3.3.1. Gắn kết enzyme
Màng Pt sau khi chức năng hóa được thử nghiệm gắn kết với enzyme và được nghiên cứu thông qua phép đo FTIR.
Hình 3.13. Phổ FTIR của màng Pt gắn kết enzyme
Hình 3.13 là phổ đo FTIR của màng Pt sau khi thử nghiệm gắn kết enzyme. Có thể thấy rằng các đỉnh dao động của gốc amino ở các vị trí 3203, 3352, 3455 cm- 1 (hình 3.10) trong phổ FTIR của 4-ATP trên màng Pt đã biến mất. Bên cạnh đó, đỉnh của mode dao động νC-C tại vị trí 1618 cm-1 cũng biến mất hoặc bị che lấp bởi mode dao động có vị trí 1640 cm-1. Đây chính là tần số dao động C=O amide I
54
[34]. Điều này gợi ý rằng, nhóm amino của 4-ATP trên bề mặt Pt đã phản ứng với nhóm cacboxyl của enzyme để tạo thành liên kết peptit. Quá trình tạo thành liên kết peptite có thể được thể hiện một cách ngắn gọn như sau [28]:
Trong đó EDC có vai trò là chất trung gian, tạo điều kiện cho phản ứng tạo thành liên kết peptit bền vững.
Như vậy thông qua sự xuất hiện vạch phổ ở 1640 cm-1 tương ứng với tần số vạch amide I và sự biến mất của các vạch đặc trưng cho nhóm amino, có thể nói rằng đã có sự gắn kết giữa enzyme và 4-ATP trên bề mặt Pt thông qua sự tạo thành liên kết peptit giữa nhóm amino và cacboxyl. Tuy nhiên, vì enzyme có bản chất là protein chứa cả 2 nhóm amino, cacboxyl và cả các chuỗi polipeptit trong nó nên dao động admide I có thể có nguồn gốc nội tại của phân tử enzyme. Vì vậy, để làm rõ chúng tôi thử nghiệm thêm việc gắn kết với axit citric vì phân tử của chất này chỉ có một nhóm cacboxyl, thông qua đó có thể dễ dàng xác nhận lại sự tạo thành liên kết peptit giữa nhóm amino của 4-ATP và nhóm cacboxyl của phân tử axit citric.
55
3.3.2. Gắn kết với axit citric
Hình 3.14. Phổ FTIR của màng Pt gắn axit citric ở thang đo (a) 500 – 4000 cm-1
(b) 1200 – 2200 cm-1
Hình 3.14a cho thấy toàn bộ kết quả đo FTIR của mẫu màng gắn kết axit citric, còn hình 3.14b tập trung vào vùng xuất hiện các đỉnh đặc trưng cho liên kết peptit. Kết quả cho thấy có 2 đỉnh độc lập rõ ràng: 1 đỉnh ở xung quanh vị trí 1632 – 1690 cm-1; đỉnh kia nằm trong khoảng 1500 – 1575 cm-1. Hai vị trí này nằm trong vùng đặc trưng của tần số vạch amide I và II. Tần số amide I nằm trong khoảng 1600 – 1690 cm-1; trong khi tần số amide II nằm trong khoảng 1480 – 1575 cm-1 [34]. Do đó, có thể kết luận rằng, hai mode dao động này chính là hai mode amide I và II. Mặt khác, mỗi phân tử axit citric chỉ có một gốc cacboxyl, nên hai mode dao động trên phải có nguồn gốc từ sự tạo thành của liên kết peptit giữa nhóm cacboxyl trong axit citric và nhóm amino trên bề mặt màng Pt.
56
KẾT LUẬN
Màng Pt có cấu trúc nano đã được chế tạo thành công trên đế silic sử dụng phương pháp polyol. Màng được tạo thành có độ bám dính tốt, kích thước tinh thể trung bình thay đổi từ 10 – 14 nm tùy theo nhiệt độ nung. Màng được tạo thành có hai loại cấu trúc: cấu trúc màng và các đám hạt. Trong khi cấu trúc màng có nguồn gốc từ sự phát triển của Pt trên bề mặt đế thì đám hạt là do sự tạo thành của các hạt Pt trong lòng chất lỏng, kết tụ và lắng đọng lại trên bề mặt của lớp màng bên dưới. Độ dày của màng thay đổi từ 70 – 100 nm, không đồng nhất trên bề mặt đế do quá trình bay hơi và đối lưu của dung môi lỏng trong quá trình chế tạo, cũng như sự hình thành của các đám hạt trên bề mặt màng. Đây là nhược điểm lớn nhất của phương pháp này, tuy nhiên có thể khắc phục thông qua việc sử dụng một số kỹ thuật phủ màng khác như kỹ thuật phun phủ. Màng Pt được chế tạo bằng phương pháp polyol có khả năng đính kết các phân tử sinh học sau khi được chức năng hóa với 4-ATP. Điều này mở ra khả năng ứng dụng to lớn trong việc chế tạo điện cực của cảm biến sinh học với giá rẻ và phương pháp đơn giản.
