nano

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet Vềtrạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí Vật liệunano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chấtlỏng và khí Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau:

Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn

chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ: đám nano, hạt nano

Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, điện

tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ: dây nano, ống nano

Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai

chiều tự do, ví dụ: màng mỏng

Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có

một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều,một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.

Tính chất thú vị của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng rất nhỏ bé

có thể so sánh với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lí của vật liệu Chỉ làvấn đề kích thước thôi thì không có gì đáng nói, điều đáng nói là kích thước của vậtliệu nano đủ nhỏ để có thể so sánh với các kích thước tới hạn của một số tính chất.Vậtliệu nano nằm giữa tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu Đốivới vật liệu khối, độ dài tới hạn của các tính chất rất nhỏ so với độ lớn của vật liệu,nhưng đối với vật liệu nano thì điều đó không đúng nên các tính chất khác lạ bắt đầu

từ nguyên nhân này

1.1.4 Cơ sở khoa học của công nghệ nano [11]

Công nghệ nano chủ yếu dựa trên ba cơ sở khoa học sau:

 Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử

Đối với vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lượng tử đượctrung bình hóa với rất nhiều nguyên tử (1 µm3 có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể bỏqua các thăng giáng ngẫu nhiên Nhưng các cấu trúc nano có ít nguyên tử hơn thìcác tính chất lượng tử thể hiện rõ ràng hơn Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coinhư một đại nguyên tử, nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử

 Hiệu ứng bề mặt

Khi vật liệu có kích thước nhỏ thì tỉ số giữa các nguyên tử trên bề mặt và tổng

số nguyên tử của vật liệu gia tăng (gọi là tỉ số ƒ) Do nguyên tử trên bề mặt có nhiềutính chất khác biệt so với tính chất của các nguyên tử ở bên trong lòng vật liệu nên khikích thước vật liệu giảm đi thì hiệu ứng có liên quan đến các nguyên tử bề mặt, haycòn gọi là hiệu ứng bề mặt tăng lên do tỉ số ƒ tăng Khi kích thước của vật liệu giảmđến nm thì giá trị ƒ này tăng lên đáng kể Hiệu ứng bề mặt luôn có tác dụng với tất cảcác gá trị của kích thước, hạt càng bé thì hiệu ứng càng lớn và ngược lại Vì vậy, việcứng dụng hiệu ứng bề mặt của vật liệu nano là tương đối dễ dàng

Bảng 1.2 Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu

Đường

kính hạt

nano (nm)

Số nguyên tử

Tỉ số nguyên

tử trên bề mặt (%)

Năng lượng

bề mặt (erg/mol)

Năng lượng bề mặt/năng lượng tổng (%)

người ta gọi đó là kích thước tới hạn Kích thước tới hạn là kích thước mà ở đó vật

giữ nguyên các tính chất về vật lý, hóa học khi ở dạng khối Vật liệu nano có tính chấtđặc biệt là do kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn của cáctính chất của vật liệu Ví dụ điện trở của một kim loại tuân theo định luật Ohm ở kíchthước vĩ mô mà ta thấy hàng ngày Nếu ta giảm kích thước của vật liệu xuống nhỏhơn quãng đường tự do trung bình của điện tử trong kim loại, mà thường có giá trị từvài đến vài trăm nm, thì định luật Ohm không còn đúng nữa Lúc đó điện trở của vật

có kích thước nano sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử Mỗi vật liệu đều có những kíchthước tới hạn khác nhau và bạn thân trong một vật liệu cũng có nhiều kích thước tớihạn ứng với các tính chất khác nhau của chúng Bởi vậy khi nghiên cứu vật liệu nanochúng ta cần xác định rõ tính chất sẽ nghiên cứu là gì

Các tính chất khác như tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang và các tínhchất hóa học khác đều có độ dài tới hạn trong khoảng nm Chính vì thế mà người tagọi ngành khoa học và công nghệ liên quan là khoa học nano và công nghệ nano

Bảng 1.3 Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu [3]

Độ sâu bề mặt kim loại 10-100

Tính siêu dẫn Độ dài liên kết cặp Cooper 0,1-100

1.1.5 Ứng dụng của vật liệu nano

Như trên đã nói, vật liệu nano chỉ có tính chất thú vị khi kích thước của nó sosánh được với các độ dài tới hạn của tính chất và đối tượng ta nghiên cứu Vật liệunano có khả năng ứng dụng trong sinh học vì kích thước của nano so sánh được vớikích thước của tế bào (10-100 nm), virus (20-450 nm), protein (5-50 nm), gen (2 nmrộng và 10-100 nm chiều dài) Với kích thước nhỏ bé, cộng với việc “ngụy trang”giống như các thực thể sinh học khác và có thể thâm nhập vào các tế bào hoặc virus

