Chế tạo và khảo sát các thông sô động học của các hạt nano vàng trong môi trường phức hợp

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Hoàng Văn Quế CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA CÁC HẠT NANO VÀNG TRONG MÔI TRƯỜNG PHỨC HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Thái Nguyên - 2019 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Hoàng Văn Quế CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA CÁC HẠT NANO VÀNG TRONG MÔI TRƯỜNG PHỨC HỢP Chuyên ngành: Quang học Mã số: 8840110 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Cán hướng dẫn khoa học: TS Vũ Xuân Hòa PGS.TS Trần Hồng Nhung Thái Nguyên - 2019 Học viên : Hoàng Văn Quế Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Xn Hòa PGS.TS Trần Hờng Nhung trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ban giám hiệu trường THPT Lê Văn Thịnh nơi công tác Ban giám hiệu trường Đại học khoa học- Đại 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 Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người đồng nghiệp động viên khích lệ tơi q trình thực đề tài nghiên cứu Mặc dù cố gắng để hồn thành đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót định Em mong đánh giá, nhận xét đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn đọc để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, 12 tháng năm 2019 Học viên HOÀNG VĂN QUẾ Học viên : Hoàng Văn Quế Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Mục đích nghiên cứu Vai trò tính cấp thiết đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hạt nano vàng 1.1.1 Tính chất quang hạt nano vàng 1.1.2 Một số phương pháp chế tạo hạt nano vàng 1.1.3 Một số ứng dụng hạt nano vàng .6 1.2 Chuyển động dịch chuyển ngẫu nhiên (Brown) 1.3 Phương pháp theo dõi đơn hạt 10 1.3.1 Sự phát triển SPT 11 1.3.2.Thiết lập hệ quang học cho SPT không gian chiều (2D) chiều (3D) 13 1.3.3 Phân tích liệu 14 1.3.4 Kết luận 19 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO , KHẢO SÁT VÀ THEO DÕI HẠT NANO VÀNG 20 2.1 Chế tạo hạt nano vàng 20 2.2 Các phương pháp khảo sát 21 2.2.1 Kính hiển vi điện tử quét (SEM- Scanning Electron Microscope) 21 2.2.2 Phổ hấp thụ UV-Vis .23 2.2.3.Cấu tạo nguyên tắc hoạt động kính hiển vi quang học trường tối 25 Học viên : Hoàng Văn Quế Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên 2.3 Quy trình theo dõi đơn hạt nano vàng môi trường phức hợp 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Hình thái, kích thước phổ hấp thụ nano vàng dạng cầu 33 3.2 Các thông số động học hạt nano vàng môi trường phức hợp .34 3.2.1 Đánh giá độ nhớt môi trường nước+glycerol 34 3.2.2 Xác định hệ số khuếch tán (Dt)bằng phương pháp theo dõi đơn hạt 36 3.2.3 Quãng đường dịch chuyển trung bình 42 3.2.4 Vận tốc dịch chuyển trung bình 45 KẾT LUẬN 49 PHỤ LỤC 50 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .53 Học viên : Hoàng Văn Quế Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Hệ số nhớt môi trường hỗn hợp phụ thuộc vào lượng glycerol 35 Bảng 3.2: Bảng thống kê hệ số khuếch tán cho đơn hạt hỗn hợp nước +20% glycerol 37 Bảng 3.3a Hệ số khuếch tán D hạt nano vàng phụ thuộc vào lượng glycerol dung dịch (Giá trị D bảng *10-12 m2/s ) 41 Bảng 3.3b Hệ số khuếch tán trung bình hạt nano vàng phụ thuộc vào lượng glycerol dung dịch 42 Bảng 3.4a Quãng đường