Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc bất đẳng hướng ứng dụng trong tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Phan Thị Thu Hương NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC CẤU TRÚC NANO BẠC BẤT ĐẲNG HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG TĂNG CƯỜNG TÁN XẠ RAMAN BỀ MẶT LUẬN VĂN THẠC SĨ: VẬT LÝ CHẤT RẮN Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Phan Thị Thu Hương NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC CẤU TRÚC NANO BẠC BẤT ĐẲNG HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG TĂNG CƯỜNG TÁN XẠ RAMAN BỀ MẶT Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8.44.01.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Hồng Nhung TS Nguyễn Thị Thùy Hà Nội - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi nhóm nghiên cứu, tất kết nghiên cứu trung thực Hà Nội, tháng 10 năm 2019 Học viên Phan Thị Thu Hương LỜI CẢM ƠN Trước hết tơi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Hồng Nhung TS Nguyễn Thị Thùy, người thầy tận tụy hết lòng hướng dẫn tơi, tạo điều kiện giúp đỡ tronng thời gian học tập nghiên cứu Viện Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Hồng Nhung giúp đỡ vật chất tinh thần, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi có hội học tập trao đổi kinh nghiệm nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Thùy đồng hướng dẫn cách sát dẫn đường nước bước để tơi hồn thành kết mục tiêu đề Tôi xin gửi lời cảm ơn tới cô anh chị em thuộc nhóm NanoBioPhotonics – Trung tâm Điện tử Lượng tử - Viện Vật Lý giúp đỡ suốt q trình thực luận văn Ngồi ra, tơi xin chân thành cảm ơn tất người thân bạn bè ln giúp đỡ, động viên khích lệ suốt q trình để tơi hồn thành xong luận văn cách tốt Sau cùng, xin chúc thầy cô hướng dẫn bạn bè có sức khỏe dồi dào, tri thức để tiếp tục học tập, làm việc cống hiến Tác giả luận văn Phan Thị Thu Hương I DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sự tạo thành dao động plasmon bề mặt hạt nano kim loại Hình 1.1 Một vài dạng đĩa nano Ag Hình 1.2 Phổ hấp thụ đĩa nano Ag dạng tam giác Hình 1.3 Phổ hấp thụ cộng hưởng Plasmon hạt nano vàng kích thước 9, 22, 48 99 nm Hình 1.4 Sự phụ thuộc phổ hấp thụ plasmon bề mặt vào kích thước nano vàng với tỷ lệ tương quan: R = 2,7; R = 3,3 Hình 1.5 Minh họa khái niệm phương pháp từ lên từ xuống Hình 1.6 Cơ chế tạo hạt tăng trưởng hạt nano Ag thu phương pháp khử citrate theo Ref Hình 1.7 Minh họa chế tăng trưởng cho AgNP tổng hợp cách sử dụng NaBH4 đề xuất Polte et al Hình 1.8 (A) Quá trình khử ion Ag + Ethylene glycol (EG) dẫn đến hình thành hạt nhân dễ bay Khi hạt nhân phát triển, ngừng thăng giáng, cấu trúc chúng ổn định chứa đa tinh thể sai hỏng biên, đơn tính thể sai hỏng biên đơn tinh thể khơng có sai hỏng Các hạt sau phát triển thành dạng nano khác nhau: dạng cầu (B), khối lập phương (C), truncated cubes (D), (E) right bipryamids, (F) bars, (G) spheroids, (H) triangular plates, (I) and wires Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý phương pháp ni mầm Hình 1.11 Các thay đổi nồng độ nguyên tử phần tử phát