Nghiên cứu, chế tạo màng mỏng kim loại được chức năng hóa nhằm ứng dụng làm cảm biến sinh học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LÊ NGỌC ANH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÀNG MỎNG KIM LOẠI ĐƢỢC CHỨC NĂNG HÓA NHẰM ỨNG DỤNG LÀM CẢM BIẾN SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LÊ NGỌC ANH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÀNG MỎNG KIM LOẠI ĐƢỢC CHỨC NĂNG HÓA NHẰM ỨNG DỤNG LÀM CẢM BIẾN SINH HỌC Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60040104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VIỆT TUYÊN Hà Nội 2015 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Việt Tuyên TS Nguyễn Hoàng Nam Trong suốt trình học tập, nghiên cứu, thầy tận tình bảo giúp em định hướng để hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy Lưu Mạnh Quỳnh trực tiếp hướng dẫn đưa ý kiến đóng góp quý báu giúp em hoàn thành luận văn Tôi xin cảm ơn hỗ trợ nhiệt tình sinh viên Nguyễn Quang Lộc trình làm thực nghiệm Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy, anh, chị Trường Đại học Khoa học tự nhiên nói chung Trung tâm Khoa học vật liệu nói riêng giúp đỡ suốt trình học tập thực đề tài Luận văn thực hoàn thành phòng thí nghiệm Trung tâm Khoa học vật liệu trường Đại học Khoa học tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội Em xin cảm ơn Ban giám đốc trung tâm Khoa học Vật liệu tạo điều kiện sở vật chất, trang thiết bị để em hoàn thành luận văn Trong luận văn có sử dụng thiết bị kính hiển vi trường tối Trung tâm Khoa học vật liệu- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, hỗ trợ dự án Công nghệ nano ứng dụng- Đại học Quốc gia Hà Nội Sau cùng, cổ vũ, động viên tạo điều kiện thuận lợi từ gia đình, người thân động lực to lớn giúp hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Học viên Lê Ngọc Anh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH VẼ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………….1 1.1 Hiện tượng Plasmon bề mặt …….1 1.2 Màng nano vàng ứng dụng…………………………………………… 1.2.1 Cộng hưởng Plasmon bề mặt…………………………………………….3 1.2.2 Điện cực dẫn khả liên kết với nhóm –SH……………………….5 1.2.3 Tăng cường tín hiệu Raman…………………………………………… 1.3 Các phương pháp chế tạo 1.3.1.Phương pháp Lắng đọng chùm điện tử………………………………… 1.3.2.Phương pháp phún xạ- Sputtering……………………………………….10 1.3.3.Phương pháp điện hóa………………………………………………… 11 1.3.4.Phương pháp lắng đọng hóa học……………………………………… 12 1.4 Mục tiêu luận văn 15 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHÉP ĐO KHẢO SÁT……………16 2.1 Các bước tiến hành thí nghiệm 16 2.1.1 Hóa chất thí nghiệm…………………………………………………….16 2.1.2.Chế tạo màng vàng………………………………………………………17 2.2 Các yếu tố khảo sát 20 2.2.1 Khảo sát hình thành màng vàng đế lamen………………………20 2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhóm hydroxyl ( –OH)…………………21 2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu suất phản ứng APTES với bề mặt lamen…………………………………………………………………… 21 2.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch mầm………………… 22 2.