Ứng dụng của vật liệu từ nano trong sinh học thì có rất nhiều, bài này chỉ đề cập đếnnhững ứng dụng đang được nghiên cứu sôi nổi và có triển vọng phát triển đó là phântách tế bào (magnetic cell separation), dẫn truyền thuốc (drug delivery), thân nhiệt caocục bộ (hyperthermia), tăng độ sắc nét hình ảnh trong cộng hưởng từ hạt nhân (MRIcontrast enhancement) Vật liệu nano dùng trong các trường hợp này là các hạt nano.

Phân tách tế bào: Trong sinh dược học, đôi khi người ta cần phải phân tách

một loại tế bào đặc biệt nào đó ra khỏi các tế bào khác Hạt từ nano có tính tương hợpsinh học (biocompatible) được dùng để làm điều đó Quá trình này gồm hai giai đoạn:dán nhãn cho tế bào (labelling) bằng các hạt nano từ; và phân tách các tế bào được dánnhãn bằng các dụng cụ phân tách Các hạt nano từ được phủ bởi một loại hóa chất,thường được dùng là chất hoạt hóa bề mặt (surfactant) để làm tăng độ tương hợp sinhhọc và làm tăng khả năng ổn định trong dung dịch của hạt nano Cơ chế dán nhãn tếbào giống như cơ chế mà các kháng thể nhận ra các kháng nguyên trong cơ thể Ví dụnếu ta phủ một lớp hóa chất miễn dịch đặc hiệu bên ngoài hạt nano thì chúng có thểbám vào các tế bào máu, các tế bào ung thư, vi khuẩn hoặc các thể golgi Để phân táchcác tế bào được đánh dấu, người ta dùng một dụng cụ tạo ra gradient từ trường bằngcách đặt một thanh nam châm chẳng hạn để hút các hạt nano từ đang liên kết với các tếbào và bằng cách đó, các tế bào được tách khỏi các tế bào khác không được đánh dấu

Vận chuyển thuốc: Cung cấp thuốc cho từng tế bào cụ thể bằng các hạt nano

nhằm tiết kiệm thuốc và tránh các tác dụng phụ

Mô kĩ thuật: Công nghệ nano có thể giúp cơ thể tái sản xuất hoặc sửa chữa các

mô bị hư hỏng bằng cách sử dụng “giàn” dựa trên vật liệu nano và yếu tố tăng trưởng

1.1.6 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano

a Phương pháp đi từ trên xuống (Top – down)

Phương pháp đi từ trên xuống là phương pháp dùng kỹ thuật nghiền hoặc biếndạng để biến các vật liệu đến kích thước nano

Vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn với những viên bi được làm từ các vật liệu rấtcứng và đặt trong cối Máy nghiền có thể là nghiền lắc, nghiền rung, nghiền quay (còngọi là nghiền kiểu hành tinh) Các viên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ bột đếnkích thước nano Kết quả thu được là vật liệu nano không chiều

Phương pháp biến dạng được sử dụng với các kỹ thuật đặc biệt nhằm tạo ra sựbiến dạng lớn mà không làm phá huỷ vật liệu Phương pháp biến dạng có thể là dùngthuỷ lực, tuốt, cán ép với nhiệt độ có thể được điều chỉnh tuỳ thuộc vào từng trườnghợp cụ thể Nếu nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ phòng thì được gọi là biến dạng nóng, cònnhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ phòng thì được gọi là biến dạng nguội Kết quả thu được làcác hạt nano một chiều hoặc hai chiều.

Nhìn chung, phương pháp đi từ trên xuống là phương pháp đơn giản, rẻ tiềnnhưng hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu với kích thước khá lớn (ứngdụng làm vật liệu kết cấu) Nhưng nó cũng có nhược điểm là các hạt bị keo tụ lại vớinhau, khó có thể thu được hạt có kích thước nhỏ, kích thước hạt không đồng nhất và

dễ bị nhiễm bẩn từ các dụng cụ chế tạo Do vậy, phương pháp đi từ trên xuống ít đượcdùng để điều chế vật liệu nano so với phương pháp đi từ dưới lên

b Phương pháp đi từ dưới lên (bottom – up)

Ngược với phương pháp đi từ trên xuống, phương pháp đi từ dưới lên hình

thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion Phương pháp này được phát triển và