dịch chuyển trung bình hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%) 43 Bảng 3.4b Quãng đường dịch chuyển trung bình hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol 44 Bảng 3.5a Vận tốc dịch chuyển trung bình hạt nano vàng mơi trường hỗn hợp glycerol 45 Bảng 3.5b Vận tốc dịch chuyển trung bình hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol .45 Bảng 3.5c Vận tốc dịch chuyển trung bình nhiều hạt nano vàng mơi trường hỗn hợp glycerol 46 Bảng 3.6 Thống kê chung thơng số động học trung bình hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol khác 47 Học viên : Hoàng Văn Quế Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Ngun DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Màu cốc phụ thuộc vào vị trí chiếu ánh sáng Hình 1.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét hạt nano vàng dạng (A) Ảnh chụp dung dịch hạt nano vàng dạng có kích thước khác (B) Phổ dập tắt lasmon tương ứng (C) Hình 1.3 Sơ đồ minh họa SPT 13 Hình 1.4 Sơ đồ quang học khác cho SPT 2D 3D 14 Hình 1.5 Ước lượng vị trí hạt tính tốn xác vị trí 15 Hình 1.6 Liên kết vị trí xây dựng quỹ đạo hạt 16 Hình 1.7 Phân tích quỹ đạo đường cong MSD 18 Hình 2.1.Sơ đồ chế tạo hạt keo vàng phương pháp Turkevitch .20 Hình 2.2 Mơ hình phản ứng xảy phương pháp Turkevitch 21 Hình 2.3 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 22 Hình 2.4 Biểu diễn định luật Lamber-Beer .24 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hệ đo hấp thụ UV-Vis hai chùm tia 25 Hình 2.6 Sơ đồ ngun lý hoạt động kính hiển vi trường tối So sánh ảnh trường tối với ảnh trường sáng 26 Hình 2.7 Cấu hình quang học kính hiển vi trường tối phản xạ truyền qua sử dụng để quan sát hạt nano vàng 27 Hình 2.8 Sơ đồ minh họa quy trình theo dõi đơn hạt 28 Hình 2.9 Mở video theo dõi đơn hạt 29 Hình 2.10 Quan sát tất quỹ đạo đơn hạt ( khung bên phải phóng to để thấy rõ quỹ đạo dịch chuyển đơn hạt ) 30 Hình 2.11 Thơng tin quỹ đạo đơn hạt (trajectory 19) xuất từ thuật toán Mosaic không gian chiều 30 Học viên : Hoàng Văn Quế Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Hình 2.12 Quỹ đạo chuyển động đơn hạt theo thời gian Các tọa độ x y tạo thành điểm ảnh khung hình (frame)cho quỹ đạo hạt nano 31 Hình 3.1 a) Ảnh hạt nano vàng chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) b) Phổ hấp thụ plasmon hạt nano vàng tương ứng 33 Hình 3.2 Bình phương dịch chuyển trung bình đo đạc thực nghiệm cho hạt nano vàng (hạt số 1) có bán kính thủy động học Rh=14 nm 37 Hình 3.3 Bình phương dịch chuyển trung bình đo đạc thực nghiệm cho hạt nano vàng khác hỗn hợp nước +20% glycerol 38 Hình 3.4 Bình phương dịch chuyển trung bình đo đạc thực nghiệm khớp lý thuyết cho 12 hạt nano vàng nước +20% glycerol 39 Hình 3.5 Bình phương dịch chuyển trung bình đo đạc thực nghiệm cho hạt nano vàng mơi trường hỗn hợp nước có lượng glycerol khác nhau: a) 20%; b) 40%; c) 60%; d) 90% 40 Hình 3.6 a) Thực nghiệm xác định MSDR b) giá trị D suy từ hình a cho mơi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 90%) .42 Hình 3.7 Hình ảnh quỹ đạo hạt nano vàng ( hạt số 1)trong môi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%) 43 Hình 3.8 Qng đường dịch chuyển trung bình mơi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 90%) .44 Hình 3.9 Các giá trị vận tốc dịch chuyển trung