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng pH dung dịch mầm đến trình hấp thụ hạt mầm……………………………………………………………………… 22 2.2.6 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian ngâm mầm………………………23 2.3.Các phép đo khảo sát 23 2.3.1 Khảo sát cấu trúc màng nano vàng- Phép đo nhiễu xạ tia X………… 23 2.3.2 Phép đo phổ hấp thụ…………………………………………………….24 2.3.3 Khảo sát hình thái mẫu màng vàng- Kính hiển vi điện tử quét SEM (Scaning Electron Microscope)……………………………………………… 24 2.3.4 Phép đo hiển vi trường tối………………………………………………25 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………………….26 3.1 Chế tạo màng nano vàng 26 3.1.1 Khảo sát cấu trúc màng nano vàng…………………………………… 26 3.1.2.Khảo sát hình thái màng nano vàng…………………………………27 3.1.3.Khảo sát mật độ hạt nano vàng đế lamen………………………… 28 3.1.3.Phổ hấp thụ mẫu màng nano vàng………………………………… 28 3.2 Khảo sát độ lặp lại mẫu chế tạo điều kiện 29 3.3 Ảnh hưởng nhóm hydroxyl (-OH) 31 3.4 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất phản ứng APTES với bề mặt lamen 32 3.5 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch HAuCl4 tạo mầm 33 3.6 Ảnh hưởng pH dung dịch mầm đến trình hấp thụ hạt mầm 35 3.7 Ảnh hưởng thời gian ngâm vàng 37 KẾT LUẬN……………………………………………………………………… 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 43 MỤC LỤC HÌNH VẼ Tên hình Hình 1.1.Sự tạo thành dao động Plasmon bề mặt hạt nano Trang kim loại Hình 1.2 Phổ hấp thụ plasmon bề mặt hạt nano vàng Hình 1.3 Mô hình cảm biến sinh học nghiên cứu tương tác protein – kháng thể BSA (huyết thanh) anti BSA sử dụng màng nano vàng Hình 1.4 Sự dịch đỉnh hấp thụ cộng hưởng Plasmon cấu trúc cảm biến nhận biết BSA/anti BSA độ dày lớp EMA thay đổi theo thời gian Hình 1.5 Mô hình cảm biến xác định nồng độ DNA, trước DNA bắt cặp (a) sau bắt cặp (b) Hình 1.6.Sự thay đổi tín hiệu đầu theo nồng độ DNA khác cảm biến Hình 1.7.Mô hình màng nano vàng ứng dụng tán xạ Raman nhằm xác định nồng độ protein p53 EGFR Hình 1.8 Phổ Raman 4-ATP/ p53 (a) 6-MP/ EGFR (b) Hình 1.9 Ảnh hưởng nồng độ protein phổ Raman 4ATP Hình 1.10 Ảnh SEM màng nano vàng xốp chế tạo phương 10 pháp phún xạ - sputtering trước ủ (A) sau ủ nhiệt (B) Hình 1.11 Quy trình chế tạo màng vàng phương pháp điện hóa 11 Hình 1.12 Sơ đồ tạo màng vàng 13 Hình 2.1 Quy trình chế tạo màng nano vàng 17 Hình 2.2 Sơ đồ tạo nhóm –OH bề mặt đế lamen 18 Hình 2.3 Sơ đồ chức hóa đế lamen dung dịch APTES 18 Hình 2.4 Sơ đồ tạo mầm vàng đế lamen chức hóa 19 Hình 2.5 Sơ đồ trình phát triển hạt mầm vàng tạo màng nano 20 vàng Hình 2.6 Thiết bị đo nhiễu xạ tia X Khoa Vật lý- 24 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hình 2.7 Thiết bị Shimadzu UV-24500 Trung tâm Khoa học vật 24 liệu- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- ĐHQGH Hình 2.8 Kính hiển vi điện tử quét S-4800 Viện vệ sinh dịch tễ 25 Trung Ương Hình 2.9 Kính hiển vi trường tối AXIO- A1 Zeiss Trung tâm Khoa 25 học vật liệu- Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hình 3.1 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu màng nano vàng M0 chế tạo với nồng 26 độ HAuCl4= 1mM, pH (APTES)= 9, pH (mầm vàng)=8, thời gian ngâm= 2h Hình 3.2 Ảnh SEM màng nano vàng M0 chế tạo với nồng độ HAuCl4= 27 1mM, pH (APTES)= 9, pH (mầm vàng)=8, thời gian ngâm= 2h Hình 3.3.Biểu đồ phân bố kích thước hạt nano vàng mẫu M0 27 Hình 3.4 