ứng dụng rất rộng do tính linh động và chất lượng của sản phẩm cuối cùng Phần lớncác vật liệu nano mà chúng ta dùng hiện nay được chế tạo từ phương pháp này.Phương pháp từ dưới lên có thể là phương pháp vật lý, hóa học hoặc kết hợp cả haiphương pháp hóa-lý

Đây là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển pha Phương

pháp này thường được sử dụng để tạo các hạt nano, màng nano Ví dụ: ổ cứng máytính

Vật liệu được đun nóng rồi làm nguội với tốc độ nhanh để thu được trạng thái

vô định hình, sau đó tiến hành xử lý nhiệt để xảy ra quá trình chuyển pha từ vô địnhhình sang tinh thể (phương pháp làm nguội nhanh)

Vật liệu được đốt “phương pháp đốt” hoặc dùng tia bức xạ hoặc phóng điện hồquang làm cho bay hơi Sau khi ngưng tụ hơi ta sẽ thu được các hạt bột mịn có kíchthước nano

Phương pháp hoá học là phương pháp chế tạo vật liệu nano từ các ion hoặc

nguyên tử Đây là phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp vật liệu nano.

Ưu điểm của phương pháp này là có thể tổng hợp được tất cả các dạng của vậtliệu nano như dây nano, ống nano, hạt nano, thậm chí là cả các cấu trúc nano phức tạp

mô phỏng sinh học Hơn nữa, phương pháp này còn cho phép can thiệp để tạo ra cácvật liệu nano với kích thước nhỏ như mong muốn với độ đồng đều cao

Các chất có sẵn trong tự nhiên như zoelit, các hạt sét, các phân tử sinh học,…

có rất nhiều các lỗ nhỏ với kích thước nanomét Các chất này vì thế có thể làm khuônphản ứng tổng hợp vật liệu nano,…

1.2 HẠT NANO BẠC

1.2.1 Giới thiệu về kim loại bạc

Bạc đã được biết đến từ thời tiền sử, nó được nhắc tới trong cuốn Chúa sáng

tạo ra thế giới (quyển đầu của Cựu Ước), các đống xỉ chứa bạc đã được tìm thấy

ở Tiểu Á và trên các đảo thuộc biển Aegean chứng minh rằng bạc đã được tách rakhỏi chì từ thiên niên kỷ thứ 4 TCN

Bạc được sử dụng trong hàng nghìn năm để trang trí và như đồ dùng gia đình,

để buôn bán và làm cơ sở cho nhiều hệ thống tiền tệ Trong một thời gian dài nó đượccoi là kim loại quý thứ hai sau vàng bởi những đặc tính quý giá của nó

Bạc kí hiệu là Ag, là kim loại nằm ở ô thứ 47, chu kì 5, phân nhóm phụ nhóm

IB trong bảng hệ thống tuần hoàn, có cấu hình electron là [Kr]4d105s1

Trạng thái oxi hóa ổn định nhất của bạc là +1 (chẳng hạn như nitrat bạc:AgNO3); ít gặp hơn là một số hợp chất trong đó nó có số oxi hoá +2

Là một kim loại chuyển tiếp màu trắng, mềm, nó có tính dẫn điện cao nhấttrong bất kỳ nguyên tố nào và có độ dẫn nhiệt cao nhất trong tất cả kim loại Kim loạibạc xuất hiện trong tự nhiên ở dạng nguyên chất, như bạc tự sinh, và ở dạng hợp kim

với vàng và các kim loại khác, và ở trong các khoáng vật như argentit và chlorargyrit

Bảng 1.4 Một số hằng số vật lý của bạc

Màu

Nhiệt độ

nóng chảy ( o C)

Nhiệt

độ sôi ( o C)

Nhiệt độ thăng hoa (KJ/mol)

Tỷ khối

Độ cứng thang moxo

Độ dẫn điện

Hg =1

Độ dẫn nhiệt

1.2.2 Giới thiệu về nano bạc

Hạt nano bạc là các hạt bạc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm Do có diện tích

bề mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các bạc ở dạngkhối do khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơn

Các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt Hiện tượng nàytạo nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc với cácmàu sắc phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt nano

- Sự phân bố của các hạt trong chất nền

Hình 1.1 Sự dao động plasmon của các hạt hình cầu dưới tác động của điện trường

ánh sáng [3].