triển dung dịch hàm theo thời gian I) giai đoạn sinh nguyên tử II) giai đoạn tạo hạt nhân III) giai đoạn hình thành phát triển hạt mầm [115],[116] Hình 1.12 Sơ đồ minh họa ảnh hưởng nồng độ Ag + lên hình thái hạt meso bạc Ag (a) Ảnh hưởng nồng độ Ag + lên biến đổi đường cong Lamer cho hình thành mesoparticle Ag (b-d) trình hình thành hạt meso Ag khác với nồng độ Ag + khác Hình 1.13 Băng gạc nano bạc Hình 1.14 Bình xịt khử mùi nano bạc Hình 1.12 Khẩu trang nano bạc Hình 2.1 Mơ tả định luật Lambert-Beer Hình 2.2 Sơ đồ hệ đo hấp thụ quang UV-Vis Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ đo SEM Hình 2.4 Hiện tượng tia X nhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn Hình 2.5 Sơ đồ khối hệ đo micro Raman Hình 3.1 Ảnh SEM hạt cấu trúc meso Ag chế tạo với nồng độ AgNO3 khác (a) 20 mM; (b) mM; (c) 1mM; (d) 0.5mM Hình 3.2 Phổ hấp thụ hạt cấu trúc meso Ag nồng độ ion Ag khác Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ X-ray hạt meso Ag nồng độ AgNO3 (20 mM) Hình 3.4 Ảnh tín hiệu SERS Ag mẫu nồng độ AgNO3 0.5 mM Tín hiệu đo SERS mẫu với nồng độ AgNO3 khác để phát Rb 6G nồng độ 10-5 Hình 3.5 Ảnh tín hiệu SERS Ag với Ag+ nồng độ khác phát Rh-6G nồng độ 10-5 Hình 3.6 Ảnh đo tín hiệu SERS đo giới hạn Rh-6G Hình 3.7 Ảnh SEM hạt cấu trúc meso Ag sử dụng chitosan với nồng độ AgNO3 khác (a) 20 mM; (b) mM; (c) 1mM; (d) 0.5mM Hình 3.8 Phổ hấp thụ hạt cấu trúc meso Ag nồng độ ion Ag khác có sử dụng chitosan làm chất định hướng Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Phổ hấp thụ chuẩn hóa hạt Ag, SiO2-300 mầm SiO2Ag a) Ảnh SEM hạt silica 300nm trước phủ Ag b) sau phủ lớp vỏ Ag Ảnh SEM hạt SiO2-Ag cấu trúc lõi vỏ: khơng sử dụng chitosan có sử dụng chitosan Phổ hấp thụ SiO2-Ag: không sử dụng chitosan (đường đen) có sử dụng chitosan (đường đỏ) Ảnh SEM hạt meso Ag phủ lên bề mặt đế giấy lọc phương pháp khử nuôi mầm trực tiếp đế giấy sử dụng chitosan làm chất định hướng Phổ UV-Vis mẫu đế giấy-Ag mầm đế giấy-Ag Ảnh SEM hạt nano Ag phủ bề mặt đế giấy lọc phướng pháp khử ni mầm có sử dụng chitosan làm chất định hướng Phổ hấp thụ mẫu đế giấy – Ag mầm đế giấy - Ag II DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG Bảng 1.1 Số nguyên tử lượng bề mặt hạt nano hình cầu Bảng 2.1 Khảo sát nồng độ muối AgNO3 tới hình dạng hạt meso Ag Bảng 2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ muối bạc có mặt chất định hướng chitosan tới cấu trúc hạt MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nano kim loại 1.1.1 Giới thiệu chung nano kim loại 1.1.2 Tính chất quang học đặc trưng nano kim loại 1.2 Phương pháp chế tạo cấu trúc nano kim loại 14 1.2.1 Nguyên tắc chung tổng hợp hạt nano kim loại 14 1.2.2 Phương pháp khử hóa học [9] 14 1.2.3 Phương pháp nuôi mầm hạt silica đế giấy 19 1.2.4 Chế tạo hạt nano kim loại cấu trúc dị hướng 21 1.3 Một số ứng dụng điển hình nano Ag 24 1.3.1 Ứng dụng kháng khuẩn nano Ag 24 1.3.2 Ứng dụng nano Ag tăng cường tán xạ Raman [1] 25 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 27 2.1 Hóa chất dụng cụ 27 2.2 Chế tạo hạt nano keo bạc 27 2.3 Chế tạo hạt cấu