Bài viết tiến hành nghiên cứu xác định hàm lượng của các Rhodamine 6G, một thành phần của phẩm nhuộm trong thực phẩm là vấn đề cần thiết đối với sức khoẻ cộng đồng.
Nghiên cứu khoa học Chế tạo khảo sát khả tăng cường tín hiệu Raman đế Silic cấu trúc kim tự tháp/nano bạc Đậu Trần Ánh Nguyệt1,2*, Văn Võ Kim Hiếu1,2 Trần Thị Thanh Vân1,2, Huỳnh Nguyễn Thanh Luận1,2* Khoa Khoa học Công nghệ vật liệu, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam (Ngày đến tòa soạn: 03/11/2020 ; Ngày chấp nhận đăng: 08/02/2021) Tóm tắt Đế Silic có cấu trúc kim tự tháp chế tạo thành công phương pháp ăn mịn hóa học Mật độ kim tự tháp bề mặt đế dày, kích thước trung bình khoảng - μm với thông số chế tạo tối ưu nhiệt độ ăn mòn 70°C, thời gian ăn mòn phút, nồng độ dung dịch KOH M nồng độ dung dịch isopropyl alcohol M Sau đó, lớp nano bạc (bề dày 20 nm) phủ lên bề mặt đế Silic cấu trúc kim tự tháp phương pháp phún xạ để tăng cường tín hiệu tán xạ Raman bề mặt (SERS) Kết cho thấy, đế Silic cấu trúc kim tự tháp/ nano Ag cho hiệu ứng tăng cường tín hiệu Raman phát chất màu Rhoamine 6G thực phẩm nồng độ thấp (10-6 M) có hệ số tăng cường 9,7 × 102 Từ khóa: Ag@PSi, đế Silic , PSi, Raman, SERS ĐẶT VẤN ĐỀ An toàn vệ sinh thực phẩm vấn đề thiết yếu xã hội quan tâm Có nhiều phương pháp khác sử dụng việc đánh giá hàm lượng chất mẫu thực phẩm, gồm có phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa (AAS), phương pháp quang phổ UV-Vis, phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (FT-IR), Trong đó, phương pháp phân tích quang phổ Raman trở thành công cụ quan trọng nhờ thông tin dao động phân tử, xem dấu vân tay phân tử mà cung cấp, dựa sở thông tin tần số dao động phân tử Tuy nhiên, hạn chế phương pháp tín hiệu phổ yếu khó phát mẫu có nồng độ cần phân tích thấp Từ đó, hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) đời xem phương pháp quang phổ khắc phục hạn chế Phương pháp SERS giúp cho tín hiệu tán xạ tăng cường lên nhiều lần (106 - 1014 lần) phương pháp có độ nhạy cao Nguyên lý phương pháp sử dụng loại đế cộng hưởng tần số với ánh sáng laser kích thích, từ làm tăng cường độ tín hiệu tán xạ mẫu cần phân tích [1-5] Đế Silic cấu trúc kim tự tháp (3D Si) có diện tích tán xạ lớn ánh sáng laser tới tạo dao động hiệu thành kim tự tháp, nhờ tăng cường độ nhạy đế SERS Ngoài ra, với cấu trúc dãy kim tự tháp xếp có trật tự riêng biệt nhau, nhờ bề mặt đế đồng Nhờ ưu điểm bật này, nhà khoa học sử dụng cấu trúc 3D Si kết hợp với hạt nano bạc để tạo đế SERS có hệ số tăng cường (EF) > 106, độ bền Điện thoại: 0907786675 Điện thoại: 0919596869 * * 62 Email: dtanguyet@hcmus.edu.vn Email: hntluan@hcmus.edu.vn Tạp chí Kiểm nghiệm An toàn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 Đậu Trần Ánh Nguyệt, Văn Võ Kim Hiếu, Trần Thị Thanh Vân, Huỳnh Nguyễn Thanh Luận tuổi thọ cao [1-2, 5-8] Trong nghiên cứu này, đế Silic cấu trúc kim tự tháp chế tạo phương pháp ăn mòn ướt, bề mặt đế phủ lớp nano Ag phương pháp phún xạ nhằm mục đích tăng cường tín hiệu Raman việc phát chất