Nano bạc có đặc tính kháng khuẩn và ngăn ngừa vi khuẩn phát sinh tới 99,99%,lợi ích hơn gấp nhiều lần so với các sản phẩm kháng khuẩn khác Nano bạc sẽ kết hợpvới các bức tường tế bào của vi khuẩn gây bệnh, sau đó sẽ trực tiếp nhận được bêntrong vi khuẩn và nhanh chóng kết hợp với sulphydryl (SH) của enzyme chuyển hóaoxi để diệt chúng, để chặn đường hô hấp và quá trình trao đổi chất và làm nghẹt thở vikhuẩn.

Bạc nano là vật liệu có diện tích bề mặt riêng rất lớn, có những đặc tính độc đáosau [4]:

- Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ tia hồng ngoại đixa

- Không có hại cho sức khỏe con người với liều lượng tương đối cao, không cóphụ gia hóa chất

- Có khả năng phân tán ổn định trong các loại dung môi khác nhau (trong cácdung môi phân cực như nước và trong các dung môi không phân cực như benzene,toluene)

- Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dưới tác dụng của ánh sáng và các tácnhân oxy hóa khử thông thường

- Chi phí cho quá trình sản xuất thấp

- Ổn định ở nhiệt độ cao

1.2.3 Tính chất hạt nano bạc

Hạt nano kim loại có hai tính chất khác biệt so với vật liệu khối đó là hiệu ứng

bề mặt và hiệu ứng kích thước Tuy nhiên, do đặc điểm các hạt nano có tính kim loại,tức là có mật độ điện tử tự do lớn thì các tính chất thể hiện có những đặc trưng riêngkhác với các hạt không có mật độ điện tử tự do cao

a Tính chất quang học

Tính chất quang học của hạt nano bạc trộn trong thủy tinh làm cho các sảnphẩm từ thủy tinh có các màu sắc khác nhau đã được người La Mã sử dụng từ hàngngàn năm trước Các hiện tượng đó bắt nguồn từ hiện tượng cộng hưởng Plasmon bềmặt (surface plasmon resonance) do điện tử tự do trong hạt nano hấp thụ ánh sángchiếu vào Kim loại có nhiều điện tử tự do, các điện tử tự do này sẽ dao động dưới tácdụng của điện từ trường bên ngoài như ánh sáng Thông thường các dao động bị dậptắt nhanh chóng bởi các sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh thể trong kim

loại khi quãng đường tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn kích thước Nhưng khi kíchthước của kim loại nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình thì hiện tượng dập tắt khôngcòn nữa mà điện tử sẽ dao động cộng hưởng với ánh sáng kích thích Do vậy, tính chấtquang của hạt nano được có được do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến từquá trình tương tác với bức xạ sóng điện từ Khi dao động như vậy, các điện tử sẽ phân

bố lại trong hạt nano làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành một lưỡng cực điện

Do vậy xuất hiện một tần số cộng hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng các yếu tố

về hình dáng, độ lớn của hạt nano và môi trường xung quanh là các yếu tố ảnh hưởngnhiều nhất Ngoài ra, mật độ hạt nano cũng ảnh hưởng đến tính chất quang Nếu mật

độ loãng thì có thể coi như gần đúng hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải tính đến ảnhhưởng của quá trình tương tác giữa các hạt

b Tính chất điện

Tính dẫn điện của kim loại rất tốt, hay điện trở của kim loại nhỏ nhờ vào mật độđiện tử tự do cao trong đó Đối với vật liệu khối, các lí luận về độ dẫn dựa trên cấutrúc vùng năng lượng của chất rắn Điện trở của kim loại đến từ sự tán xạ của điện tửlên các sai hỏng trong mạng tinh thể và tán xạ với dao động nhiệt của nút mạng

(phonon) Tập thể các điện tử chuyển động trong kim loại (dòng điện I) dưới tác dụng của điện trường (U) có liên hệ với nhau thông qua định luật Ohm: U = IR, trong đó R

là điện trở của kim loại Định luật Ohm cho thấy đường I-U là một đường tuyến tính.

Khi kích thước của vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử do giam hãm làm rời rạc hóa

cấu trúc vùng năng lượng Hệ quả của quá trình lượng tử hóa này đối với hạt nano là

I-U không còn tuyến tính nữa mà xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng chắn Coulomb

(Coulomb blockade) làm cho đường I-U bị nhảy bậc với giá trị mỗi bậc sai khác nhau một lượng e/2C cho U và e/RC cho I, với e là điện tích của điện tử, C và R là điện

dung và điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực

c Tính chất từ

Các kim loại quý như vàng, bạc, có tính nghịch từ ở trạng thái khối do sự bùtrừ cặp điện tử Khi vật liệu thu nhỏ kích thước thì sự bù trừ trên sẽ không toàn diệnnữa và vật liệu có từ tính tương đối mạnh Các kim loại có tính sắt từ ở trang thái khốinhư các kim loại chuyển tiếp sắt, cô ban, ni ken thì khi kích thước nhỏ sẽ phá vỡ trật tựsắt từ làm cho chúng chuyển sang trạng thái siêu thuận từ Vật liệu ở trạng thái siêuthuận từ có từ tính mạnh khi có từ trường và không có từ tính khi từ trường bị ngắt đi,

tức là từ dư và lực kháng từ hoàn toàn bằng không.

d Tính chất nhiệt

Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các

nguyên tử trong mạng tinh thể Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số cácnguyên tử lân cận nhất định có liên kết mạnh gọi là số phối vị Các nguyên tử trên bềmặt vật liệu sẽ có số phối vị nhỏ hơn số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nênchúng có thể dễ dàng tái sắp xếp để có thể ở trạng thái khác hơn Như vậy, nếu kích

thước của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm Ví dụ, hạt vàng 2 nm có Tm = 500°C, kích thước 6 nm có Tm = 950°C [20].

e Tính chất xúc tác

Do hạt nano có số lượng nguyên tử hoạt động trên bề mặt lớn hơn so với kimloại khối nên hạt nano sử dụng trong xúc tác sẽ tốt hơn so với các chất rắn thôngthường

Hạt nano có cấu trúc rất chặt chẽ về kích thước nguyên tử mà lượng lớn khácthường của các nguyên tử có trên bề mặt Có thể đánh giá sự tập trung này bởi côngthức:

Ps = 4N(-1/3)×100Trong đó:

Ps: tỉ số của số nguyên tử trên bề mặtN: Tổng số nguyên tử trong hạt vật liệuMột hạt nano với 13 nguyên tử ở cấu hình lớp vỏ ngoài thì có tới 12 nguyên tửtrên bề mặt và chỉ một ở phía trong Hạt nano bạc 3 nm có chứa khoảng 1000 nguyên

tử thì có 40% tổng số nguyên tử trên bề mặt Hạt có đường kính 150 nm chứa khoảng

107 nguyên tử thì có khoảng 1% nguyên tử trên bề mặt

Từ hiệu ứng bề mặt này, có sự thay đổi khả năng phản ứng của hạt nano từ hiệuứng giam cầm điện tử Từ sự thay đổi này trong cấu trúc điện tử có thể làm tăng hoạttính xúc tác một cách đặc biệt trong hạt nano mà khác rất nhiều so với hiệu ứng ở vậtliệu khối

Phổ quang học chỉ ra rằng cấu trúc điện tử của kim loại nhỏ hơn khoảng 5 nm

so với vật liệu khối Một lượng nhỏ các nguyên tử kéo theo kết quả của sự thành lậpcác dải electron với phạm vi của các electron hóa trị lớn hơn, và trong vùng nhỏ hơncủa dải hóa trị Sự biến đổi năng lượng và cấu trúc điện tử được phát ra bởi độ cong bề

mặt của hạt nano kim loại làm tăng độ co bóp của hàng rào so với vật liệu khối Hằng

số hàng rào nhỏ hơn là nguyên nhân làm thay đổi trung tâm của dải d tới những nănglượng cao hơn, làm tăng khả năng phản ứng của bề mặt chất bị hút bám

Có sự gia tăng một số cạnh và góc trong hàng rào kim loại và điều này có thểlàm cho phản ứng khác so với bề mặt phẳng của kim loại Sự gia tăng phản ứng tạinhững vị trí sắp xếp hụt của các hạt có thể rất lớn, nó quyết định một mức độ rất lớnhoạt tính xúc tác của vật liệu, mặc dù sự tập trung này là rất thấp

Những hạt nano của một dãy lớn của sự chuyển tiếp giữa kim loại và oxit kimloại đã được tìm thấy những hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào kích thước hạt, điều nàyđang được nghiên cứu mạnh mẽ Hình dạng, sự ổn định và sắp xếp của các hạt đã đượcchứng minh là có ảnh hưởng tới hoạt tính xúc tác và vì thế cũng là đề tài của nhiềunghiên cứu hiện nay Trong các ứng dụng cụ thể của hạt nano, hoạt tính xúc tác cầnđến một chất nền phù hợp để ổn định, bảo vệ, ngăn ngừa sự kết tụ và có thể thu hồi lại.Hiện nay có nhiều sự quan tâm trong việc tìm kiếm các phương pháp có hiệu quả đểchế tạo vật liệu xúc tác có hạt nano với các chất nền như các oxit vô cơ, nhôm, silica