57
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Nguyễn Năng Định (2009), Vật lý và kỹ thuật màng mỏng, NXB ĐHQGHN. [2] Hoàng Nhâm, Hóa học vô cơ, Tập 3, NXB Giáo Dục.
Tiếng Anh
[3] A Chen, P Holt-Hindle (2010), “Platinum-Based Nanostructured Materials: Synthesis, Properties, and Applications”, Chem. Rev., 110, pp. 3767–3804. [4] A. E. Schweizer, G. T. Kerr (1978), “Thermal decomposition of
hexachloroplatinic acid”, Inorg. Chem., 17 (8), pp. 2326–2327.
[5] Andreas Zerr, Gerhard Miehe, George Serghiou, Marcus Schwarz, Edwin Kroke, Ralf Riedel, Hartmut Fues zlig, Peter Kroll and Reinhard Boehler (1999), “Synthesis of cubic silicon nitride”, Nature, 400, pp. 340-342.
[6] Andrzej Kudelski (2005), “Characterization of thiolate-based mono- and bilayers by vibrational spectroscopy: A review”, Vibrational Spectroscopy, 39, pp. 200–213.
[7] Balaji Krishnamurthy, S. Deepalochani (2009), “Performance of Platinum Black and Supported Platinum Catalysts in a Direct Methanol Fuel Cell”, Int. J.
Electrochem. Sci., 4, pp. 386–395.
[8] Belinda I. Rosario-Castro (2008), Chemically Attached Single-Wall Carbon Nanotubes on Polycrystalline Platinum Surface: Probed as Anode for Lithium
Intercalation, Department of Chemistry. Falculty of Natural Science,
University of Puerto Rico.
[9] Belinda I. Rosario-Castro, Estevao R. Fachini, Jessica Herna´ndez, Marla E. Pe´rez-Davis, Carlos R. Cabrera (2006), “Electrochemical and Surface Characterization of 4-Aminothiophenol Adsorption at Polycrystalline Platinum Electrodes”, Langmuir, 22, pp. 6102-6108.
58
[10] Bong Kyun Park, Sunho Jeong, Dongjo Kim, Jooho Moon, Soonkwon Lim, Jang Sub Kim (2007), “Synthesis and size control of monodisperse copper nanoparticles by polyol method”, Journal of Colloid and Interface Science, 331, pp. 417-424.
[11] Boulikas, T.; Pantos, A.; Bellis, E.; Christofis, P (2007), “Designing platinum compounds in cancer: Structures and mechanisms”, Cancer Ther. , 5, pp. 537– 583.
[12] Chang Ho Yoon, R. Vittal, Jiwon Lee, Won-Seok Chae, Kang-Jin Kim (2008), “Enhanced performance of a dye-sensitized solar cell with an electrodeposited- platinum counter electrode”, Electrochimica Acta, 53, pp. 2890–2896.
[13] Chen, D.H.; Yeh, J.J.; Huang, T.C. (1999), “Synthesis of platinum ultrafine particles in AOT reverse micelles”, J. Colloid Interface Sci., 215, pp. 159–166. [14] Che-Yu Lin, Jeng-Yu Lin, Jo-Lin Lan, Tzu-Chien Wei, Chi-Chao Wan (2010),
“Electroless Platinum Counter Electrode for Dye-Sensitized Solar Cells by Using Self-Assembly Monolayer Modification”, Electrochemical and Solid-
State Letters,13 (11) D77-D79.
[15] Chih-Ming Chen, Chia-Hsien Chen, Sheng-Jye Chernga, Tzu-Chien Wei (2010), “Electroless deposition of platinum on indium tin oxide glass as the counterelectrode for dye-sensitized solar cells”, Materials Chemistry and
Physics, 124, pp. 173-178.
[16] Chun-Wei Chen and Mitsuru Akashi (1997), “Synthesis, Characterization, and Catalytic Properties of Colloidal Platinum Nanoparticles Protected by Poly(N- isopropylacrylamide)”, Langmuir, 13, pp. 6465–6472.