trúc lõi vỏ SiO2-Ag 29 2.3.1 Đưa hạt nano kim loại lên bề mặt hạt silica 29 2.3.2 Chế tạo hạt cấu trúc lõi vỏ SiO2-Ag 29 2.4 Phương pháp chế tạo hạt Ag đế giấy 30 2.4.1 Phương pháp khử trực tiếp 30 2.4.2 Phương pháp khử nuôi mầm 30 2.5 Các kĩ thuật thực nghiệm 30 2.5.1 Phép đo phổ hấp thụ 30 2.5.2 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 32 2.5.3 Nhiễu xạ tia X 33 2.5.4 Phổ tán xạ Raman 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Kết chế tạo hạt bạc dị hướng 36 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ ion Ag tới hình dạng cấu trúc meso Ag 36 3.1.2 Phổ SERS với đế tăng cường sử dụng hạt cấu trúc meso Ag 38 3.1.3 Ảnh hưởng nồng độ ion Ag đưa chất định hướng chitosan tới hình dạng hạt meso bạc 41 3.2 Kết chế tạo hạt SiO2-Ag 43 3.2.2 Kết chế tạo hạt SiO2-Ag cấu trúc lõi vỏ 44 3.3 Kết chế tạo mầm Ag đế giấy 46 3.3.1 Đế SERS dùng phương pháp khử trực tiếp 46 3.3.2 Đế SERS dùng phương pháp khử gián tiếp 48 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 3.1.2 Phổ SERS với đế tăng cường sử dụng hạt cấu trúc meso Ag Đo phổ tán xạ Raman để kích bước sóng 633 nm đo mẫu Vì mẫu kết chế tạo hạt meso bạc cho kết hình ảnh lý tưởng nồng độ Ag+ 0,5mM Vì chúng tơi tiến hành đo tín hiệu SERS mẫu kết Tín hiệu đo SERS vị trí khác đế đo mẫu nồng độ AgNO3 0,5 mM Cuong SERS (a.u) Ag Ag Ag Ag Ag Ag 500 1000 1500 2000 2500 - 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 mM mM mM mM mM mM 3000 -1 Buoc So songsong (cm-1)(cm ) Hình 3.4 Ảnh tín hiệu SERS Ag mẫu nồng độ AgNO3 0.5 mM Tín hiệu đo SERS mẫu với nồng độ AgNO3 khác để phát Rb 6G nồng độ 10 -5 39 Cuong SERS (a.u) Rhodaine 6G (Cm = 10-5) Ag - 10 mM Ag - 0.9 mM Ag - 0,5 mM 1000 1500 2000 2500 3000 -1 Buoc song ) So song (cm-1(cm ) Hình 3.5 Ảnh tín hiệu SERS Ag với Ag+ nồng độ khác phát Rh6G nồng độ 10-5 Tín hiệu đo SERS sử dụng hạt Ag cầu gai (0.5 mM) để phát Rb 6G nồng độ khác Ag Ag Ag Ag Ag Cuong SERS (a.u) 2000 - Rb6G Rb6G Rb6G Rb6G Rb6G 10-5 10-6 10-8 10-9 10-10 1600 1200 800 500 1000 1500 2000 2500 3000 -1 Buoc song ) So song (cm-1(cm ) Hình 3.6 Ảnh đo tín hiệu SERS đo giới hạn Rh-6G 40 3.1.3 Ảnh hưởng nồng độ ion Ag đưa chất định hướng chitosan tới hình dạng hạt meso bạc Để khảo sát ảnh hưởng chất định hướng chitosan tới trình hình thành dạng dị hướng hạt meso Ag, giữ nguyên lượng chitosan cho tất mẫu thay đổi nồng độ muối AgNO3 từ 20 – 0.5 mM (a) (b) (c) (d) Hình 3.7 Ảnh SEM hạt cấu trúc meso Ag sử dụng chitosan với nồng độ AgNO3 khác (a) 20 mM; (b) mM; (c) 1mM; (d) 0.5mM Chitosan biết đến chất ổn định chất định hướng điều khiển trình hình thành phát triển cấu trúc Ag Các kết thực nghiệm nồng độ cao ion bạc tốc độ phản ứng nhanh dẫn tới hình thành ion Ag+ dung dịch cao nhiều nguyên tử Ag tụ thành hạt meso dạng cầu Cũng điều kiện phản ứng này, việc thêm chất định hướng chitosan tạo cấu trúc hình dạng khác Ag Chúng giả thiết ion Ag tạo phức hệ với phân tử chitosan hấp thụ bề mặt hạt nhân Ag, dẫn tới việc điều khiển trình lắp ghép để tạo 41 hình dạng khác cấu trúc Ag Ở nồng độ khác AgNO3 thu cấu trúc dị hướng hạt meso Ag Tuy nhiên