và titan hay các polyme

1.2.4 Các phương pháp chế tạo hạt nano bạc

a Phương pháp ăn mòn laser: Phương pháp này sử dụng chùm tia laze với

bước sóng ngắn bắn lên vật liệu khối đặt trong dung dịch có chứa chất hoạt hóa bềmặt Các hạt nano được tạo thành với kích thước khoảng 10 nm và được bao phủbởi chất hoạt hóa bề mặt [23]

b Phương pháp khử hóa học: Phương pháp này sử dụng các tác nhân hóa học

để khử ion kim loại thành kim loại Để các hạt phân tán tốt trong dung môi mà không bịkết tụ thành đám, người ta sử dụng phương pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt các hạtnano có cùng điện tích và đẩy nhau hoặc dùng phương pháp bao bọc bằng chất hoạt hóa

bề mặt Các hạt nano tạo thành bằng phương pháp này có kích thước từ 10 nm đến 100nm

c Phương pháp khử vật lý: Phương pháp khử vật lý dùng các tác nhân vật lý

như điện tử, sóng điện từ năng lượng cao như tia gammma, tia tử ngoại, tia laser khửion kim loại thành kim loại Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý, có nhiều quá trìnhbiến đổi của dung môi và các phụ gia trong dung môi để sinh ra các gốc hóa học có tácdụng khử ion thành kim loại

d Phương pháp khử hóa lý: Đây là phương pháp trung gian giữa hóa học và

vật lý Nguyên lí là dùng phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano.Phương pháp điện phân thông thường chỉ có thể tạo được màng mỏng kim loại Trướckhi xảy ra sự hình thành màng, các nguyên tử kim loại sau khi được điện hóa sẽ tạo cáchạt nano bám lên điện cực âm Lúc này người ta tác dụng một xung siêu âm đồng bộvới xung điện phân thì hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện cực và đi vào dung dịch

e Phương pháp khử sinh học: Dùng vi khuẩn là các tác nhân khử ion kim loại.

Người ta cấy vi khuẩn MKY3 vào trong dung dịch có chứa ion bạc để thu được hạtnano bạc Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường và có thể tạo hạt với sốlượng lớn [9]

a Ứng dụng của nano bạc trong y học và sức khoẻ con người

Trong lĩnh vực y học, bạc nano được sử dụng rất phổ biến, không chỉ làm cácdung dịch có tính sát trùng rất cao trên cơ thể, người ta còn tìm ra phương pháp phủbạc nano lên các dụng cụ y tế để vô trùng tuyệt đối, nhất là các thiết bị hoạt động bêntrong cơ thể khi mổ nội soi, tim, phổi, làm khớp xương nhân tạo, những bộ phận giả Gần đây, người ta phát hiện việc dùng nano bạc như một chất kháng sinh thiên nhiên

có nhiều ưu điểm so với chất kháng sinh tổng hợp Thứ nhất, các kháng sinh tổng hợpthường có hiệu ứng phụ là diệt cả những enzym và vi sinh vật có ích trong cơ thể nên

sau khi dùng chúng thường làm cơ thể thiếu vitamin và có thể gây tiêu chảy Bạc tránhđược hiện tượng này vì bạc diệt vi trùng có hại nhưng không đụng đến các tế bào và vikhuẩn có ích Bạc còn diệt được nhiều virus mà kháng sinh tổng hợp không làmđược Thứ hai sau một thời gian sử dụng kháng sinh tổng hợp, nhiều vi sinh vật gâybệnh sống sót, và qua vài đời, ở chúng xuất hiện tính đề kháng với các loại kháng sinh.Nhưng bạc diệt hoàn toàn mầm bệnh theo một cơ chế khác hẳn, can thiệp vào hoạtđộng sống của vi trùng gây hại để làm chết chúng nên chúng không thể tự thích nghi

để chống lại bạc

Một vài ứng dụng của bạc trong y học như:

+ Khẩu trang nano bạc: Được thiết kế với 3-4 lớp gồm 2 lớp vải, một lớp vậtliệu tẩm nano bạc và than hoạt tính ở giữa, loại khẩu trang này có khả năng diệt khuẩn,diệt virus, lọc không khí rất tốt Lớp vải tẩm nano bạc có chức năng diệt vi khuẩn,virus, nấm bị giữ lại trên khẩu trang đồng thời có tác dụng khử mùi