bình cho mơi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 90%) 46 Học viên : Hoàng Văn Quế Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT STT Ký hiệu MSD Mean square displacement Bình phương dịch chuyển trung bình SPT Single Particle Tracking Phương pháp theo dõi đơn hạt PSF Disseminated function Hàm điểm lan tỏa SEM MSDR Tên đầy đủ Scanning Electron Microscope Tên tiếng Việt Kính hiển vi điện tử quét Squared average movement Bình phương dịch chuyển trung bình in 2-dimensional space khơng gian chiều D Diffusion coefficient Hệ số khuếch tán Average moving distance Quãng đường dịch chuyển trung bình Average movement speed Vận tốc dịch chuyển trung bình Học viên : Hoàng Văn Quế Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên LỜI MỞ ĐẦU Hiện công nghệ nano phát triển mạnh mẽ giới nói chung nước ta nói riêng Việc nghiên cứu trình động học hạt nano môi trường đặc biệt quan tâm từ mở nhiều ứng dụng môi trường giả sinh học sinh học, đặc biệt tế bào sống Trên giới nay, hướng nghiên cứu Sinh học Quang tử (Biophotonics) với việc gắn kết hạt nano với đối tượng sinh học phát triển rộng rãi hứa hẹn nhiều ứng dụng vào thực tiễn Do chất đánh dấu sở vật liệu nano với ưu điểm vượt trội so với chất đánh dấu cổ điển như: độ bền quang, độ tương phản cao bền môi trường sinh học Các ưu điểm chất đánh dấu nano tạo nhiều khả phát đích sinh học với độ nhạy cao điều kiện khác từ đơn phân tử ứng dụng thể người v.v Nhiều nghiên cứu giới tương tác hạt nano vàng phát quang chất đánh dấu huỳnh quang thực BRET-FRET nano particles, sử dụng kỹ thuật FRET hạt nano để phân tích protein [1], … Hiên nay, tương tác chất đánh dấu huỳnh quang tiếp tục nghiên cứu ứng dụng sinh học nghiên cứu cấu trúc DNA [2] v.v Công nghệ nano thay làm thay đổi sống nhờ vào khả can thiệp người kích thước nano mét, đó, vật liệu nano thể nhiều tính chất đặc biệt lý thú Một nhánh quan trọng công nghệ nano, lí sinh học nano, đó, vật liệu nano sử dụng để chẩn đoán điều trị bệnh Lí sinh học nano nghiên cứu mạnh mẽ nhờ vào khả ứng dụng linh hoạt hiệu vật liệu nano Tuy nhiên, việc hiểu biết theo dõi đơn hạt nano vàng chúng đánh dấu vào tế bào sinh học chưa có nhóm chuyên gia nghiên cứu sâu chi tiết Vấn đề mẻ đòi hỏi cần có nhiều đầu tư cơng sức vào Trong đề tài này, trước tiên nghiên cứu thông số động học (hệ số khuếch tán dịch chuyển, quãng đường dịch chuyển trung bình ,vận tốc dịch chuyển bán kính thủy động lực học) đơn hạt nano vàng dạng cầu môi trường phức hợp glycerol Đây môi trường giả sinh học (gần mơi trường sinh học), việc nghiên cứu thông số động học môi trường giúp cho có cách tiếp cận tốt việc Học viên: Hoàng Văn Quế Trang Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Bảng 3.3.b Hệ số khuếch tán trung bình hạt nano vàng phụ thuộc vào lượng glycerol dung dịch (m2/s) Số thứ tự Dung dịch chứa glycerol (%) Hệ số khuếch tán trung bình (m2/s) 20 9,12.10-13 30 7,16.10-13 40 7,12.10-13 50 5,73.10-13 60 5,57.10-13 70 3,45.10-13 90 2,18.10-13 Hình 3.6 a) Thực nghiệm xác định MSDR b) giá trị D suy từ hình a cho mơi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 90%) 3.2.3 Quãng đường dịch chuyển trung bình Quãng đường dịch chuyển khoảng thời gian thông số quan trọng cần quan tâm xem xét Quãng đường dịch chuyển xác định từ phương trình 3.7 r(t) =√𝑥 (𝑡 )+𝑦 (𝑡 ) Học viên: Hoàng Văn Quế (3.9) Trang 42 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Với 𝑥 (𝑡 ) 𝑦(𝑡 ) tọa độ xác định vị trí tâm hạt nano thời điểm t Chúng ta biết hạt chuyển động ngẫu nhiên Brown quỹ đạo thay đổi liên tục với quãng đường dịch chuyển thay đổi liên tục khoảng thời gian Δt=0,3s Từ phân tích phần mềm ImageJ/plugin/Mosaic cho phép dễ dàng xác định tọa độ nối điểm (thông qua ảnh) tương ứng Hình 3.7.Hình ảnh quỹ đạo hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%) Bằng phương pháp theo dõi đơn hạt nano trình bày trên, chúng tơi tìm kết đơn hạt có qng đường dịch chuyển trung bình theo (3.9) là: 6,46x10 -6 m Với hạt có kích thước khác mơi trường có khác độ dịch chuyển trung bình (bảng 3.4.a) Bảng 3.4.a Quãng đường dịch chuyển trung bình hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%) Hạt Quãng đường dịch chuyển trung Quãng đường dịch chuyển trung bình r(t) hạt (µm) bình r(t) hạt (µm) 6,46 7,99 6,93 6,06 8,13 Học viên: Hoàng Văn Quế 7,11 Trang 43 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Từ kết đối chiếu với hạt môi trường khác độ dịch chuyển hạt khác môi trường glycerol - nước (xem bảng 3.4.b hình 3.8) Như quãng đường dịch chuyển trung bình hạt nano vàng môi trường phức hợp phụ thuộc vào hệ số nhớt môi trường Bên cạnh yếu tố kích thước hạt, mật độ hạt ảnh hưởng đến quãng đường dịch chuyển trung bình Bảng 3.4.b Quãng đường dịch chuyển trung bình hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol Dung dịch chứa glycerol Quãng đường dịch chuyển trung bình r(t) (%) (µm) 20 6,13 30 4,43 40 5,28 50 5,02 60 5,19 70 3,95 90 1,49 Số thứ tự Hình 3.8 Qng đường dịch chuyển trung bình mơi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 90%) Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 44 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên 3.2.4 Vận tốc dịch chuyển trung bình Một thông số quan trọng mà quan tâm vận tốc dịch chuyển hạt nano vàng dạng cầu Dễ dàng tính tốn từ phương trình (3.9) suy 𝑣 (𝑡 ) = 𝑟(𝑡) 𝑡 = √𝑥 (𝑡)+𝑦 (𝑡) (3.10) 𝑡 Ta thu kết vận tốc dịch chuyển trung bình đơn hạt môi trường 20% Glycerol -nước tương tự mơi trường có tỉ lệ % glycerol khác Bảng 3.5 (a,b,c) Bảng 3.5.a Vận tốc dịch chuyển trung bình hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol Hạt Giá trị vận tốc trung bình Giá trị vận tốc trung bình v(t) đơn hạt (µm/s) (µm/s) 0,513 0,642 1,10 1,03 0,966 0,851 Bảng 3.5 b Vận tốc dịch chuyển trung bình hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol 20% Hạt µm/s 30% Hạt µm/s 40% Hạt µm/s 50% Hạt µm/s 60% Hạt µm/s 70% Hạt µm/s 90% Hạt µm/s 0,51 0,89 11 0,46 16 0,61 21 0,43 26 0,47 31 0,51 0,64 0,53 12 0,53 17 0,47 22 0,32 27 0,39 32 0,64 1,10 0,45 13 0,74 18 0,80 23 0,45 28 0,39 33 1,10 1,03 0,30 14 0,53 19 0,42 24 0,30 29 0,31 34 1,03 0,97 10 0,32 15 0,74 20 0,29 25 0,42 30 0,35 35 0,97 Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 45 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Bảng 3.5.c Vận tốc dịch chuyển trung bình nhiều hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol Số thứ tự Dung dịch chứa glycerol (%) Vận tốc dịch chuyển trung bình (µm/s) 20 0,569 30 0,494 40 0,471 50 0,454 60 0,432 70 0,478 90 0,240 Khi lượng glycerol tăng hệ số nhớt môi trường tăng, lực cản môi trường lên hạt tăng theo Do vận tốc dịch chuyển trung bình