[17] Craig, Bruce D; Anderson, David S; International, A.S.M. (1995), Handbook
of corrosion data, pp. 8-9.
[18] Elham Gharibshahi, Elias Saion (2012), “Influence of Dose on Particle Size and Optical Properties of Colloidal Platinum Nanoparticles”, Int. J. Mol. Sci.,
59
[19] Ermete Antolini (2007), “Platinum-based ternary catalysts for low temperature fuel cells: Part II. Electrochemical properties”, Applied Catalysis B:
Environmental, vol. 75, pp. 337–350.
[20] Fenghua Li, Fei Li, Jixia Song, Jiangfeng Song, Dongxue Han, Li Niu (2009), “Green synthesis ofhighly stable platinum nanoparticles stabilized by amino- terminated ionic liquid and itselectrocatalysts for dioxygen reduction and methanol oxidation”, Electrochem. Commun., 11, pp. 351–354.
[21] Fumitaka Mafuné, Jun-ya Kohno , Yoshihiro Takeda , and Tamotsu Kondow (2000), “Formation and Size Control of Silver Nanoparticles by Laser Ablation in Aqueous Solution”, J. Phys. Chem. B, 104 (39), pp. 9111–9117.
[22] George B. Kauffman, Joseph J. Thurner, David A. Zatko (1967), “Ammonium Hexachloroplatinate(IV)”, Inorganic Syntheses, Volume 9.
[23] George S. Newth (1920), A Text-book of Inorganic Chemistry, Longmans, Green, and co. p. 694.
[24] George T. Kerr, Albert E. Schweizer, Theodore Del Donno (1980), “β- Platinum(II) Chloride”, Inorganic Syntheses, Volume 20
[25] Greenwood, N.N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (Second ed.), New York: Elsevier Butterworth-Heinemann.
[26] Hongshui Wang, Xueliang Qiao, Jianguo Chen, Shiyuan Ding (2005), “Preparation of silver nanoparticles by chemical reduction method”, Colloids
and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 256, pp. 111-115.
[27] http://hivatec.ca/consulting-design/thin-film-deposition/ [28] http://irs.ub.rug.nl/dbi/43789b7720e98
[29] http://www.seas.ucla.edu/prosurf/MOCVD.htm [30] http://www.tcbonding.com/sputtering.html
[31] Izumi Ohno (2010), Modern Electroplating, Fifth Edition, John Wiley & Sons, c. 20.
60
[32] J. R. Vargas Garcia, Takashi Goto (2003), “Chemical Vapor Deposition of Iridium, Platinum, Rhodium and Palladium”, Materials Transactions, Vol. 44, No. 9, pp. 1717 to 1728.
[33] Jian Feng Li et al (2010), "Shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy", Nature 464, pp. 392-395.
[34] Jilie KONG and Shaoning YU (2007), “Fourier Transform Infrared Spectroscopic Analysis o Protein Secondary Structures”, Acta Biochimica et
Biophysica Sinica, 39(8), pp. 549–559.
[35] Jining Xie, Shouyan Wang, L Aryasomayajula and V K Varadan (2007), “Platinum decorated carbon nanotubes for highly sensitive amperometric glucose sensing “, Nanotechnology, 18, 065503.
[36] John N. Lalena, David A. Cleary, Everett Carpenter, Nancy F. Dean (2008),
Inorganic Materials Synthesis and Fabrication, pp. 228.
[37] Juyoung Leem, Hyun Wook Kang, Seung Hwan Ko and Hyung Jin Sung (2014), "Controllable Ag nanostructure patterning in a microfluidic channel for real-time SERS systems", Nanoscale, 6, 2895
[38] Kang, W.P.; Kim, C.K. (1993), “Novel platinum‐tin oxide‐silicon nitride‐silicon dioxide‐silicon gas sensing component for oxygen and carbon monoxide gases at low temperature”, Appl. Phys. Lett., 63, pp. 421–423.
[39] Kenneth G. Kreider, Michael J. Tarlov, James P. Cline (1995), “Sputtered thin- film pH electrodes of platinum, palladium, ruthenium, and iridium oxides”,
Sensors and Actuators B: Chemical, 28, pp. 167-172.
[40] Kevin E. Elkins, Tejaswi S. Vedantam, J. P. Liu, Hao Zeng, Shouheng Sun, Y. Ding, Z. L. Wang (2003), “Ultrafine FePt Nanoparticles Prepared by the Chemical Reduction Method”, Nano Letters, 3 (12), pp. 1647–1649.
