Hiệu suất lượng tử được định nghĩa và trỡnh bày trong phần 1.1.3.
Việc xỏc định trực tiếp hiệu suất lượng tử của một chất màu là khú khăn, nhưng cú thể xỏc định đại lượng này một cỏch giỏn tiếp thụng qua một chất màu đó biết trước hiệu suất lượng tử. Chất màu cần xỏc định hiệu suất lượng tử là Rhodamine B (RB) trong nước và cỏc hạt silica chứa tõm màu RB. Chất màu được sử dụng để so sỏnh hiệu suất lượng tử ở đõy là Rhodamine 6G (R6G).
Bước đầu tiờn trong việc xỏc định hiệu suất lượng tử là cần xỏc định khoảng nồng độ chất màu trong đú cường độ huỳnh quang cũn phụ thuộc tuyến tớnh vào nồng độ (hiệu suất lượng tử cũn là hằng số). Trong trường hợp này, nồng độ của cỏc chất màu cần pha loóng ở nồng độ dưới 6x10-6 mol/l.
Từ cỏc cụng thức (2.19), (2.20), nếu gọi chất 1 là chất màu đó biết trước hiệu suất lượng tử (chất màu so sỏnh) và chất 2 là chất màu cần được xỏc định hiệu suất lượng tử (chất cần đo) ta cú phương trỡnh quan hệ sau (lấy t là hằng số)
2 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 I K B K Q =Q =Q I K B K (2.21)
Theo (2.14) và (2.19), cường độ huỳnh quang và độ hấp thụ đều biến thiờn theo nồng độ theo hàm y = a.x (trong thực nghiệm lấy l = 1cm) vỡ vậy B và K cú thể xỏc định thụng qua độ dốc đường phụ thuộc của độ hấp thụ và cường độ huỳnh quang theo nồng độ. Hiệu suất của R6G trong nước là 0,9 và tớnh được hiệu suất lượng tử của RB và cỏc hạt nano silica chứa tõm màu RB trong nước [110].
400 450 500 550 600 650 700 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 Đ ộ hấ p t hụ ( đv ty ) Bước sóng (nm) R6G RB Hỡnh 2.18. Phổ hấp thụ của RB và R6G
Từ phổ hấp thụ của R6G và RB, chỳng ta thấy điểm giao nhau của phổ nằm trong khoảng 532 nm đến 538 nm (vỡ phổ hấp thụ của chất màu cú sự dịch chuyển nhẹ khi thay đổi nồng độ). Vỡ vậy, để đảm bảo mức độ hấp thụ của cả hai chất màu (chất so sỏnh và chất cần đo) là tương đương nhau, chỳng tụi chọn bước súng để kớch thớch huỳnh quang là 535 nm.
Tuy nhiờn, khụng phải lỳc nào ta cũng cú thể xỏc định chớnh xỏc nồng độ của chất màu trong dung dịch (vớ dụ như cỏc chấm lượng tử, hoặc cú một hỗn hợp nhiều chất màu trong một dung dịch, chất màu bị thất thoỏt trong quỏ trỡnh rửa…), hoặc cú một hỗn hợp nhiều chất màu trong một dung dịch, khi đú việc xỏc định hiệu suất lượng tử theo phương phỏp trờn sẽ khụng thực hiện được. Trong trường hợp đú, chỳng tụi đưa ra một phương ỏn khỏc để xỏc định hiệu suất lượng tử như sau: pha loóng dung dịch ra khoảng 3 đến 4 mẫu cú nồng độ khỏc nhau (khụng biết chớnh xỏc nồng độ), sau đú mang cỏc mẫu này đi đo độ hấp thụ (tại bước súng kớch thớch). Điều chỉnh mẫu sao cho cỏc mẫu cần đo và mẫu so sỏnh cú cựng độ hấp thụ theo cặp một.
Vỡ độ hấp thụ của cỏc mẫu đó được điều chỉnh cho bằng nhau, hiệu suất lượng tử sẽ được tớnh theo cụng thức:
2 2 1 1 I Q =Q I (2.22)
Cú thể tớnh trực tiếp hiệu suất lượng tử ở từng điểm cú độ hấp thụ bằng nhau rồi lấy trung bỡnh hoặc dựng số liệu này để vẽ thành một đường thẳng, sau đú so sỏnh độ dốc của hai đường thẳng đú, cần chỳ ý rằng phải đảm bảo sao cho cường độ huỳnh quang quan hệ tuyến tớnh với độ hấp thụ.
Tuy nhiờn, với phương phỏp đo này, việc điều chỉnh sao cho từng cặp mẫu cú độ hấp thụ giống nhau là khú khăn và tốn rất nhiều thời gian.
Đối với cỏc mẫu silica chứa tõm màu RB, chỳng tụi tiến hành đo hiệu suất lượng tử theo cỏch thứ nhất. Vỡ cỏc tõm màu nằm bờn trong hạt silica, nờn để đo được độ hấp thụ của RB, chỳng tụi đó tiến hành đo độ hấp thụ song song giữa mẫu hạt silica cú chứa tõm màu và khụng chứa tõm màu, từ hai kết quả đo này cú thể loại bỏ được yếu tố hấp thụ của nền silica. Nồng độ của cỏc phõn tử màu trong dung dịch trong trường hợp này sẽ là nồng độ trung bỡnh, được suy ngược từ đường thẳng biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ tõm màu RB pha trong ethanol đó xỏc định được trước.