hạt giảm tỉ lệ % glycerol tăng lên nên tuân theo với lý thuyết Brown Xem hình 3.9 Hình 3.9 Các giá trị vận tốc dịch chuyển trung bình cho mơi trường hỗn hợp glycerol tương ứng (20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 90%) Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 46 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Ngun Trong q trình xử lí số liệu tính tốn chúng tơi thấy tỉ lệ 70% Glycerol vận tốc dịch chuyển trung bình có “khác biệt” không theo quy luật Điều xảy giải thích là: trình chuẩn bị dung dịch hỗn hợp nước +glycerol không đồng dẫn đến theo dõi kính hiển vi trường tối hạt theo dõi nằm vùng mật độ thưa nên chuyển động nhanh Mặc dù nhìn cách tổng thể vận tốc dịch chuyển trung bình hạt nano vàng phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ hỗn hợp sau kích thước hạt mật độ phân bố hạt Tóm lại, phương pháp theo dõi đơn hạt cách tiếp cận từ chuyển động Brown tác giả xác định cách đầy đủ thông số động học hạt mơi trường phức hợp glycerol- nước Đó là: hệ số khuếch tán , quãng đường dịch chuyển vận tốc dịch chuyển đơn hạt nano vàng môi trường phức hợp nước +glycerol Đây phương pháp đại dựa thiết bị kính hiển vi quang học trường tối cơng cụ tốn học xác phần mềm matlab để xử lý số liệu Bảng 3.6 Thống kê chung thơng số động học trung bình hạt nano vàng môi trường hỗn hợp glycerol khác Hệ số khuếch tán Quãng đường dịch Vận tốc dịch trung bình chuyển trung bình chuyển trung bình (m2/s) (µm) (µm/s) 20 9,12x10-13 6,13 0,569 30 7,16x10-13 4,43 0,494 40 7,12x10-13 5,28 0,471 50 5,73x10-13 5,02 0,454 60 5,57x10-13 5,19 0,432 70 3,45x10-13 3,95 0,478 90 2,18x10-13 1,49 0,240 Số thứ Glycerol tự (%) Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 47 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Như vậy, qua phân tích, theo dõi thống kê đơn hạt chuyển động môi trường mơi trường khác tác giả thấy Thứ nhất: Trong môi trường nano vàng nhỏ chuyển động nhanh, có hệ số khuếch tán lớn quãng đường dịch chuyển lớn Ngược lại, hạt có kích thước lớn chuyển động chậm hơn, có hệ số khuếch tán nhỏ quãng đường dịch chuyển nhỏ Thứ hai: Trong môi trường khác môi trường có hệ số nhớt nhỏ vận tốc trung bình, hệ số khuếch tán lớn quãng đường dịch chuyển lớn Mơi trường có hệ số nhớt lớn vận tốc trung bình nhỏ, hệ số khuếch tán nhỏ bán kính dịch chuyển nhỏ Các kết nghiên cứu hạt nano vàng dạng cầu có kích thước 15 nm, so sánh với kết nhóm David Lasne nghiên cứu hạt nano vàng có kích thước nm tế bào [30] Với phương pháp sử dụng để tham khảo cho ứng dụng công nghệ sinh học phân tử như; nghiên cứu động học phân tử protein màng tế bào hay phân tử protein tham gia vào trình kháng thuốc tế bào ung thư [31, 32] biến đổi gen Từ kết phân tích cơng bố này, chúng tơi đánh giá môi trường gần với môi trường sinh học (tế bào) mơi trường có 60% glycerol Ở mơi trường giá trị tham số động học phù hợp với môi trường sinh học kể Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 48 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên KẾT LUẬN Luận văn đạt số kết sau:  Chế tạo thành công hạt nano vàng dạng cầu phương pháp Turkevitch – Oxi hoá khử  Tính tốn thơng số động học như: hệ số khuếch tán, quãng đường dịch chuyển, vận tốc dịch chuyển đơn hạt theo môi trường nước-glycerol với tỷ lệ % khác  Qua phân tích cho hàng trăm đơn hạt