nồng độ muối AgNO3 cao từ 20 – mM thu hạt với nhiều loại kích thước khác nhau, xuất hạt kích thước lớn kích thước nhỏ Trong nồng độ thấp mM 0.5 mM, kích thước hạt đồng cấu trúc dị hướng tăng lên Điều giải thích nồng độ muối bạc AgNO3 cao, phản ứng tạo ion bạc nhanh Trong lượng chitosan giữ không đổi, dẫn tới khơng có đủ phân tử chitosan để tạo phức gắn kết ion bạc để tạo thành hạt meso kích thước lớn Kết cuối cùng, dung dịch phản ứng xuất nhiều kích thước hạt khác Tính chất quang hạt meso bạc sử dụng chitosan làm chất định hướng Các hạt meso bạc sau chế tạo khảo sát độ hấp thụ bước sóng khác Kết khảo sát trình bày hình 3.8 Kết phân tích cho thấy, nồng độ AgNO3 khác nhau, phổ hấp thụ mở rộng phía bước sóng dài Đóng góp chủ yếu vào hấp thụ cấu trúc dị hướng hạt bạc kích thước lớn Độ hấp thụ hạt meso tăng tới tăng nồng độ muối AgNO3 Hình 3.8 Phổ hấp thụ hạt cấu trúc meso Ag nồng độ ion Ag khác có sử dụng chitosan làm chất định hướng 42 3.2 KẾT QUẢ CHẾ TẠO HẠT SIO2-AG Hạt silica chế tạo PTN với nhóm chức NH2 bề mặt Tiếp theo để chuẩn bị cho bước tạo lớp vỏ dị hướng bạc, hạt nano Ag mầm 1-3 nm đưa vào dung dịch chứa hạt nano silica chức hóa bề mặt để hấp thụ chúng bề mặt thông qua tương tác tĩnh điện tạo hạt lõi silica – bạc mầm Với mục đích đưa hạt bạc nhỏ lên hạt silica đồng đều, dung dịch Ag dùng dư nhiều so với lượng Ag đủ bám lớp kín bề mặt hạt silica Hỗn hợp sau ủ nhiệt độ phòng khoảng thời gian cần thiết để hạt Ag bám lên hạt lõi Các Ag bề mặt hạt nano silica thực tế hạt mầm trình phát triển lớp vỏ Ag Cuong chuan hoa 0.9 SiO2-300 nm Ag-Citrate SiO2-Ag mam 0.6 0.3 0.0 300 400 500 600 700 800 Buoc song (nm) Hình 3.9 Phổ hấp thụ chuẩn hóa hạt Ag, SiO2-300 mầm SiO2-Ag Các hạt Ag, SiO2 mầm SiO2-Ag đo phổ hấp thụ UV-Vis phổ kế JASCO UV-Vis 530 để khảo sát tính chất hấp thụ plasmon cộng hưởng lớp hạt Ag, kết thể hình 3.9 Dạng phổ hấp thụ dung dịch hạt SiO2 đường giảm dần vùng từ 250 – 800 nm Phổ hấp thụ dung dịch Ag có dạng đặc trưng hạt Ag kích thước nhỏ < nm với đỉnh phổ nằm khoảng bước sóng 404 nm Phổ hấp thụ hạt Ag hạt SiO2-Ag mầm có phổ mở rộng có đỉnh phổ ~ 404 nm, đặc trưng phổ hấp thụ plasmon lớp Ag Đỉnh hấp thụ kết tượng cộng hưởng plasmon xảy bề mặt silica hạt nano Ag, chứng tỏ hạt Ag nhỏ hấp thụ lên bề mặt hạt SiO2 43 3.2.1 Kết chế tạo hạt SiO2-Ag cấu trúc lõi vỏ Hạt silica kích thước 300 nm sử dụng để phát triển lớp vỏ dị hướng Ag bề mặt hạt silica Để tạo thành hạt có cấu trúc lõi silica vỏ Ag, hạt silica – Ag mầm tổng hợp bước nuôi tiếp dung dịch nuôi Hạt nano bạc mầm bề mặt hạt nano silica lớn dần lên đến mức phủ kín bề mặt hạt silica tạo lớp vỏ cho hạt lõi Cơ chế nuôi tương tự chế nuôi hạt nano bạc dạng cầu để tạo thành hạt có kích thước lớn (a) (b) Hình 3.10 a) Ảnh SEM hạt silica 300nm trước phủ Ag b) sau phủ lớp vỏ Ag Để khảo sát ảnh hưởng chitosan tới hình thành lớp vỏ bạc dị hướng, tiến hành thử nghiệm với mẫu không sử dụng chitosan điều kiện thí nghiệm Kết rằng, với việc sử dụng acid acorbic làm chất khử, tạo lớp vỏ bạc dạng cầu gai (Hình 3.10) Tuy nhiên, hạt cấu trúc lõi vỏ SiO2-Ag sau chế tạo