Ảnh hiển vi trường tối mẫu màng nano vàng M0 28 Hình 3.5 Phổ hấp thụ mẫu màng nano vàng M0 30 Hình 3.6 Phổ hấp thụ mẫu màng nano vàng ngâm với dung dịch 31 KOH 1M Hình 3.7 Phổ hấp thụ ảnh hiển vi trường tối mẫu màng Au 33 đế lamen có (m1) không (m2) thực trình ngâm dung dịch KOH 1M Hình 3.8 Hấp thụ mẫu màng vàng với giá trị pH dung dịch 35 APTES khác Hình 3.9 Phổ hấp thụ mẫu màng vàng với nồng độ dung 36 dịch HAuCl4 tạo mầm khác Hình 3.10 Phổ hấp thụ mẫu màng vàng thay đổi giá trị pH dung 37 dịch mầm Hình 3.11 Ảnh hiển vi trường tối mẫu màng vàng 37 thay đổi giá trị pH dung dịch mầm Hình 3.12 Ảnh hưởng giá trị pH dung dịch mầm vàng lên điện tích 38 bề mặt Hình 3.13 Ảnh hưởng giá trị pH lên điện tích bề mặt NH3+ 38 AuHình 3.14 Phổ hấp thụ mẫu màng Au chế tạo với thời 39 gian ngâm mầm khác (a) đường fit hàm (b) Hình 3.15 Vị trí đỉnh hấp thụ mẫu thay đổi theo thời gian 40 Hình 3.16.Ảnh kính hiển vi trường tối màng Au hình thành đế 41 lamen MỤC LỤC BẢNG BIỂU Tên bảng biểu Trang Bảng 2.1 Hóa chất thí nghiệm 17 Bảng 2.2 Thông số chế tạo mẫu M0 20 Bảng 3.2 Kết hấp thụ mẫu màng vàng chế tạo điều 31 kiện Bảng 3.3 Kết hấp thụ mẫu màng vàng thay đổi nồng độ dung dịch HAuCl4 tạo mầm 35 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Sau phản ứng tạo SiO(OH)2, tức –OH đính kết đế Do vậy, khả thay thể nhóm NH2 cao hẳn, dẫn đến khả hình thành màng vàng tăng cao 3.4 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất phản ứng APTES với bề mặt lamen Việc hình thành màng nano vàng phụ thuộc nhiều vào giá trị pH dung dịch chức hóa Trên Hình 3.8 độ hấp thụ mẫu màng vàng loạt mẫu chế tạo điều kiện, thay đổi giá trị pH dung dịch APTES Hình 3.8 Hấp thụ mẫu màng vàng với giá trị pH dung dịch APTES khác Ta thấy rõ ảnh hưởng đáng kể giá trị pH dung dịch APTES lên bề mặt đế lamen Khi pH tăng từ đến độ hấp thụ 540 nm (ứng với đỉnh hấp thụ hạt nano vàng) tăng theo, pH đạt tới 10, độ hấp thụ bắt đầu giảm mạnh rõ rệt Điều ứng với việc lượng nano vàng đính đế tăng pH tăng đạt cực đại giá trị pH = 32 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh APTES phân tử alkoxide Silic Các phân tử APTES sau đưa vào dung dịch xảy phản ứng thủy phân ngưng tụ với nhóm -OH bề mặt lamen Sau phản ứng tạo nhóm chức amine bề mặt đế: Si-OH + (C2H5-O)3- Si-(CH2)3-NH2 Si-O-Si-(CH2)3- NH2 + C2H5OH Ở pH cao, tức môi trường kiềm hơn, liên kết Si-OH bền nên lượng Si-O-Si-(CH2)3- NH2 hình thành ít, nói cách khác phản ứng nghịch xảy ra, hiệu suất tạo màng thấp Ở pH thấp, liên kết Si-OH không bền, dễ bị đứt gãy để Si liên kết với nhóm chức APTES, phản ứng xảy theo chiều thuận Khi khả hình thành liên kết =Si-O-Si-(CH2)3- NH2 cao bền, dẫn tới khả mầm vàng đính kết vào gốc - NH2 cao Nhưng pH thấp liên kết SiO(OH) bề mặt để lamen không bền Chính điều lại làm giảm số lượng APTES bám bề mặt đế lamen Điều có nghĩa phải tồn giá trị pH phù hợp mà số liên kết =Si-O-Si-(CH2)3- NH2 có bề mặt đế lamen lớn Như pH dung dịch APTES đạt giá trị độ hấp thụ bước sóng 540 nm mẫu màng vàng cao 3.5 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch HAuCl4 tạo mầm Hình 3.9 phổ hấp thụ mẫu màng Au với nồng độ khác Dễ nhận thấy cường độ hấp thụ mẫu tăng dần nồng độ dung dịch HAuCl4 tăng từ 0,5 mM đến mM Khi nồng độ dung dịch HAuCl4 vượt 1mM hòa tan dung dịch CTAB 0,1M, khảo sát tới nồng độ dung dịch HAuCl4 1mM 33 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 3.9 Phổ hấp thụ mẫu màng vàng với nồng độ dung dịch HAuCl4 tạo mầm khác Nồng dộ dung Vị trí đỉnh dịch HAuCl4 hấp thụ Cƣờng độ hấp thụ Nồng độ hạt nano vàng/ đơn vị diện tích 0,5 mM 530 nm 0,013 8,85 hạt /µm2 0,75 mM 530 nm 0,019 12,9 hạt/ µm2 mM 530 nm 0,024 16,3 hạt/ µm2 Bảng 3.2 Kết hấp thụ mẫu màng vàng thay đổi nồng độ dung dịch HAuCl4 tạo mầm Như vậy, nồng độ tăng số lượng hạt vàng lắng đọng đơn vị diện tích tăng theo Kết phù hợp với số nghiên cứu trước đó, nồng độ HAuCl4 ảnh hưởng đáng kể tới khả hình thành hạt mầm vàng [5,23] 34 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Kết cho thấy rõ phụ thuộc theo tỷ lệ thuận hiệu suất tạo màng vàng đế lamen vào nồng độ dung dịch HAuCl4 tạo mầm 3.6 Ảnh hƣởng pH dung dịch mầm đến trình hấp thụ hạt mầm Trên Hình 3.10 kết hấp thụ mẫu chế tạo theo điều kiện sau: pH Thời gian ngâm (APTES) mầm 90 phút Nồng độ mầm pH mầm mM Thay đổi, pH = 5,6,7,8,9,10 Hình 3.10 Phổ hấp thụ mẫu màng vàng thay đổi giá trị pH dung dịch mầm Ta thấy pH dung dịch mầm tăng dần từ đến độ hấp thụ tăng theo Tại pH = 8, độ hấp thụ đạt giá trị lớn nhất, sau giảm dần pH tiếp tục tăng đến 10, 11 35 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 3.11 Ảnh hiển vi trường tối mẫu màng vàng thay đổi giá trị pH dung dịch mầm Kết tương quan quan sát kính hiển vi trường tối Hình 3.11 Khi pH =6, điểm sáng ít, tức hạt nano vàng bám dính đế chưa nhiều Khi pH = 8, số lượng điểm sáng tăng dần Tuy nhiên tăng tiếp giá trị pH lượng điểm sáng lại giảm dần Như vậy, pH = 8, số lượng hạt nano vàng đế đạt giá trị cực đại với mật độ dày đặc đồng Khi pH tiếp tục tăng điểm sáng dần tương ứng với lượng vàng bám đế giảm Như vậy, với kết thí nghiệm này, pH dung dịch mầm vàng đạt giá trị cho lượng vàng bám dính đế nhiều nhất, chất lượng màng đồng pH dung dịch mầm vàng đóng vai trò quan trọng trình phát triển lớp màng vàng Do liên kết Coulomb, NH3+ hút hạt vàng mang điện âm bề mặt, kéo theo thay đổi điện tích bề mặt Mặt khác, điện tích bề mặt vật liệu thay đổi phụ thuộc vào pH dung dịch mầm [9,24] 36 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Theo nhóm nghiên cứu Zhongshi Liang pH dung dịch mầm tăng điện tích bề mặt hạt nano vàng có xu hướng giảm dần Có thể thấy pH dung dịch mầm tăng từ 4,7 đến 9,01 điện tích bề mặt giảm từ -29,7mV xuống -44,1 mV [24] Điều mô tả Hình 3.13 Khi giá trị pH dung dịch mầm tăng điện bề mặt NH3+ tăng, điện bề mặt hạt vàng tích điện âm lại giảm Tuy nhiên, giá trị pH tồn điểm giao điện bề mặt NH3+ Au-, cho lực hút chúng lớn Hình 3.13 [24] Nghiên cứu cho pH dung dịch mầm khoảng số lượng hạt nano vàng bám lên bề mặt đế thủy tinh nhiều 3.7 Ảnh hƣởng thời gian ngâm vàng Trong trình này, khảo sát yếu tố thời gian ngâm mầm vàng Các kết đo hấp thụ hiển vi trường tối trình bày Hình 3.14 3.16 37 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 3.14 Phổ hấp thụ mẫu màng vàng thay đổi theo thời gian Nhìn phổ hấp thụ ta thấy, từ phút đến 90 phút, độ hấp thụ mẫu màng vàng tăng dần