tất môi trường hỗn hợp khác Kết rằng, đơn hạt có kích thước nhỏ linh động đơn hay “tự do” hạt có kích thước lớn Từ phân bố hệ số khuếch tán, quãng đường dịch chuyển, vận tốc dịch chuyển đơn hạt làm bộc lộ tính “khác biệt” mơi trường có hệ số nhớt khác Cụ thể, mơi trường có hệ số nhớt tăng hệ số khuếch tán bị giảm xuống Chính lý mà chúng ảnh hưởng đến tính chất động học hạt mơi trường Học viên: Hồng Văn Quế Trang 49 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên PHỤ LỤC Chương trình Matlab xử lí số liệu phương pháp theo dõi đơn hạt (ví dụ hạt 20% Glycerol+nước) clear all close all b=Imread('Au20Gl14f40_6s_1_Crop_1.tif',);% file excel bieu dien theo cot(coi ma tran) nt=max(size(b(:,2))); Tcycle=0.3; %(s) Coef=(0.4e-3)/512; % he so chuyen doi pixel sang đon vi met: 0.4mm 512 pixels (voi vat kinh X20),nghia pixel 781.2 nm bx_c=b(:,1)-b(1,2);%x_c=x-x(1); tat ca cac dong cua MT b (cot 2) tru gia tri dong thu nhat cot cua MT b by_c=b(:,1)-b(1,3);%y_c=y-y(1); r=sqrt(bx_c.^3+by_c.^3);%r=sqrt(x_c.^2+y_c.^2); tps_exp=(b(:,1)-b(1,1))*Tcycle;%tps_exp=(Frame-Frame(1))*Tcycle; j=1; for n=1:nt-1 for i=n+1:nt A(j,1)=b(i,1)-b(i-n,1);%A(j,1)=Frame(i)-Frame(i-n);% le temps entre deux images A(j,2)=(b(i,2)-b(i-n,2)).^2;%A(j,2)=(x(i)-x(i-n)).^2;% termme MSDX, A(j,3)=(b(i,3)-b(i-n,3)).^2; %A(j,3)=(y(i)-y(i-n)).^2;% termme MSDy j=j+1; end; end; A_c=sortrows(A,1);% sap xep cac gia tri cua cot cua ma tran A tang dan A_c1=A_c(:,1);% Lay cac gia tri o cot thu nhat cua ma tran A_c N=A_c(j-1,1);% Lay gia tri o hang (j-1) cot A_moy=zeros(N,3);% dua ma tran N hang, cot ve ma tran Stat=zeros(N,1);% dua ma tran N hang, cot ve ma tran j=1; for i=1:N a=find(A_c1==i);% tim vi tri cua phan tu thu i khac ma tran A_c1 if (size(a,1)+size(a,2) > 1) A_moy(i,:)=mean(A_c(j:j+max(size(a))-1,:),1); Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 50 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Stat(i)=max(size(a)); end; end; tps=A_moy(:,1)*Tcycle; msd_x=A_moy(:,2); msd_y=A_moy(:,3); msd=msd_x+msd_y; R_hyd=23; % (nm)-Bán kính du kien cua hat nano nu=0.0014; %fluid viscosity (he so nhot cua hon hop dung dich chua hat nano) kB=1.3806503*10^(-23); %Boltzmann Cte T=273+23; %Temperature D=kB*T/(6*pi*nu*R_hyd*1e-9); % Tracer Resultats figure; subplot(231); plot(tps_exp,bx_c*Coef); xlabel('time (s)'); ylabel('x(t)-x_0 (pixel)'); title('X(t)'); subplot(232); plot(tps_exp,by_c*Coef); xlabel('time (s)'); ylabel('y(t)-y_0 (pixel)'); title('Y(t)'); subplot(235); plot(tps,msd_y*Coef*Coef); hold on plot(tps,2*D*tps,'r'); xlabel('time (s)'); ylabel('MSD_Y'); title('MSD_Y(t)'); subplot(236); plot(tps,msd*Coef*Coef); hold on plot(tps,4*D*tps,'r'); xlabel('time (s)'); ylabel('MSD'); Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 51 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên title('MSD(t)'); figure; plot(tps,Stat,'-'); xlabel('time (s)'); ylabel('Nbr de points'); title('Stat'); %Sauvegarde File_Name2='Au20Gl14f40_6s_1_Crop_1_hat 8'; Sauveg(:,1)=tps_exp; Sauveg(:,2)=bx_c*Coef; Sauveg(:,3)=by_c*Coef; Sauveg(:,4)=r*Coef; save(File_Name1,'Sauveg','-ascii'); File_Name3=strcat(File_Name2,'_MSD.txt');%4 colones, le temps Tau(le temps smd entre deux termme), smdx, smdy, smd Sauveg1(:,1)=tps; save(File_Name3,'Sauveg1','-ascii'); Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 