khơng có lớp bảo vệ nên lớp vỏ dễ bị phá hủy điều kiện rung siêu âm để rửa mẫu Trong với việc thêm chất định hướng chitosan, lớp vỏ Ag tạo đồng bề mặt lõi SiO2 có dạng bạc xếp lên Ngoài ra, hạt SiO2-Ag sau chế tạo bảo vệ lớp chitosan bên ngoài, nên giữ nguyên lớp vỏ Ag tác dụng tác động bên ngồi 44 (a) (b) Hình 3.11 Ảnh SEM hạt SiO2-Ag cấu trúc lõi vỏ: (a) không sử dụng chitosan (b) có sử dụng chitosan Kết phổ hấp thụ cho thấy, đỉnh phổ hấp thụ hạt SiO2-Ag cấu trúc lõi vỏ nằm xung quanh giá trị 430 nm mở rộng phía bước sóng dài Đóng góp chủ yếu vào hấp thụ hấp thụ plasmon hạt nano bạc bề mặt lõi silica Kích thước hạt không đồng hạt khoảng 100nm chiếm ưu đóng góp cho đỉnh hấp thụ 430nm Đỉnh hấp thụ hạt nano bạc dịch phía bước sóng dài kích thước chúng tăng lên Trong trường hợp với hạt SiO2-Ag không sử dụng chất định hướng chitosan, hạt nano bạc bám lên bề mặt hạt silica có nhiều kích thước hình dạng khác làm phổ mở rộng phía sóng dài Trong trường hợp có chitosan, cường độ phần hấp thụ sóng dài chiếm ưu hạt có cấu trúc dị hướng đĩa bạc đan xen nên phổ dao động plasmon bậc cao tứ cực bát cực chiếm ưu 45 Hình 3.12 Phổ hấp thụ SiO2-Ag: khơng sử dụng chitosan (đường đen) có sử dụng chitosan (đường đỏ) 3.3 KẾT QUẢ CHẾ TẠO MẦM AG TRÊN ĐẾ GIẤY 3.3.1 Đế SERS dùng phương pháp khử trực tiếp (a) (b) (c) (d) Hình 3.13 Ảnh SEM hạt meso Ag phủ lên bề mặt đế giấy lọc phương pháp khử nuôi mầm trực tiếp đế giấy sử dụng chitosan làm chất định hướng 46 Hình 3.13 ảnh SEM hạt meso Ag phủ lên bề mặt đế giấy lọc phương pháp khử nuôi mầm trực tiếp đế giấy sử dụng chitosan làm chất định hướng độ phóng khác Kết cho thấy hạt meso Ag mọc thành công bề mặt sợi giấy tạo lớp đồng phủ kín sợi giấy Điều thú vị hạt meso khơng phải dạng cầu mà có dạng dị hướng dạng cánh hoa 3D Cơ chế trình mọc cánh hoa giải thích từ phản ứng khử muối AgNO3 dùng chất khử yếu arcobic acid với có mặt chitosan Ban đầu ion bạc tạo phức với phân tử chitosan bán lên bề mặt sợi giấy qua tương tác tĩnh điện nhóm NH2 phân tử chitosan nhóm OH bề giấy Sau trình khử trực tiếp sợi giấy Trong q trình phản ứng, phân tử chitosan có vai trò liên kết ion Ag sợi giấy định hướng trình mọc theo mặt tinh thể định Các hạt nano Ag ban đầu tạo bắt đầu trình kết tụ ngẫu nhiên trình tự lắp ghép theo hướng định để tạo thành cánh hoa 3D Hình 3.14 Phổ UV-Vis mẫu đế giấy-Ag Phổ hấp thụ đế giấy – Ag chế tạo phương pháp khử trực tiếp cho thấy dạng phổ phức tạp – chồng chập dao động plasmon bậc cao, đặc trưng cho hạt meso Ag bạc dị hướng 47 3.3.2 Đế SERS dùng phương pháp khử gián tiếp Hình 3.15 ảnh SEM hạt nano Ag phủ lên bề mặt đế giấy lọc phương pháp khử ni từ mầm Ag nhỏ độ phóng khác Kết cho thấy hạt nano Ag tạo đồng phủ kín sợi giấy Các hạt nano Ag có dạng kim loại Ag có kích thước 100nm, xếp chồng lên để tạo thành khe nhỏ Sự hình thành hạt nano bạc dựa q trình ni mầm Xuất phát từ hạt nano Ag nhỏ kích thước 1-3 nm đế giấy, sau trình khử muối AgNO3 hạt nano mầm lớn dần tới kích thước gần 100nm Vì q trình khử có sử dụng thêm chất định hướng chitosan nên hạt không phát triển thành dạng cầu mà phát