Tại thời điểm 150 phút 180 phút, độ hấp thụ gần Do tương tác tĩnh điện hạt mầm vàng đế Silica theo thời gian.Các hạt mầm đế Silica mang điện tích âm NH2 tích điện dương [24] Ban đầu, tương tác yếu nên hạt mầm bám dính đế lamen Khi thời gian ngâm mầm tăng, hạt mầm bám dính nhiều dẫn đến độ hấp thụ tăng dần Theo thời gian, phổ hấp thụ mẫu có dịch đỉnh Tại thời điểm phút, đỉnh phổ hấp thụ vị trí 527 nm Từ 15 phút đến 90 phút, đỉnh phổ dịch phía bước sóng dài, khoảng thời gian ghi nhận bất ổn định vị trí đỉnh phổ Sau đó, từ 120 đến 180 phút, đỉnh hấp thụ ổn định vị trí 540 nm Sự dịch đỉnh hình 3.15 38 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 3.15 Vị trí đỉnh hấp thụ mẫu thay đổi theo thời gian Sự thay đổi theo Christopher J Ward nguyên nhân sau [12]: Trong trình ngâm mầm có phát triển kích thước hạt mầm theo thời gian dẫn đến dịch đỉnh phổ Cũng theo nghiên cứu [12] thay đổi kích thước mầm khoảng thời gian phút đến 120 phút bất ổn định Ban đầu khoảng thời gian từ đến 60 phút có tăng trưởng kích thước hạt Sau đó, kích thước lại giảm, từ vị trí 120 phút đến 180 phút, kích thước hạt ổn định Chúng tiến hành khảo sát mật độ mẫu màng vàng thay đổi thời gian ngâm mầm qua kính hiển vi trường tối Hình 3.16 39 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 3.16.Ảnh kính hiển vi trường tối màng Au hình thành đế lamen Kết cho thấy mật độ điểm sáng hạt nano Au tăng lên đáng kể theo thời gian từ phút đến 120 phút, điều chứng tỏ số lượng hạt mầm bám vào lamen tăng Từ thời điểm 120 phút, hạt mầm Au bắt đầu bám dính với mật độ cao đồng Như vậy, thời gian ngâm mầm có ảnh hưởng đáng kể tới khả hấp thụ màng vàng \ 40 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh KẾT LUẬN Trong trình thực luận văn thạc sỹ chuyên ngành Vật lý chất rắn trường Đại học Khoa học Tự nhiên, luận văn hoàn thành số nội dung khoa học sau:  Tìm hiểu ứng dụng màng nano vàng phương pháp chế tạo, từ xây dựng quy trình chế tạo màng vàng đế lamen phương pháp hóa học  Chế tạo thành công màng nano vàng đế lamen từ hạt mầm vàng Trong điều kiện chế tạo, độ lặp lại mẫu cao  Nghiên cứu, khảo sát số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất tạo màng vàng nhằm tối ưu hóa quy trình chế tạo,cụ thể sau:  Ảnh hưởng nhóm OH sử dụng dung dịch KOH 1M để ăn mòn đế: Việc sử dụng dung dịch KOH 1M trước chức hóa cho hiệu suất tạo màng vàng tốt việc không sử dụng  Ảnh hưởng pH dung dịch APTES: pH dung dịch APTES đạt giá trị chất lượng màng vàng tốt nhất, độ đồng cao hẳn so với giá trị pH khác  Ảnh hưởng pH dung dịch mầm vàng: pH dung dịch mầm đạt giá trị độ hấp thụ màng tốt, độ đồng chất lượng ổn định  Thời gian ngâm dung dịch mầm vàng 120 phút cho chất lượng màng tốt  Ảnh hưởng nồng độ dung dịch mầm: Nồng độ dung dịch mầm mM tốt việc hình hành màng vàng Một số kết bước đầu tiền đề, định hướng cho nghiên cứu màng nano vàng chức hóa, mở triển vọng ứng dụng rộng rãi làm cảm biến sinh học ứng dụng y sinh 41 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Trong giới hạn luận văn này, nghiên cứu nhiều vấn đề cần nghiên cứu tiếp tục tiến hành khảo sát: - Nghiên cứu, chế tạo màng nano vàng việc thay nhóm chức NH2 nhóm SH - Khảo sát yếu tố