52 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Ngun DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Xác định hệ số khuếch tán dịch chuyển hạt nano vàng hỗn hợp nước + glycerol Vũ Xn Hòa*, Hồng Văn Quế, Phạm Thị Thu Hà, Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN, 200 (07): 83 – 88, 2019 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C J Behrend, J N Anker, and R Kopelman, “Brownian modulated optical nanoprobes,” Applied Physics Letters, vol 84, no 1, pp 154–156, 2004 [2] Y Han, Biomater “A fluorescently labelled sialic acid for high performance intraoperative tumor detection” Sci., vol.2, pp.1120-1127, 2014 [3] Markus Niederberger, “Colloidal Gold”, Chem Rev Vol 15, no.30, pp 104-293, 2006 [4] E Prodan, C.Radloff, N J Halas, and P Nordlander “A hybridization model for the plasmon response of complex nanostructures” Science, vol.302, no.5644, pp.419– 422, 2003 [5] Prashant K.Jain, Ivan H El-Sayed, “Au Nanoparticles Target Cancer”, Nanotoday, vol.2, no.1, pp.18-29, 2007 [6] F.Perrin “Etude math´ematique du mouvement brown de rotation” PhD thesis, Faculté des sciences de Paris, 1928 [7] Geerts H, De Brabander M, Nuydens R, Geuens S, Moeremans M, De Mey J and Hollenbeck, “a new automatic method for the study of mobility in living cells based on colloidal gold and video microscopy”, Biophys J vol.52, pp.775–82, 1987 [8] De Brabander M, Nuydens R, Geerts H and Hopkins C, “Dynamic behavior of the transferrin receptor followed in living epidermoid carcinoma (A431) cells with nanovid microscopy”, Cell Motil Cytoskeleton, vol 9, no.3, pp 30–47, 1988 Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 53 Luận văn thạc sĩ [9] Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Gelles J, Schnapp B J and Sheetz M P, “Tracking kinesindriven movements withnanometre-scale precision”, Nature, vol 331, no 8, pp 450–3, 1988 [10] Sheetz M P, Turney S, Qian H and Elson E L, “Nanometrelevel analysis demonstrates that lipid flow does not drive membrane glycoprotein movements”, Nature vol.340, no.2, pp 284–288, 1989 [11] Brabander M, Nuydens R, Ishihara A, Holifield B, Jacobson K and Geerts H, “Lateral diffusion and retrograde movements of individual cell surface components on single motile cells observed with Nanovid microscopy”, J Cell Biol Vol 112, no.10, pp.111–124, 1991 [12] Saxton M J and Jacobson K, “Single-particle tracking: applications to membrane dynamics Annu” Rev Biophys Biomol Struct Vol.26, no.11, pp 373–99, 1997 [13] Chenouard N et al, “Objective comparison of particle tracking methods, Nat Methods”, vol 11, no.2, pp 281–90, 2014 [14] Betzig E and Chichester R J,” Single molecules observed by near-field scanning optical microscopy”, Science, vol 262, no 3, pp.1422–5, 1993 [15] Sako Y, Minoghchi S and Yanagida T, “Single-molecule imaging of EGFR signalling on the surface of living cells”, Nat Cell Biol Vol 2, no.2, pp 168–72, 2000 [16] Iino R, Koyama I and Kusumi A,”Single molecule imaging of green fluorescent proteins in living cells: E-cadherin forms oligomers on the free cell surface “, Biophys J vol.80, no 5, pp pp 2667–77, 2001 [17] Harms G S, Cognet L, Lommerse P H, Blab G A, Kahr H, Gamsjager R, Spaink H P, Soldatov N M, Romanin C and Schmidt T ,” Single-molecule imaging of L-type Ca2+ channels