màu Rhodamine 6G, chất màu trộn trái phép thực phẩm [6-11] Trong trình chế biến thực phẩm, để tạo cho thực phẩm màu sắc đẹp, bắt mắt, người ta sử dụng phẩm màu công nghiệp Phẩm màu cơng nghiệp nói chung, Rhodamine 6G nói riêng độc hại, bị cấm sử dụng thực phẩm khó phân huỷ Tùy thể mà ảnh hưởng đến gan, thận tồn dư lâu ngày gây độc hại đến thể người, đặc biệt gây ung thư Phẩm màu thực phẩm tự nhiên có độ bền hơn, lại đắt phẩm màu công nghiệp Vì việc nghiên cứu xác định hàm lượng Rhodamine 6G, thành phần phẩm nhuộm thực phẩm vấn đề cần thiết sức khoẻ cộng đồng VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Các vật liệu sử dụng nghiên cứu gồm: đế Silic Hàn Quốc; aceton (CH3COCH3 99%) Ấn Độ; isopropyl alcohol (IPA 99,8%), kali hydroxide (KOH) acid chlohydric (HCl 37%) Merck - Đức; hydroperoxide (H2O2), acid fluorohydric (HF 43%) methanol (CH3OH 99%) Trung Quốc; rhodamine 6G (R6G 99%) Sigma số hóa chất khác phịng thí nghiệm 2.2 Quy trình tạo đế Silic cấu trúc kim tự tháp/nano bạc 2.2.1 Tạo đế Silic cấu trúc kim tự tháp (PSi) phương pháp ăn mịn hóa học Đầu tiên, chuẩn bị đế Silic đơn tinh thể loại p, định hướng (100) kích thước cm × cm Làm đế với acetone, IPA nước khử ion (DI) bể siêu âm lần phút, 500oC Sau đó, ngâm dung dịch: dung dịch HCl : H2O2 : H2O (1:1:8, v/v/v), dung dịch HF 0,2%, dung dịch IPA DI khoảng 10 giây làm khô đế khí N2 Tiếp theo, ăn mịn đế Silic dung dịch (KOH + IPA) nhiệt độ thời gian thích hợp Cuối cùng, rửa lại đế với DI làm khơ khí N2 2.2.2 Tạo lớp phủ nano bạc đế Silic cấu trúc kim tự tháp phương pháp phún xạ Phún xạ màng bạc có độ dày 20 nm lên đế PSi đế Silic với dịng điện chiều 15 mA, lưu lượng khí argon sccm tốc độ phún xạ 0,2 Å/s, thời gian phún xạ phút 2.3 Phương pháp phân tích Phân tích cấu trúc tinh thể giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) Mẫu ghi máy SIEMENS D5000 (Bruker, Đức) với 40 kV, dịng 40 mA Khảo sát hình thái bề mặt kính hiển vi điện tử quét FESEM S4800 (Hitachi, Nhật) với gia tốc 10 kV Phân tích phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) thực hệ LABRAM HR EVOLUTION (Horaba, Nhật Bản); chất phân tích chất màu Rhodamine (R6G) với cơng thức phân tử C18H31N2O3Cl KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Khảo sát ảnh hưởng thông số chế tạo lên cấu trúc kim tự tháp Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng thông số chế tạo nhiệt độ ăn mịn, thời gian Tạp chí Kiểm nghiệm An toàn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 63 Chế tạo khảo sát khả tăng cường tín hiệu Raman đế Silic ăn mòn, nồng độ dung dịch KOH nồng độ dung dịch IPA khảo sát với quy ước tên mẫu PSi_nhiệt độ_thời gian_nồng độ KOH_nồng độ IPA (ví dụ: mẫu PSi_70_5_3_1 nghĩa mẫu chế tạo nhiệt độ ăn mòn 70oC, thời gian ăn mòn phút, nồng độ dung dịch KOH M nồng độ dung dịch IPA M) 3.1.1 Khảo sát nhiệt độ ăn mòn Các mẫu PSi điều kiện thí nghiệm nhau, thay đổi nhiệt độ ăn mịn từ 50oC đến 80oC Ảnh kính hiển vi quang học (OM) mẫu PSi_50, PSi_60, PSi_70 PSi_80 (Hình 1) cho thấy nhiệt độ ăn mịn tăng