khác ảnh hưởng tới hiệu suất tạo màng vàng nhiệt độ phản ứng, nồng độ CTAB 42 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Văn Khá (2014), “Nghiên cứu chế tạo tính chất vật lý màng mỏng kim loại vàng (Au) kích thước nanomet phương pháp hóa học‟‟, luận văn thạc sỹ vật liệu linh kiện nano, Trường Đại học Công nghệ- Đại học Quốc Gia Hà Nội Lê Thị Tuyết Ngân (2012), “Nghiên cứu, chế tạo tính chất quang hạt cầu cấu trúc lõi/vỏ: Silica/Vàng”, luận văn thạc sỹ, Viện Vật lý- Viện Hàn Lâm Khoa Học & Công Nghệ Việt Nam Tiếng Anh Alena Reznickova, Zdenka Novotna, Nikola Slepickova Kasalkova,(2013),”Gold nanoparticles deposited on glass: physicochemical characterization and cytocompatibility”, Nanoscale Res Lett, 10.1186/1556-276X-8-252 Christian Pfeiffer, Christop Rehbock (2014),”Interaction of colloidal nanoparticles with their local environment: the (ionic) nano environment around nanoparticles is different from bulk and determines the physicochemical properties of the nanoparticles‟‟, The royal society publishing, doi: 10.1098/rsif.2013.0931 Christopher J Ward, Robert Tronnodorf, Alica S Eustes,et al , (2014), ‟‟SeedMediated Growth of Gold Nanorods: Limits of Length to Diameter Ratio Control‟‟, Journal of Nanomaterials, 765618 Colis, R T H, and P B Russell, (1976), „‟Lidar Measurements of particles and gases by elastic backscattering and differential absorption‟‟, Laser monitoring 43 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Erkin Seker, Michael L Reed, Matthew R.Begley (2009), “ Nanoporous Gold: Fabrication, Characterzitaion and Application”, Materials, 2(4), 2188-2215; doi:10.3390/ma2042188 8.Guoping Chen, Michiaki Takezawa, Naoki Kawazoe, Tetsuya Tateishi,‟‟Preparation of Cationic Gold Nanoparticles for Gene Delivery‟‟, (2008), The Open Biotechnology Journal, , 2, pp 152-156 9.James C.Y.Kah, Nopphawan Phonthammachai, Rachel C Y Wan, Jing Song,‟‟Synthesis of gold nanoshells based on the deposition precipitation process‟‟, Gold Bulletin 2008, 41(1), pp 23-36 10 Jain, P.K, Lee, K.S, Al-Sayed,et al,‟‟ Caculated Absorption anh scattering properties of gold nanoparticiles of different size, shape, and composition: applications in biological imaging and biomedicine‟‟, The Journal of Physical Chemistry B, 110 (14), pp 7238–7248 11 Jakub Siege, Olexiy Lyutakov, Vladimír Rybka et al,(2011),”Properties of gold nanostructures sputtered on glass”, Nanoscale Research Letters, doi:10.1186/1556-276X-6-96 12 John Watt, Bradley G.Hance, Recheal S Anderson,( 2015),‟‟Effect of Seed Age on Gold Nanorod Formation: A Microfluidic, Real-Time Investigation‟‟, Chem Mater , 27 (18), pp 6442–6449 13 Mathias Brust, Donald Bethell et al,( 1998),‟‟Self-Assembled Gold Nanoparticle Thin Films with Nonmetallic Optical and Electronic Properties‟‟, Langmuir, 14(19), pp 5425-5429 14 Mealling Tapp, Rick Sullivan, Patrick Dennis, Rajesh R Naik, Valeria T.Milam, ( 2015) ,‟‟Spectroscopic studies of nucleic acid additions during seed-mediated growth of gold nanoparticles‟‟, J Mater Res, 30(5), pp 666–676 44 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh 15 Minwoo Lee, Yoo-Lee Kang, Won-Yeop Rho, San Kyeong, Sinyoung