Hình 1.8(a) cho thấy ảnh SEM mặt cắt ngang của cấu trúc gương Bragg silic xốp. Ảnh phóng to miêu tả silic xốp được chức năng hóa với chất gây nghiện. Hình 1.8(b) Trong trường hợp không có ma túy trong nước tiểu, Ab liên kết tối đa với bề mặt được chức năng hóa chất gây nghiện dẫn tới sự dịch chuyển phổ phản xạ lớn nhất trong đồ thị 1.8(c) và hình 1.8(d) chất gây nghiện trong nước tiểu cạnh tranh với chất gây nghiện gắn liền với các vị trí liên kết Ab được chức năng hóa trên bề mặt của silic xốp dẫn tới sự suy giảm một phần đáp ứng dịch chuyển bước sóng hình 1.8(e) [10].
Dựa trên những ưu điểm của cảm biến dựa trên silic xốp và những kết quả nghiên cứu đã đạt được, chúng tôi cũng sử dụng cấu trúc Silic xốp làm bằng silic cho ứng dụng cảm biến hóa học để phát hiện ion kim loại trong dung dịch nước.
1.3. Ảnh hưởng của ion kim loại đến con người
Kim loại là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương và có các liên kết kim loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như cation trong đám mây các điện tử. Các kim loại là một trong ba nhóm các nguyên tố được phân biệt bởi độ ion hóa và các thuộc tính liên kết của chúng, cùng với các á kim và các phi kim. Kim loại được chia làm ba loại:
+ Kim loại cơ bản: Sắt, niken, chì, kẽm, đồng,… + Kim loại đen: Titan, Crom, …
+ Kim loại màu: Bạc, vàng,..
1.3.1. Natri
Natri là tên một nguyên tố hóa học hóa trị một trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Na và số nguyên tử bằng 11, nguyên tử khối khoảng bằng 23. Natri là kim loại mềm, màu trắng bạc, hoạt động mạnh, và thuộc nhóm kim loại kiềm; nó chỉ có một đồng vị bền là 23Na. Kim loại nguyên chất không có mặt trong tự nhiên nên để có được dạng này phải điều chế từ các hợp chất của nó. Natri là nguyên tố phổ biến nhất thứ 6 trong vỏ Trái Đất, và có mặt trong nhiều loại khoáng vật như felspat, sodalit và đá muối. Phần lớn muối natri là những hợp chất hòa tan mạnh trong nước, và natri của chúng bị rò rỉ do hoạt động của nước nên clo và natri là các nguyên tố hòa tan phổ biến nhất theo khối lượng trong các vùng biển trên Trái Đất. Natri tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất liên kết với các ion khác như NaCl (muối ăn).
Hình 1.9. Cấu trúc mạng tinh thể Natri clorua (NaCl)
Muối ăn hay trong dân gian còn gọi đơn giản là muối (tuy rằng theo đúng thuật ngữ khoa học thì không phải muối nào cũng là muối ăn) là một khoáng chất, được con người sử dụng như một thứ gia vị tra vào thức ăn. Có rất nhiều dạng muối ăn: muối thô, muối tinh, muối iốt. Đó là một chất rắn có dạng tinh thể, có màu từ trắng tới có vết của màu hồng hay xám rất nhạt, thu được từ nước biển hay các mỏ muối. Muối thu được từ nước biển có các tinh thể nhỏ hoặc lớn hơn muối mỏ.
Natri là một trong những chất điện giải cơ bản trong cơ thể. Quá nhiều hay quá ít muối ăn trong ăn uống có thể dẫn đến rối loạn điện giải, có thể dẫn tới các vấn đề về thần kinh rất nguy hiểm, thậm chí có thể gây chết người. Việc sử dụng quá nhiều muối ăn còn liên quan đến bệnh cao huyết áp.
1.3.2. Kali
Kali là nguyên tố hóa học ký hiệu K, số thứ tự 19 trong bảng tuần hoàn. Kali nguyên tố là kim loại kiềm mềm, có màu trắng bạc dễ bị oxy hóa nhanh trong không khí và phản ứng rất mạnh với nước tạo ra một lượng nhiệt đủ để đốt cháy lượng hydro sinh ra trong phản ứng này. Kali chát có ngọn lửa màu hoa cà.