mật độ kim tự tháp hình thành đế nhiều, kích thước kim tự tháp lớn (mẫu PSi_50 có kích thước khoảng μm, mẫu PSi_60 có kích thước khoảng - μm, mẫu PSi-70 có kích thước khoảng μm mẫu PSi_80 có kích thước khoảng - μm) Tuy nhiên, số kim tự tháp mẫu PSi_80 có đỉnh chóp bị bầu đi, nhiệt độ lớn phá hủy cấu trúc kim tự tháp Do đó, để đảm bảo mật độ, kích thước hình dạng kim tự tháp đế mẫu PSi_70 nhiệt độ ăn mòn 70oC lựa chọn PSi_50 PSi_60 PSi_70 PSi_80 Hình Ảnh OM mẫu PSi_50, PSi_60, PSi_70 PSi_80 thang đo 10 μm 3.1.2 Khảo sát thời gian ăn mòn Các mẫu PSi_70 (nhiệt độ ăn mịn 70oC) điều kiện thí nghiệm nhau, thay đổi thời gian ăn mòn từ phút đến 15 phút Ảnh OM mẫu PSi_70_1, PSi_70_2, PSi_70_3, PSi_70_4, PSi_70_5, PSi_70_6, PSi_70_10, PSi_70_15 tương ứng với thời gian ăn mòn phút, phút, phút, phút, phút, phút, 10 phút 15 phút (Hình 2) cho thấy, thời gian ăn mịn ảnh hưởng đến kích thước, hình dạng mật độ kim tự tháp đế Với thời gian ăn mòn từ phút đến phút, kích thước kim tự tháp chưa đồng (khoảng - μm), mật độ Với thời gian ăn mịn từ phút đến 15 phút, kích thước kim tự tháp tăng dần mật độ giảm dần Tuy nhiên, mẫu PSi_70_5 tương ứng với thời gian ăn mịn phút, kích thước trung bình kim tự tháp tương đối đồng (khoảng μm), mật độ dày đặc Như vậy, chọn mẫu PSi_70_5 tối ưu 64 Tạp chí Kiểm nghiệm An tồn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 Đậu Trần Ánh Nguyệt, Văn Võ Kim Hiếu, Trần Thị Thanh Vân, Huỳnh Nguyễn Thanh Luận PSi_70_1 PSi_70_2 PSi_70_3 PSi_70_4 PSi7 PSi_70_6 PSi_70_5 PSi_70_10 PSi_70_15 Hình Ảnh OM mẫu Psi_70 với thời gian ăn mòn khác thang đo 10 μm 3.1.3 Khảo sát nồng độ dung dịch KOH Các mẫu PSi_70_5 (nhiệt độ ăn mòn 70oC, thời gian ăn mòn phút) thay đổi nồng độ dung dịch KOH M, M, M, M 10 M Ảnh OM mẫu PSi_70_5_1, PSi_70_5_2, PSi_70_5_3, PSi_70_5_5, PSi_70_5_7 PSi_70_5_10 tương ứng với nồng độ dung dịch KOH M, M, M, M, M 10 M (Hình 3) cho thấy, nồng độ dung dịch KOH ảnh hưởng đến tốc độ ăn mịn, mật độ kích thước kim tự tháp tốc độ ăn mòn Đối với nồng độ dung dịch KOH M M, mật độ kim tự tháp nồng độ dung dịch KOH thấp, không đủ để xảy phản ứng tất vị trí Đối với nồng độ dung dịch KOH M, M 10 M kim tự tháp có kích thước lớn, không đồng đều, số kim tự tháp bị đỉnh nhọn, lại phần chân đế mật độ nồng độ dung dịch cao nên tốc độ ăn mòn nhanh dẫn đến phá hủy cấu trúc kim tự tháp [12] Tuy nhiên, nồng độ dung dịch KOH M kích thước kim tự tháp tương đối đồng đều, mật độ dày đặc Do đó, mẫu PSi_70_5_3 tương ứng nồng độ dung dịch KOH M tối ưu Tạp chí Kiểm nghiệm An tồn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 65 Chế tạo khảo sát khả tăng cường tín hiệu Raman đế Silic PSi_70_5_1 PSi_70_5_2 PSi_70_5_3 PSi_70_5_5 PSi_70_5_7 PSi_70_5_10 Hình Ảnh OM mẫu PSi_70_5 với nồng độ dung dịch KOH khác thang đo 10 μm 3.1.4 Khảo sát nồng độ dung dịch IPA Các mẫu PSi_70_5_3 (ứng với nhiệt độ ăn mòn 70oC, thời gian ăn mòn phút, nồng độ dung dịch KOH M) khảo sát cấu trúc cách thay đổi nồng độ dung dịch IPA 0,5 M; M; 1,5 M M Dung dịch IPA khơng tham gia vào q trình