triển thành Ag lắp ghép với để phủ bề mặt sợi giấy (a) (b) (c) (d) Hình 3.15 Ảnh SEM hạt nano Ag phủ bề mặt đế giấy lọc phướng pháp khử ni mầm có sử dụng chitosan làm chất định hướng 48 Hình 3.16 Phổ hấp thụ mẫu đế giấy – Ag mầm đế giấy - Ag Để chứng minh có mặt hạt nano Ag mầm trêm đế giấy, tiến hành đo phổ UV-Vis mẫu Ag mầm, đế giấy-Ag mầm đế giấy-Ag (Hình 3.16) Kết hạt Ag nhỏ bám bề mặt giấy nên có dạng phổ đặc trưng hạt nano Ag đế giấy phổ hấp thụ bị dịch phía sóng dài Điều giải thích hạt Ag bán nhiều lên bề mặt sợi giấy, dấn tới có cộng hưởng plasmon bề mặt chúng Phổ hấp thụ đế giấy – Ag cho thấy dạng phổ phức tạp, đặc trưng cho hạt Ag sợi giấy 49 KẾT LUẬN Các kết mà luận văn thu gồm có: Chế tạo thành cơng hạt cấu trúc meso bạc: dạng cầu, dạng thịt viên, dạng san hô Bước đầu thử nghiệm ứng dụng tăng cường tán xạ phổ Raman - Hình thái cấu trúc hạt meso bạc thụ thuộc vào nồng độ AgNO3 Yếu tố nồng độ AgNO3 định quan trọng đến hình thái cấu trúc - Chitosan thêm vào dung dịch phản ứng có vai trò làm chất ổn định chất mọc dị hướng để tạo cấu trúc bạc khác Chế tạo cấu trúc dị hướng Ag lên bề mặt silica Bước đầu thử nghiệm ứng dụng tăng cường tán xạ phổ Raman - Đã tạo cấu trúc dị hướng Ag lên bề mặt hạt silica kích thước 300 nm Lớp vỏ bạc có cấu tạo từ Ag nhỏ xếp chồng lên tạo lên khe “hot-pot” làm tăng cường hiệu ứng tán xạ Raman bề mặt Chế tạo cấu trúc dị hướng Ag lên bề mặt đế giấy Bước đầu thử nghiệm ứng dụng tăng cường tán xạ phổ Raman - Bước đầu chế tạo hạt nano Ag dị hướng đế giấy phương pháp khử trực tiếp sử dụng chitosan làm chất định hướng Các hạt Ag có dạng cánh hoa phủ đế giấy tạo điểm “hot-pot” cho ứng dụng tăng cường tín hiệu phổ Raman - Đã chế tạo hạt nano Ag đế giấy thơng qua phương pháp ni mầm có sử dụng chitosan làm chất định hướng Các hạt nano Ag phủ kín bề mặt sợi giấy tăng cường độ nhám bề mặt giấy 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Văn Đức, 2015, Nghiên cứu chế tạo tính chất quang cấu trúc nano kim loại cho hiệu ứng tăng cường tán xạ Raman bề mặt, Luận văn Thạc sĩ, Hà Nội Nguyễn Hoàng Hải, 2015, Các hạt nano kim loại, Tạp chí vật lý Việt Nam Tiếng Anh Natalia L Pacioni, Claudio D Borsarelli, Valentina Rey and Alicia V Veglia, 2015, Synthetic Routes for the Preparationof Silver Nanoparticles, Springer International Publishing Switzerland Pillai, Z.S., Kamat, P.V, 2004, “What factors control the size and shape of silver nanoparticles in the citrate ion reduction method?” J Phys Chem, 108, pp 945–951 Polte, J., et al., 2012, “Formation mechanism of colloidal silver nanoparticles: analogies and differences to the growth of gold nanoparticles” ACS Nano 6(7), pp 5791–5802 Shan-Wei Lee, Shi-Hise Chang, Yen-Shang Lai, Chang-Cheng Lin, Chin-Min Tsai, Yao-Chang Lee, Jui-Chang Chen and Cheng-Liang Huang, “Effect of Temperature on the Growth of Silver Nanoparticles Using Plasmon-Mediated Method under the Irradiation of Green LEDs”,Materials, 2014, 7, pp 7781-7798; doi:10.3390/ma7127781 W.A Murray, W.L Barnes, 2007, Plasmonic materials, Adv Mater, pp 3771–3782 Wuithschick, M., et al, 