Hình 1.2 Khẩu trang nano bạc do viện môi trường sản xuất

+ Sản xuất thuốc chữa bệnh

Hình 1.3 Các dược phẩm sử dụng nano bạc

b Ứng dụng của nano bạc trong sản xuất hàng tiêu dùng

Ngày nay nano bạc được ứng dụng khá rộng rãi trong sản xuất hàng tiêu dùngnhờ vào các đặc điểm nổi bật sau:

 Vì nano bạc ở trạng thái keo, không phải dạng ion như thường gặp, mà tồn tại

ở dạng bạc nguyên tố nên không bị thất thoát trong khi chùi rửa Trong khi ứng dụngsản phẩm chỉ cần một phần bạc rất nhỏ để kháng khuẩn Khả năng kháng khuẩn có tácdụng suốt quá trình tồn tại của sản phẩm Trong khi nó lượng bạc nano có trong sảnphẩm không thể cao hơn định mức WHO đã đưa ra Hàm lượng nano bạc tiết ra ngoàidùng diệt khuẩn so ra thấp hơn định mức của WHO ở vào cấp lũy thừa nên rất an toànkhi sử dụng

 Sản phẩm có chứa Nano bạc được đưa vào sản phẩm qua qui trình nóng chảycủa nhựa, điều khiến sự thất thoát qua sự chà sát (vật lý) không thể xảy ra Mọi tácđộng chà sát bào mòn gây thất thoát ở cấp độ lớn hơn cấp nano

 Nano bạc ở dạng keo có tính chất làm ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm.Thí dụ sản phẩm trắng trong sẽ trở nên hơi có màu beige, trắng tự nhiên, hoặc màunhư rượu champagne Đối với các màu vàng, cam, xanh lợt vv thì không bị ảnhhưởng Có thể xảy ra hiện tượng màu cơ bản bị biến đổi, tuy nhiên không nhất thiếtphải xảy ra hiện tượng này Bù lại sản phẩm sẽ không bị vàng ố, tức là không có sựthay đổi màu qua ánh sáng hoặc qua các qui trình giặt giũ

Hình 1.4 Sản phẩm hàng tiêu dùng ứng dụng nano bạc

c Ứng dụng của hạt nano bạc trong xúc tác

Nano bạc với diện tích bề mặt lớn và năng lượng bề mặt cao rất hữu ích choviệc làm xúc tác Khi được làm xúc tác thì các hạt nano được phủ lên các chất mangnhư silica phẳng,… chúng có tác dụng giữ cho các hạt nano bạc bám trên các chấtmang Đồng thời, có thể làm tăng độ bền, tăng tính chất xúc tác, bảo vệ chất xúc táckhỏi quá nhiệt cũng như kết khối cục bộ giúp kéo dài thời gian hoạt động của chất xúctác Ngoài ra, hoạt tính xúc tác có thể điều khiển bằng kích thước của các hạt nano bạcdùng làm xúc tác

Xúc tác nano bạc được ứng dụng trong việc oxi hóa các hợp chất hữu cơ,chuyển hóa ethylen thành ethylen oxit [20], [16] dùng cho các phản ứng khử các hợpchất nitro, làm chất phụ gia cải tiến khả năng xử lý NO và khí CO của xúc tác FCC.Ngoài ra, xúc tác nano bạc còn dùng làm xúc tác trong phản ứng khử thuốc nhuộm

bằng NaBH4.

d Ứng dụng của bạc nano trong lĩnh vực may mặc

Hiện nay, người ta đã có thể cố định các hạt nano bạc vào mọi loại vải, từpolyester, bông cho tới lụa Khi đó, hạt nano tạo ra các bướu tí hon trên mặt vải và lớpphủ polymer làm bướu vĩnh viễn bám vào vải Khi vải tiếp xúc với nước, chẳng hạndưới trời mưa, chất bẩn sẽ tự cuốn trôi dễ dàng Chính vì vậy nano bạc đã và đangđược ứng dụng trong ngành công nghiệp dệt và quần áo, nhằm tạo ra các loại vải cótính năng tự khử trùng

Hình 1.5 Tất làm bằng sợi nilon có pha nano bạc

e Ứng dụng của bạc nano - hoạt tính diệt khuẩn

Vật liệu bạc nano vừa kết hợp được những tính chất ưu việt của vật liệu nano,vừa kết hợp được những tính chất quý báu của Ag kim loại nên có rất nhiều ứng dụngquan trọng và thú vị, một ứng dụng quan trọng của bạc nano đó là hoạt tính diệt khuẩncủa nó

Đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu giải thích hoạt tính diệt khuẩn củabạc Tuy nhiên cơ chế chính xác của bạc và ion Ag+ tấn công vào vi sinh vật như thếnào thì không thực sự rõ ràng Hiện nay, các nhà khoa học đưa ra 3 giả thiết về cơ chếdiệt khuẩn này:

- Sau khi Ag+ tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ

đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrin – SH của phân tử enzymchuyển hóa oxy và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vikhuẩn

Hình 1.6 Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn

- Ag+ ngăn cản quá trình hô hấp của các vi sinh vật, virus do Ag+ có khả năng

ức chế các enzim tham gia vào quá trình hô hấp như xitocrom, oxidaza, các muối củasucxinat dehydrogenaza…

- Ag+ tấn công vào các AND của tế bào vi khuẩn, phá huỷ các mạch nucleotitbằng cách chuyển chỗ, làm đảo lộn các liên kết hidro giữa các nhóm purin và cácnhóm pyrimidin liền kề nhau

Tuy là chất độc đối với các loài vi khuẩn, virus nhưng Ag lại không độc hại vớicác tế bào sống của cơ thể con người và động thưc vật Chính vì vậy mà Ag là một vậtliệu kháng khuẩn lý tưởng [17], [22]

Hình 1.7 Hình minh họa hạt nano bạc tấn công và phá vỡ tế bào vi khuẩn

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY ỔI

1.3.1 Đặc điểm chung của cây ổi

- Tên khoa học: Psidium guajava.

- Tên gọi khác: Phan thạch lựu, kê thỉ quả.

Ở Việt Nam cây ổi thường (Psidium guajava) được nhập vào trồng từ lúc nào

không rõ và nó được phát triển trên khắp cả nước từ đồng bằng ven biển cho đến vùngnúi có độ cao khoảng 1500 m trở xuống

Cây ổi là loài cây tiểu mộc, sống lâu năm, có thể đến 60-70 năm

- Thân: Thân phân cành nhiều, cao 4-6 m, cao nhất 10 m, đường kính thân tối

đa 30 cm Thân nhẵn nhụi rất ít bị sâu đục, vỏ già có thể tróc ra từng mảng phía dướilại có một lượt vỏ mới cũng nhẵn, màu xám, hơi xanh

- Lá: Lá đơn, mọc đối, không có lá kèm Phiến lá hình bầu dục, gốc thuôn tròn,

đầu có lông gai hoặc lõm, dài 11-16 cm, rộng 5-7 m, mặt trên màu xanh đậm hơn mặtdưới

- Hoa: Hoa to, lưỡng tính, mọc từng chùm 2, 3 chiếc, ít khi ở đầu cành mà

thường ở nách lá Khi hoa nở tách ra thành 4-5 thùy không đều, màu xanh ở mặtngoài, mặt trong màu trắng, tiền khai van

- Quả: Quả hình tròn, hình trứng hay hình quả lê, dài 3-10 cm tùy theo giống.

Vỏ quả còn non màu xanh, khi chín chuyển sang màu vàng, thịt vỏ quả màu trắng,vàng hay ửng đỏ Ruột trắng, vàng hay đỏ Trong ruột quả có nhiều hạt được bao trongkhối thị xốp Quả chín có vị chua ngọt hay ngọt và có mùi thơm đặc trưng

- Hạt: Hạt nhiều, màu vàng nâu hình đa giác, có vỏ cứng và nằm trong khối thịt

quả màu trắng, hồng, đỏ vàng

Hình 1.9 Hoa ổi và quả ổi

Ổi là cây ăn quả phổ biến, được trồng hầu như khắp các địa phương, cả vùngđồng bằng lẫn ở miền núi Đây là loài cây ưa sáng, sinh trưởng phát triển tốt trongvùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới

1.3.2 Thành phần hóa học

Trong lá ổi có chứa 10 phần trăm tanin cùng các thành phần tương tự và0,3 % tinh dầu (chủ yếu là caryophyllene, β-bisabolene, ngoài ra có aromadendrene, β-selinene, nerolidiol, oxit caryophyllene và Sel-11-en-4a-ol và eugenol), và cũng có thể

có tecpen (axit oleanolic, axit ursolic)

Vỏ cây chứa 25-30% tanin

Quả ổi giàu chất xơ, vitamin A và C, axit folic, và các khoáng chất dinhdưỡng, kali, đồng và mangan Có ít calo hồ sơ cá nhân của chất dinh dưỡng cần thiết,

quả cây ổi (P guajava ) chứa lượng vitamin C gấp 4 lần so với quả cam.