ăn mịn ảnh hưởng mạnh đến kết ăn mịn, coi “chất phụ gia” dung dịch ăn mòn Độ gồ ghề bề mặt phụ thuộc vào nồng độ dung dịch IPA cải thiện độ ẩm bề mặt Si giúp ion OH- tương tác dễ dàng với bề mặt, đồng thời hỗ trợ q trình ăn mịn theo hướng tinh thể kiểm sốt tốc độ ăn mịn cách ngăn chặn phản ứng nổ bề mặt Si ion OH- [13-14] Ảnh OM mẫu PSi_70_5_3_05, PSi_70_5_3_1, PSi_70_5_3_15 PSi_70_5_3_2 (Hình 4) cho thấy nồng độ dung dịch IPA ảnh hưởng đến cấu trúc mật độ kim tự tháp bề mặt đế Đối với mẫu có nồng độ dung dịch IPA 0,5M 1M mật độ kim tự tháp xuất dày đặc Đối với mẫu có nồng độ dung dịch IPA 1,5 M M mật độ kim tự tháp giảm Điều nồng độ dung dịch IPA cao nên tốc độ ăn mòn nhanh làm cho kim tự tháp bị ăn mòn dần, dẫn đến mật độ kim tự tháp bề mặt đế giảm 66 Tạp chí Kiểm nghiệm An toàn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 Đậu Trần Ánh Nguyệt, Văn Võ Kim Hiếu, Trần Thị Thanh Vân, Huỳnh Nguyễn Thanh Luận PSi_70_5_3_05 PSi_70_5_3_1 PSi_70_5_3_15 PSi_70_5_3_2 Hình Ảnh OM mẫu PSi_70_5_3 với nồng độ dung dịch IPA khác thang đo 10 μm Bên cạnh đó, kết ảnh SEM mẫu PSi_70_5_3_05 tương ứng với nồng độ dung dịch IPA 0,5 M (Hình 5) thu kim tự tháp có đỉnh nhọn, kích thước khoảng - μm, mật độ kim tự tháp dày nằm sát Mẫu PSi_70_5_3_1 tương ứng với nồng độ dung dịch IPA M (Hình 5) kim tự tháp thu có đỉnh nhọn, mật độ dày nằm sát nhau, kích thước kim tự tháp nhỏ so với mẫu PSi_70_5_3_05 (khoảng - μm) Mẫu PSi_70_5_3_15 tương ứng với nồng độ dung dịch IPA 1,5 M (Hình 5) kim tự tháp thu có mật độ dày, kích thước khoảng - μm Tuy nhiên tốc độ ăn mịn nhanh nên kim tự tháp bị ăn mòn dần, có xu hướng bị dẹt đi, khơng giữ hình dạng khối chóp Như vậy, nồng độ dung dịch IPA ảnh hưởng đến tốc độ ăn mịn, kích thước mật độ kim tự tháp đế Tuy nhiên, nồng độ dung dịch IPA cao so với mức bão hịa tốc độ ăn mịn nhanh dẫn đến phá hủy cấu trúc kim tự tháp, làm thay đổi hình thái khối chóp; nồng độ dung dịch IPA q thấp chưa đạt đến mức bão hịa dung dịch ăn mịn khơng tiếp xúc với bề mặt đế để thực phản ứng Si với ion OH- PSi_70_5_3_05 PSi_70_5_3_1 PSi_70_5_3_15 Hình Ảnh SEM mẫu PSi_70_5_3_15 Tạp chí Kiểm nghiệm An toàn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 67 Chế tạo khảo sát khả tăng cường tín hiệu Raman đế Silic Từ phân tích ảnh hưởng nồng độ dung dịch KOH dung dịch IPA thấy với nồng độ dung dịch KOH định cần cho q trình ăn mịn cần lượng dung dịch IPA tương ứng để bảo đảm dung dịch ăn mòn đạt mức bão hòa, đảm bảo yếu tố mật độ, kích thước hình thái kim tự tháp Từ kết khảo sát yếu tố trên, nhận thấy mẫu PSi_70_5_3_1 (nhiệt độ ăn mòn 70oC, thời gian ăn mòn phút, nồng độ dung dịch KOH M nồng độ dung dịch IPA M) đáp ứng mục tiêu đặt hình thái, mật độ kích thước Vì vậy, nhóm nghiên cứu tiếp tục sử dụng mẫu để phủ hạt nano bạc 3.2 Khảo sát cấu trúc đế kim tự tháp/nano bạc phương pháp phún xạ Ảnh SEM mẫu PSi_70_5_3_1 (ứng với nhiệt độ ăn mòn 70oC, thời gian ăn mòn phút, nồng độ dung dịch KOH M nồng độ dung dịch IPA M) phủ màng bạc dày 20 nm (Hình 6) cho thấy, hạt nano bạc (AgNPs) có dạng hình cầu, kích thước khoảng 20 - 30 nm với khoảng cách hạt khoảng 15 - 25 nm, mật độ hạt AgNPs dày, phân bố đồng toàn kim tự tháp khe chân Kết cho thấy thông số chế tạo trình phún xạ nêu mục 2.2.2 tối ưu Hình Ảnh SEM mẫu PSi_70_5_3_1 phủ màng bạc dày 20 nm thang đo 100 nm 300 nm Giản đồ nhiễu xạ XRD Si wafer, PSi Ag@PSi (hình 7a) xuất đỉnh đặc trưng Si (100) góc 2θ = 69.25º Điều cho thấy sau trình tạo đế PSi tạo lớp phủ nano bạc không làm thay đổi cấu trúc tinh thể Si ban đầu Đối với giản đồ nhiễu xạ XRD mẫu Ag@PSi thấy có xuất 03 đỉnh nhiễu xạ vị trí đặc trưng với 2θ 38.2º, 44.3º, 64.5º tương ứng với họ mặt mạng (111), (200), (220) (Hình 7b) Bên cạnh đó, đỉnh nhiễu xạ tương ứng với mặt mạng (111) có cường độ mạnh hay nói cách khác hướng ưu tiên mọc tinh thể trường hợp hướng (111) Kết chứng tỏ có mặt Ag đế PSi 68 Tạp chí Kiểm nghiệm An tồn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 Đậu Trần Ánh Nguyệt, Văn Võ Kim Hiếu, Trần Thị Thanh Vân, Huỳnh Nguyễn Thanh Luận Hình Giản đồ XRD Si wafer, PSi Ag@PSi (a) giản đồ XRD Ag@PSi phóng to góc 2θ từ 36o đến 65o (b) 3.3 Đánh giá khả tăng cường tín hiệu Raman (SERS) đế Ag@PSi Để khảo sát khả tăng cường tín hiệu tán xạ bề mặt Ag@PSi, nhóm nghiên cứu tiến hành đo SERS với chất phân tích R6G với nồng độ thay đổi từ × 10-4M đến 10-6M Kết cho thấy, tất phổ (Hình 8a) xuất đỉnh đặc trưng Si wafer 519 cm-1 đỉnh đặc trưng R6G vùng 600 - 1.700 cm-1 bao gồm: đỉnh 612 cm-1 dao động biến dạng mặt phẳng C-C-C; đỉnh 774 cm-1 1.181 cm-1 tương ứng với dao động biến dạng liên kết C-H mặt phẳng mặt phẳng; đỉnh 1.362 cm-1, 1.510 cm-1 1.651 cm-1 dao động kéo dãn liên kết C-C đỉnh 1.310 cm-1 dao động kéo dãn C-N Đồng thời, nồng độ R6G giảm từ 5.10-4 M đến 10-6 M cường độ đỉnh đặc trưng R6G giảm Từ liệu phổ Raman mẫu, tiến hành xây dựng đường chuẩn cường độ đỉnh số sóng 1.362 cm-1 theo nồng độ R6G kết thể Hình 8b Trong khoảng nồng độ 5.10-4M đến 10-6M, đường tuyến tính có hệ số tương quan R2 = 0,96 Như vậy, nhóm nghiên cứu thành cơng việc chế tạo đế SERS có khả phát R6G nồng độ thấp (10-6 M) (a) 1362 1181 1510 800000 1651 700000 774 Cường độ (a.u.) 612 5.10-5M Cường độ đỉnh 1362 cm-1 10-6 M 1310 10-4M 519 750 1000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 5.10-4M 500 (b) 1250 -1 Số sóng (cm ) 1500 1750 0.0000 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 Nồng độ (M) Hình Phổ SERS R6G với nồng độ khác đế Ag@PSi (a) đường fit cường độ đỉnh 1.362 cm-1 theo nồng độ R6G (b) Tạp chí Kiểm nghiệm An toàn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 69 Chế tạo khảo sát khả tăng cường tín hiệu Raman đế Silic 3.4 Hệ số tăng cường tín hiệu (EF) đế Ag@PSi Để đánh giá khả tăng cường tín hiệu Raman đóng góp cấu trúc kim tự tháp đế Silic từ liệu Raman đế Ag@PSi so với đế Ag Si phẳng chưa có cấu trúc kim tự tháp (đế thông thường Ag@Si), tính hệ số tăng cường (EF) đỉnh 1.362 cm-1 dựa vào công thức (1): 𝐸𝐸𝐸𝐸 = 𝐼𝐼𝐴𝐴𝐴𝐴@𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑁𝑁𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐼𝐼𝑆𝑆𝑆𝑆 