2011, “Size-controlled synthesis of colloidal silver nanoparticles based on mechanistic understanding” Chem Mater 25, pp 4679–4689 X.L.Zheng, W.Q.Xu, C Corredor, S.P Xu, J An, B.Zhao, J.R Lombardi, 2007, “Laser induced growth of monodisperse silver nanoparticles with tunable surface plasmon resonance properties and a wavelength self-limiting effect”, J Phys Chem, pp 14962-14967 10 Yong Yang,Shigemasa Matsubara, Liangming Xiong, Tomokatsu Hayakawa, andMasayuki Nogami, 2007, “Solvothermal Synthesis of 51 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Multiple Shapes of Silver Nanoparticles and Their SERS Properties”, J Phys Chem C, 111, pp 9095-9104 Liu, S and Z Tang, 2010, Nanoparticle assemblies for biological and chemical sensing Journal of Materials chemistry, 20(1): p 24-35 Bryant, M.A., S.L Joa, and J.E Pemberton, 1992, Raman scattering from monolayer films of thiophenol and 4-mercaptopyridine at platinum surfaces Langmuir, 8(3): p 753-756 Xu, H., J Aizpurua, M Käll, and P Apell, 2000, Electromagnetic contributions to single-molecule sensitivity in surface-enhanced Raman scattering Physical Review E, 62(3): p 4318 Sur, U.K and J Chowdhury, 2013, Surface-enhanced Raman scattering: overview of a versatile technique used in electrochemistry and nanoscience Current Science, p 923-939 Gordon, R., D Sinton, K.L Kavanagh, and A.G Brolo, 2008, A new generation of sensors based on extraordinary optical transmission Accounts of chemical research, 41(8): p 1049-1057 Brolo, A.G., E Arctander, R Gordon, B Leathem, and K.L Kavanagh, 2004, Nanohole-enhanced Raman scattering Nano Letters, 4(10): p 2015-2018 Cai, Q., F Hu, S.-T Lee, F Liao, Y Li, and M Shao, 2015, Controllable Fe3O4/Au substrate for surface-enhanced infrared absorption spectroscopy Applied Physics Letters, 106(2): p 023107 Ye, M., Z Wei, F Hu, J Wang, G Ge, Z Hu, M Shao, S.T Lee, and J Liu, 2015, Fast assembling microarrays of superparamagnetic Fe3O4@Au nanoparticle clusters as reproducible substrates for surfaceenhanced Raman scattering Nanoscale, 7(32): p 13427-37 Chisanga, M., H Muhamadali, D.I Ellis, and R Goodacre, 2018, Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) in Microbiology: Illumination and Enhancement of the Microbial World Applied spectroscopy, p 0003702818764672 52 Hà Nội, tháng 10 năm 2019 NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Thị Thùy Phan Thị Thu Hương 53 ... TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Phan Thị Thu Hương NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC CẤU TRÚC NANO BẠC BẤT ĐẲNG HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG TĂNG CƯỜNG TÁN XẠ RAMAN BỀ MẶT... ĐẦU Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (Surface-enhanced Raman scattering SERS) kỹ thuật bề mặt làm tăng cường tín hiệu tán xạ Raman phân tử hấp thụ bề mặt kim loại cấu trúc nano gồ ghề tăng cường. .. chế tạo hạt nano- meso bạc có cấu trúc dị hướng, sở tiến tới chế tạo cấu trúc dị hướng hạt silica đế giấy nhằm ứng dụng tăng cường tán xạ Raman bề mặt Luận văn trình bày phương pháp chế tạo hạt meso