[41] Kuan Sun, Benhu Fan, Jianyong Ouyang (2010), “Nanostructured Platinum Films Deposited by Polyol Reduction of a Platinum Precursor and Their Application as Counter Electrode of Dye-Sensitized Solar Cells”, J. Phys.
61
[42] L. Samiee, M. Dehghani Mobarake, R. Karami, and M. Ayazi (2012), "Developing of Ethylene Glycol as a New Reducing Agent for Preparation of Pd-Ag/PSS Composite Membrane for Hydrogen Separation", Journal of
Petroleum Science and Technology, 2, pp. 25-32
[43] L.G. Jacobsohn, X. Zhang, A. Misra and M. Nastasi (2005), “Synthesis of metallic nanocrystals with size and depth control: A case study “, J. Vac. Sci.
Technol. B, 23, 1470.
[44] L.K. Kurihara, G.M. Chow, P.E. Schoen (1995), “Nanocrystalline metallic powders and films produced by the polyol method”, Nanostructured Materials, Vol 5, Issue 6, pp. 607–613
[45] Larry N. Lewis , Kevin H. Janora , Jie Liu , Shellie Gasaway , Eric P. Jacobson (2004), “Low temperature metal deposition processes for optoelectronic devices”, Proc. SPIE 5520,Organic Photovoltaics V, 244
[46] Long, N.V.; Chien, N.D.; Hayakawa, T.; Hirata, H.; Lakshminarayana, G.; Nogami, M (2010), “The synthesis and characterization of platinum nanoparticles: A method of controlling the size and morphology”,
Nanotechnology, 21, 035605.
[47] Maribel G. Guzmán, Jean Dille, Stephan Godet (2009), “Synthesis of silver nanoparticles by chemical reduction method and their antibacterial activity “,
Int J Chem Biomol Eng
[48] Mark A. Bryant, Susan L. Joa, Jeanne E. Pemberton (1992), “Raman scattering from monolayer films of thiophenol and 4-mercaptopyridine at platinum surfaces”, Langmuir, 8 (3), pp. 753–756.
[49] Masahiko Hiratani, Toshihide Nabatame, Yuichi Matsui, Kazushige Imagawa, Shinichiro Kimura (2001), “Platinum Film Growth by Chemical Vapor Deposition Based on Autocatalytic Oxidative Decomposition”, Journal of The
62
[50] Min-Hye Kim, Young-Uk Kwon (2010), “Effects of Organic Additive during Thermal Reduction of Platinum Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells”,
Materials Transactions, Vol. 51, No. 12, pp. 2322-2324.
[51] Mizukoshi, Y.; Takagi, E.; Okuno, H.; Oshima, R.; Maeda, Y.; Nagata, Y (2011), “Preparation of platinum nanoparticles by sonochemical reduction of the Pt(IV) ions: role of surfactants”, Ultrason. Sonochem. , 8, pp. 1–6.
[52] Nguyen The Binh, Nguyen Dinh Thanh,Nguyen Quang Dong, Nguyen Thi Trinh (2014), "Preparation of Platinum Nanoparticles in Solution of Polyvinyl Pyrrolydone (PVP) by Laser Ablation Method ", VNU Journal of Science:
Mathematics – Physics, 30 (2), pp. 18-24
[53] Nguyen Viet Long, Tong Duy Hien, Toru Asaka, Michitaka Ohtaki, Masayuki Nogami (2011), “Synthesis and characterization of Pt–Pd alloy and core-shell bimetallic nanoparticles for direct methanol fuel cells (DMFCs): Enhanced electrocatalytic properties of well-shaped core-shell morphologies and nanostructures”, Int. J. Hydrog. Energy, 36, pp. 8478–8491.
[54] O G Palanna (2009), Engineering Chemistry, McGraw Hill Publication, pp. 185
[55] Paweł Borowicz, Mariusz Latek, Witold Rzodkiewicz, Adam Łaszcz, Andrzej Czerwinski, Jacek Ratajczak (2012), “Deep-ultraviolet Raman investigation of silicon oxide: thin film on silicon substrate versus bulk material “, Adv. Nat.
Sci: Nanosci. Nanotechnol., 3 045003.
[56] R. Pereira, L.F. Marchesi, R.G. Freitas, R. Matos, E.C. Pereira (2013), “A low- cost platinum film deposited direct on glass substrate for electrochemical counter electrodes”, Journal of Power Sources, 232, pp. 254-257.
[57] Ryan O’Hayre, Sang-Joon Lee, Suk-Won Cha, Fritz.B Prinz (2002), “A sharp peak in the performance of sputtered platinum fuel cells at ultra-low platinum loading”, Journal of Power Sources, 109, pp. 483-493.