𝑁𝑁𝐴𝐴𝐴𝐴@𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 Trong đó, IAg@PSi IAg@Si cường độ đỉnh phổ đặc trưng chất hấp phụ đế SERS đế thông thường; NAg@Si NAg@PSi số phân tử thể tích tán xạ phép đo Raman đế (Si) phép đo SERS Hình thể phổ Raman R6G đế Ag@Si Ag@PSi nồng độ tương ứng 10-3 M 10-6 M -6 Ag@PSi 10 M -3 Ag@Si 10 M Hình Phổ SERS R6G đế Ag@Si Ag@PSi Kết tính hệ số tăng cường EF đỉnh phổ đặc trưng R6G 1362 cm-1 9,7 × 10 Điều chứng tỏ đế Ag@PSi có khả phát R6G nồng độ thấp cấu trúc kim tự tháp Silic tăng cường tín hiệu tán xạ đế SERS Ag@PSi lên khoảng 103 lần KẾT LUẬN Nghiên cứu chế tạo thành công đế Silic có cấu trúc kim tự tháp đồng bề mặt, kích thước từ - μm với thơng số tối ưu nhiệt độ ăn mịn 70oC, thời gian ăn mòn phút, nồng độ dung dịch KOH M nồng độ dung dịch IPA M Đồng thời, tạo lớp phủ hạt nano bạc có bề dày 20 nm lên đế Silic cấu trúc kim tự tháp phương pháp phún xạ cho hiệu ứng tăng cường tín hiệu Raman với dung dịch R6G nồng độ thấp (10-6 M) cấu trúc kim tự tháp tăng cường tín hiệu Raman lên 9,7 × 102 lần LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, với mã số đề tài T2019 - 37 70 Tạp chí Kiểm nghiệm An toàn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 Đậu Trần Ánh Nguyệt, Văn Võ Kim Hiếu, Trần Thị Thanh Vân, Huỳnh Nguyễn Thanh Luận TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B Sharma, R R.Frontiera, A I Henry, E Ringe and R P.Van Duyne, "SERS: Materials, applications, and the future," Materials Today, vol 15, no 1-2, pp 16-25, 2012 [2] I Rigo, M Veres, L Himics, S Toth, A Czitrovszky, A Nagy and P Furjes, "Comparative analysis of SERS substrates of different morphology," Procedia Engineering, vol 168, pp 371-374, 2016 [3] A M Al-Husseini and B Lahlouh, "Silicon pyramid structure as a reflectivity reduction mechanism," Journal of Applied Sciences, vol 17, pp 374-383, 2017 [4] L Sun, P Chen and L Lin, "Enhanced molecular spectroscopy via localized surface plasmon resonance," Intech, 2016 [5] M Kahraman, E R Mullen, A Korkmaz and S Wachsmann-Hogiu, "Fundamentals and applications of SERS-based bioanalytical sensing," Nanophotonics, vol 6, no 5, 2017 [6] R Nisticò, P Rivolo, C Novara and F Giorgis, "New branched flower-like Ag nanostructures for SERS analysis," Colloids and Surfaces A, vol 578, 2019 [7] S Jiang, J Guo, C Zhang, C Li, M Wang, Z Li, S Gao, P Chen, H Si and S Xu, "A sensitive, uniform, reproducible and stable SERS substrate has been presented based on MoS2@Ag nanoparticles@pyramidal silicon," RSC Advances, vol 7, pp 5764-5773, 2017 [8] Z Li, S C Xu, C Zhang, X Y Liu, S S Gao, L T Hu, J Guo, Y Ma, S Z Jiang and H P Si, "High-performance SERS substrate based on hybrid structure of graphene oxide/AgNPs/ Cu film@pyramid Si," Scientific Reports, 2016 [9] A Roy, A Maiti, T K Chini and B Satpati, "Annealing Induced Morphology of Silver Nanoparticles on Pyramidal Silicon Surface and Their Application to Surface Enhanced Raman Scattering," ACS Applied Materials and