Jeong, Cheolhwan Jeong,( 2015), ‟‟Preparation of plasmonic magnetic nanoparticles and their light scatteing properties‟‟, The Royal Society of Chemistry, 5, pp 21050-21053 16 Nguyen Ngoc Long, Le Van Vu, Chu Dinh Kiem, et al,( 2009), „‟Synthesis and optical properties of colloidal gold nanoparticles‟‟, Journal of Physics, Conference Series 187, 012026 doi:10.1088/1742-6596/187/1/012026 17 Pallavi Daggumati, Zimple Matharu, and Erkin Seker , (2015),‟‟Effect of * Nanoporous Gold Thin Film Morphology on Electrochemical DNA Sensing‟‟, Anal Chem, , 87 (16), pp 8149–8156 18 Peter Owens, Nigel Phillipson Jayakumar Perumal, “Sensing of p53 and EGFR Biomarker using high efficiency SERS substrates”, (2015), Journal Biosensors, 5, pp 664-677 19 R.A.Alvarez-Puebla,et al, (2005), „‟Surface-enhanced Raman scattering on nanoshells with tunable surface plasmon resonance‟‟, Langmuir, 21 (23), pp 10504–10508 20 Rakesk Singh Moieangthem, Yia Chung chang, (2011),‟‟Ellipsometry study on gold-nanoparticle-coated gold thin film for biosensing application‟‟, Biomed Opt Express, 2(9), pp 2569-2576 21 Sheng –Qing Zhu, Tong Zhang, et al, (2012), ‟‟Gold nanoparticle thin films fabricated by electrophoretic deposition method for highly sensitive SERS application”, Springer Science, 7:613 22 Ulrich Hohenester, Joachim Krenn,( 2005),” Surface plasmon resonances of single and coupled metallic nanoparticles: A boundary integral method approach “, Physical Review B 72, pp 195429 45 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh 23 Wolfgang Haiss, Nguyen T K Thanh, Jenny Aveyard,( 2007), ‟‟Determination of Size and Concentration of Gold Nanoparticles from UV-Vis Spectra‟‟, Analytical Chemistry, 79 (11), pp 4215–4221 24 Zhongshi Liang , Yun Liu , Sameul S Ng,et al,( 2011), ‟‟The effect of pH value on the formation of gold nanoshells‟‟, Journal of Nanoparticle Research, 13(8), pp 3301-3311 25 Zhichao Lou, Yanan Zhang, Xiaohong Zhang, Zhiwei,et al, (2014), ‟‟A Facile Approach to Monodisperse Au nanoparticles on Fe3O4 nanostructures with surface plasmon resonance amplification‟‟, nanotechnology, pp 2371-2378 46 Journal of nanoscience and [...]... tượng plasmon bề mặt cũng biến mất 1.2 Màng nano vàng và ứng dụng Màng nano vàng có rất nhiều ứng dụng trong khoa học kỹ thuật như làm cảm biến sinh học [14,16,18,20], điện cực [17]; ứng dụng trong việc sử dụng phương pháp đo Raman tăng cường bề mặt [18,19,21] Thông thường, trong các ứng dụng làm cảm biến sinh học, vàng được lắng đọng dưới dạng màng trên bề mặt của đế hoặc chất nền Màng vàng lúc này trở... vừa có tác dụng cố định các đầu thu sinh học để làm địa điểm cho các phản ứng tương tác giữa đầu thu sinh học và chất phân tích [16,20]; vừa có tác dụng làm điện cực [17] Dưới đây là một số ứng dụng thông qua các tính chất nổi bật của màng nano vàng 1.2.1 Cộng hƣởng Plasmon bề mặt Nhóm nghiên cứu của Rakesh Singh Moirangthem đã nghiên cứu và đưa ra mô hình cảm biến quang - sinh học ứng dụng màng nano... – được chế tạo bằng phương pháp hóa khử trước khi cho hấp phụ lên trên bề mặt của đế lamen đã được chức năng hóa Các nghiên cứu trước đó đã cho rằng sau khi chức năng hóa bởi nhóm chức –NH2 thì bề mặt lớp SiO2 sẽ tích điện dương [9] sẽ hút các hạt vàng có điện tích bề mặt âm [21] thông qua tương tác Coulomb Việc tạo lớp mầm vàng trên đế lamen đã được chức năng hóa ở bước 3 rất quan trọng Một số nghiên. .. 