63
[58] S. Hazra, A. Gibaud, P . Laffez and C. Sella (2000), “Dependence of matrix and substrate on the morphology of nanocermet thin films”, Eur. Phys. J. B, 14, pp. 363-369.
[59] Sang Hern Kim, Chang Woo Park (2013), “Novel Application of Platinum Ink for Counter Electrode Preparation in Dye Sensitized Solar Cells”, Bull. Korean
Chem. Soc., Vol. 34, No. 3 831
[60] Sara E. Skrabalak, Benjamin J. Wiley, Munho Kim, Eric V. Formo, Younan Xia (2008), “On the Polyol Synthesis of Silver Nanostructures: Glycolaldehyde as a Reducing Agent”, Nano Letters, Vol. 8, No. 7, pp. 2077-2081
[61] Seok-Soon Kim, Yoon-Chae Nah, Yong-Young Noh, Jang Jo, Dong-Yu Kim (2006), “Electrodeposited Pt for cost-efficient and flexible dye-sensitized solar cells”, Electrochimica Acta, 51, pp. 3814–3819.
[62] Shuhei HOSHIKA et al (2010), “Effect of application time of colloidal platinum nanoparticles on the microtensile bond strength to dentin”, Dent.
Mater. J., 29, pp. 682–689.
[63] Sridhar Komarneni, Dongsheng Li, Bharat Newalkar, Hiraoki Katsuki, and Amar S. Bhalla (2002), “Microwave−Polyol Process for Pt and Ag Nanoparticles”, Langmuir, 18 (15), pp. 5959–5962
[64] Stojan S. Djokić, Pietro L. Cavallotti (2010), Electrodeposition Modern
Aspects of Electrochemistry, Springer New York, Volume 48, pp. 251-289.
[65] Swee Jen Cho, Chin Yong Neo, Xiaoguang Mei, Jianyong Ouyang (2012), “Platinum nanoparticles deposited on substrates by solventless chemical reduction of a platinum precursor with ethylene glycol vapor and its application as highly effective electrocatalyst in dye-sensitized solar cells”, Electrochimica Acta, 85, pp. 16-24.
[66] Swee Jen Cho and Jianyong Ouyang (2011), “Attachment of Platinum Nanoparticles to Substrates by Coating and Polyol Reduction of A Platinum Precursor”, J. Phys. Chem. C, 115, pp. 8519–8526.
64
[68] Than-Tung Duong, Jin-Seok Choi, Anh-Tuan Le and Soon-Gil Yoon (2014), "Morphology Control of Pt Counter Electrodes Using a Pt Precursor Solution with H2PtCl6·xH2O for Highly Efficient Dye-Sensitized Solar Cells", Journal of
The Electrochemical Society, 161(4) H166-H171
[69] Toonika Rinken, State of the Art in Biosensors - General Aspects, c. 13.
[70] U Kreibig, M Vollmer (1995), Optical properties of metal clusters, Springer, Berlin
[71] Wöhler, L.; Streicher, S. (1913). “Über das Beständigkeitsgebiet von vier wasserfreien Platinchloriden, über die Flüchtigkeit des Metalls im Chlorgas und die Darstellung sauerstoff-freien Chlors”, Chem. Ber. 46 (2), pp. 1591–1597. [72] Xiao Lyu, Jingping Hu, John S. Foord, Qiang Wang (2013), “A novel
electroless method to prepare a platinum electrocatalyst on diamond for fuel cell applications”, Journal of Power Sources, 242, pp. 631-637.
[73] Xiaoge Hu, Tie Wang, Liang Wang, and Shaojun Dong (2007), “Surface- Enhanced Raman Scattering of 4-Aminothiophenol Self-Assembled Monolayers in Sandwich Structure with Nanoparticle Shape Dependence: Off- Surface Plasmon Resonance Condition”, J. Phys. Chem. C, 111, pp. 6962- 6969.
[74] Ysmael Verde, Gabriel Alonso, Victor Ramos, Hua Zhang, Allan J. Jacobson, Arturo Keer (2004), “Pt/C obtained from carbon with different treatments and (NH4)2PtCl6 as a Pt precursor”, Applied Catalysis A: General, 277, pp. 201– 207.
[75] ZHOU ZhiYou, TIAN Na & SUN ShiGan (2013), "Kinetics of thiocyanate orientation conversion on Pt surface studied by in situstep-scan time-resolved microscope FTIR spectroscopy ", Chinese Science Bulletin, 58, pp. 622-626.