Interfaces, vol 9, no 39, 2017 [10] I T Sugiarto, Isnaeni and K Y Putri, "Analysis of dual peak emission from Rhodamine 6G organic dyes using photoluminescence," Journal of Physics: Conference Series, vol 817, 2017 [11] C Zhang, S Z Jiang, C Yang, C H Li, Y Y Huo, X Y Liu, A H Liu, Q Wei, S S Gao, X G Gao and B Y Man, "Gold@silver bimetal nanoparticles/pyramidal silicon 3D substrate with high reproducibility for highperformance SERS," Scientific Reports, Article no : 25243, 2016 [12] N Ximello, H Haverkamp and G Hahn, "A new KOH-etch solution to produce a random pyramid texture on monocrystalline silicon at elevated process temperatures and shortened process times," Materials Science, pp 1958 - 1960, 2009 [13] I Zubel, K Rola and M Kramkowska, "The effect of isopropyl alcohol concentration on the etching process of Si-subtrates in KOH solutions," Sensors and Actuators A Physical, vol 171, no 2, pp 436-445, 2011 [14] Y Wang, R Luo, J Ma and S Q Man, "Fabrication of the pyramidad microstructure on silicon substrate using KOH solution", The 5th International Conference on Advanced Engineering Materials and Technology, AEMT 2015, pp 302-307, 2015 Tạp chí Kiểm nghiệm An tồn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 71 Chế tạo khảo sát khả tăng cường tín hiệu Raman đế Silic Fabrication and study of Raman signal enhancement of pyramid/ nano-Ag structured Silic substrate Dau Tran Anh Nguyet1,2, Van Vo Kim Hieu1,2 Tran Thi Thanh Van1,2, Huynh Nguyen Thanh Luan1,2 Faculty of Material Science and Technology, University of Science, VNU-HCM, Vietnam Vietnam National University Ho Chi Minh City Abstract The pyramid-structured silicon substrate was successfully fabricated by a chemical corrosion method with an average thickness of about - μm with the optimal parameters such as corrosion temperature of 70oC, corrosion time of min, concentration KOH of M and isopropyl alcohol concentration of M After that, the silver nanoparticles layer (thickness 20 nm) was coated on the silicon substrate by a sputtering method to enhance the SERS signal The results proved that the Pyramid/nano Ag structure silicon substrate showed the enhancement effect of Raman signal, and Rhodamine 6G pigment in food at low concentration (10-6 M) was detected and the enhancement factor was 9.7 × 102 Keywords: Ag@PSi, PSi, Raman, SERS, Silic substrate 72 Tạp chí Kiểm nghiệm An tồn thực phẩm - Tập 4, Số 1, 2021 ... Hệ số tăng cường tín hiệu (EF) đế Ag@PSi Để đánh giá khả tăng cường tín hiệu Raman đóng góp cấu trúc kim tự tháp đế Silic từ liệu Raman đế Ag@PSi so với đế Ag Si phẳng chưa có cấu trúc kim tự tháp... phịng thí nghiệm 2.2 Quy trình tạo đế Silic cấu trúc kim tự tháp/nano bạc 2.2.1 Tạo đế Silic cấu trúc kim tự tháp (PSi) phương pháp ăn mịn hóa học Đầu tiên, chuẩn bị đế Silic đơn tinh thể loại p,... thời, tạo lớp phủ hạt nano bạc có bề dày 20 nm lên đế Silic cấu trúc kim tự tháp phương pháp phún xạ cho hiệu ứng tăng cường tín hiệu Raman với dung dịch R6G nồng độ thấp (10-6 M) cấu trúc kim tự