2.1 Hóa chất thí nghiệm 2.1.2 .Chế tạo màng vàng Quy trình tổng quát để chế tạo màng vàng như sau: Hình 2.1 Quy trình chế tạo màng nano vàng Nhiệm vụ của phần này là chế tạo được màng vàng trên đế lamen bằng phương pháp hóa học, quy trình tổng quát gồm 4 bước như sau: 17 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Bƣớc 1: Tạo nhóm –OH ưa nước trên bề mặt đế lamen Đế lamen sau khi được rửa sạch với nước cất và cồn được. .. liên kết với nhóm -SH Nhóm nghiên cứu Pallavi Daggumati tại Đại học California đã chế tạo cảm biến sinh học DNA nhờ sử dụng lớp màng vàng làm điện cực [17] Cảm biến xác định nồng độ DNA thông qua xác định tương tác DNA-Methylen Blue (MB) Tín hiệu đầu vào là các xung vuông, tín hiệu đầu ra là dòng điện Mô hình của cảm biến được mô tả như trong Hình 1.3 Đầu 5‟ của Au-p1 và Au-p2 được đính với nhóm thiol... này đưa ra quy trình tối ưu cho việc chế tạo màng vàng, định hướng ứng dụng trong cảm biến sinh học 15 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHÉP ĐO KHẢO SÁT 2.1 Các bƣớc tiến hành thí nghiệm 2.1.1 Hóa chất thí nghiệm Các hóa chất sử dụng trong thí nghiệm có sạch cao 99,99%, được nêu ra như trong bảng 2.1 Hóa chất/ Dụng cụ thí nghiệm Công thức hóa học Xuất xứ Đức Chloroauric acid (HAuCl4)... chùm điện tử Rakesh Singh Moirangthem [20], đã chế tạo thành công màng nano vàng bằng phương pháp lắng đọng chùm điện tử nhằm ứng dụng làm cảm biến sinh học phát hiện huyết thanh BSA 9 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Phương pháp này có thể điều khiển được độ dày của màng và cho chất lượng đồng đều nhờ điều khiển được các thông số chế tạo Tuy nhiên, nguyên liệu làm bia trong phương pháp này đắt tiền và đòi... 2015, nhóm nghiên cứu Pallavi Daggumati đã sử dụng phương pháp sputtering kết hợp với khử hóa học để chế tạo thành công màng vàng nano xốp trên đế thủy tinh [17] Đầu tiên một lớp màng vàng mỏng có độ dày 80 nm được phún xạ lên một lớp chrom Lớp màng này được coi là mầm để tiếp tục phún xạ thêm một lớp màng hỗn hợp Ag-Au có độ dày 600 nm Sau đó, phần Ag có trong màng hỗn hợp kể trên được loại bỏ bằng... hình này là ứng dụng của màng vàng nhằm xác định số lượng tương tác sinh học bằng cách xác định số lượng tương tác giữa huyết thanh bovine serum albumin (BSA) và anti-BSA – Kháng thể đặc hiệu để nhận biết BSA 3 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 1.3 Mô hình cảm biến sinh học nghiên cứu tương tác protein – kháng thể giữa BSA (huyết thanh) và anti BSA sử dụng màng nano vàng [20] Cấu tạo của cảm biến gồm... Phương trình phản ứng như sau[1]: =Si-OH + (C2H5-O)3- Si-(CH2)3-NH2 =Si-O-Si-(CH2)3- NH2 + C2H5OH Sơ đồ bước 2 như sau: Hình 2.3 Sơ đồ chức năng hóa đế lamen bằng dung dịch APTES 18 Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Bƣớc 3: Ngâm đế lamen đã được chức năng hóa ở Bước 2 trong dung dịch mầm vàng Hình 2.4 Sơ đồ tạo mầm vàng trên đế lamen đã được chức năng hóa Bước 3 chia làm hai bước nhỏ: chế tạo dung dịch chứa