in live cells “,Biophys J vol.81, no.11, pp 2639–46, 2001 [18] Tsien R Y ,”The green fluorescent protein”, Annu Rev Biochem Vol.67, no.4, pp 509–44, 1998 [19] Small A and Stahlheber S ,“Fluorophore localization algorithms for super-resolution microscopy”, Nat Methods, vol.11, no.6, pp 267–79, 2014 Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 54 Luận văn thạc sĩ [20] Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Deschout H, Zanacchi F C, Mlodzianoski M, Diaspro A, Bewersdorf J, Hess S T and Braeckmans K,”Precisely and accurately localizing single emitters in fluorescence microscopy” ,Nat Methods, vol.11, no.4, pp 253–66, 2014 [21] Wieser S and Schütz G J ,” Tracking single molecules in the live cell plasma membrane”, Methods ,vol.46, no.5, pp.131–40, 2008 [22] Levi V and Gratton E ,” Exploring dynamics in living cells by tracking single particles”, Cell Biochem Biophys Vol 48, no 8, pp.1–15, 2007 [23] Krapf D, “Mechanisms underlying anomalous diffusion is the plasma membrane Current Topics in Membranes ed A K Henworthy”, New York: Academic, vol.2, no.3, pp.167–207, 2015 [24] I F Sbalzarini and P Koumoutsakos., “Feature point tracking and trajectory analysis for video imaging in cell biology”, vol.151, no.2, pp 182–195, J Struct Biol, 2005 [25] Viswanath, D S.; Ghosh, T K.; Prasad, D L.; Ndutt, N V K.; Rani, K Y “Viscosity of liquids: theory estimation experiment and data”; Springer: Dordrecht, 2007 [26] Poling, B E.; Prausnitz, J M.; O’Connell, J P “The properties of gases and liquids”, 5th ed.; McGraw-Hill: New York, 2001 [27] Chen, Y M.; Pearlstein, A J “Viscosity temperature correlation for glycerol water solutions” Ind Eng Chem Res, vol 26, no.8, pp.1670-1672, 1987 [28] N.S Cheng, "Formula for the viscosity of a glycerol-water mixture", Industrial and Engineering Chemistry Research Vol 47, no.2, pp 3285–3288, 2008 [29] C.J Behrend, J.N Anker, R Kopelman, "Brownian modulated optical nanoprobes", Applied Physics Letters Vol.84, no.2, pp 154–156, 2004 [30] Lasne D et al, “Single nanoparticle photothermal tracking (SNaPT) of 5-nm gold beads in live cells”, Biophys J, Vol 12, no.5, pp 4598-604, 2006, Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 55 Luận văn thạc sĩ [31] Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên Christian Dietrich et al, “Relationship of Lipid Rafts to Transient Confinement Zones Detected by Single Particle Tracking”, Biophysical Journal, Vol 82, no.6, pp 274 –284, 2002 [32] Cécile Leduc et al, “Single-molecule imaging in live cell using gold nanoparticles”, Biophysical Methods in Cell Biology, Vol 125, no.7, , pp 13–27 2015 Học viên: Hoàng Văn Quế Trang 56 ... thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Hồng Văn Quế CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT CÁC THƠNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA CÁC HẠT NANO VÀNG TRONG MÔI TRƯỜNG PHỨC HỢP Chuyên... chế tạo hạt nano vàng Trong đề tài này, tập trung vào nghiên cứu hạt nano vàng đơn nhất, giới thiệu số phương pháp chế tạo hạt nano vàng đơn phân tán dung dịch Nhìn chung, hạt nano vàng chế tạo. .. đến việc chuẩn bị mẫu, như: chế tạo hạt nano vàng dạng cầu đưa vào môi trường phức hợp, đo đạc quan sát đơn hạt chuyển động môi trường phức hợp, Các thông số động học mà quan tâm là: hệ số khuếch