Hình 2.4. Mô hình quang phổ hấp thụ.
Đo phổ hấp thụ của vật liệu thường sử dụng thiết bị phổ kế UV - Vis. Thiết bị quang phổ hấp thụ thường được phân làm hai loại chính: thiết bị quang phổ hấp thụ một chùm tia và thiết bị quang phổ hấp thụ hai chùm tia. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng thiết bị UV - Vis OPTIMA Model SP 3000 nano hai chùm tia. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy như Hình 2.5.
Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý đo UV - Vis hai chùm tia [26]
Phổ hấp thụ biểu thị mối quan hệ giữa cường độ hay hệ số hấp thụ ánh sáng của vật liệu với bước sóng ánh sáng chiếu vào vật liệu. Phương pháp đo phổ hấp thụ quang học cho ta rất nhiều thông tin về vật liệu như: độ rộng vùng cấm quang, dự đoán bước sóng huỳnh quang của vật liệu nếu vật liệu phát quang, hiệu ứng kích thước luợng tử, ước tính kích thước của các chấm luợng tử, và các dịch chuyển quang học, ước tính độ dày lớp vật liệu...
Phương pháp chuẩn bị mẫu:
Bật máy đo UV-Vis, máy tính sau đó kết nối máy đo với máy tính và cài đặt các thông số liên quan (dải bước sóng quét, giới hạn cường độ hấp thụ trên thang đo). Cuvet (thạch anh) chứa mẫu phải được rửa sạch bằng nước cất 2 lần. Hai cuvet chứa dung môi đưa vào máy, tiến hành loại trừ tín hiệu hấp thụ của dung môi (Baseline). Sau đó rót 3,5 ml dung dịch nano ZnO vào cuvet tiến hành đo. Đo lần lượt các mẫu trước và sau khi xử lí vi sóng 1 phút, 3 phút, 5 phút, 10 phút, 15 phút (trước khi thay mẫu mới phải rửa cuvet bằng nước cất). Phân tích được tiến hành tại phòng thí nghiệm Viện Nghiên cứu Nano - Trường Đại học Phenikaa (Hình 2.6).
Hình 2.6.Máy OPTIMA model SP 3000 nano xuất xứ Nhật Bản, tại Viện Nghiên cứu Nano - Trường Đại học Phenikaa.
2.3.2. Phương pháp đo phổ huỳnh quang (PL)
Nguyên lý đo:
Huỳnh quang là hiện tượng khi một nguyên tử hoặc một phân tử hấp thụ một photon phù hợp thì phân tử đó chuyển lên mức năng lượng cao hơn. Độ chênh lệch hai mức năng lượng đúng bằng năng lượng của photon mà phân tử đã hấp thụ, trạng thái phân tử ở mức năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản gọi là trạng thái kích thích (kém bền), thời gian sống ở trạng thái kích thích không dài (chỉ cỡ 10 -9 đến 10 -12 giây). Sau đó phân tử tự chuyển về trạng thái cơ bản, tuy nhiên trong quá trình tồn tại ở trạng thái kích thích, giữa các phân tử có sự tương tác với nhau nên phân tử có sự mất mát năng lượng. Do đó khi phân tử chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản thì chúng phát ra các photon có bước sóng dài hơn bước sóng của các photon kích thích.