Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2 Hạt nano đa chức năng
3.2.1 Hạt nano từ/silica/vàng Fe3O4@SiO2@Au
Sau khi ủ với các hạt vàng Duff- Baiker, dung dịch mẫu MT200 có hiện tƣợng phân lớp, các hạt Fe3O4@SiO2 có các hạt vàng nhỏ bám lên lắng xuống tạo thành một
lớp ở đáy lọ, phía trên là các hạt vàng nhỏ cịn dƣ. Dung dịch này đƣợc ly tâm để loại bỏ các hạt vàng dƣ, thu lại các hạt Fe3O4@SiO2@Au và phân tán lại trong nƣớc để làm các phân tích tiếp theo.
3.2.1.1 Hình thái và kích thước hạt nano Fe3O4@SiO2@Au
Hình 3.22 thể hiện ảnh TEM của mẫu MT200 trƣớc và sau khi đƣợc xử lý với hạt vàng nhỏ Duff-Baiker nhƣ miêu tả trong mục 2.1.3.1.
Duff-Baiker
Hình 3.22. Kết quả đo TEM của hạt nano Fe3O4@SiO2@Au
Ảnh TEM cho thấy các hạt Fe3O4@SiO2@Au của mẫu MT200 có các nhân từ ở trong (các vết đen), trên bề mặt có rất nhiều hạt vàng nhỏ bao phủ đều khắp toàn bộ hạt, tạo thành một đơn lớp. Điều này chứng tỏ các hạt Fe3O4@SiO2 chế tạo bằng phƣơng pháp micell thuận có nhiều các nhóm chức -NH2 trên bề mặt có khả năng hấp phụ các hạt vàng nhỏ Duff-Baiker, tiền đề cho việc chế tạo hạt đa chức năng từ /vàng trên cơ sở các hạt nano từ bọc silica Fe3O4@SiO2.
3.2.1.2 Hấp thụ plasmon cộng hưởng 400 450 500 550 600 650 700 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 C u o n g d o c h u a n h o a Buoc song (nm) Fe3O4@SiO2 Au Fe3O4@SiO2@Au
Hình 3.23. Phở hấp thụ chuẩn hóa của các hạt Au, Fe@SiO2 và Fe@SiO2@Au
Các hạt Fe3O4@SiO2@Au đƣợc đo phổ hấp thụ UV-VIS trên phổ kế JASCO
UV-VIS 530 để khảo sát tính chất hấp thụ plasmon cộng hƣởng của lớp hạt vàng, kết quả đƣợc thể hiện trên Hình 3.23.
Hình 3.23 biểu diễn phổ hấp thụ chuẩn hóa của lớp vàng trên mẫu Fe3O4@SiO2@Au (phổ hấp thụ của mẫu Fe3O4@SiO2@Au trừ đi phổ hấp thụ của mẫu Fe3O4@SiO2) so sánh với phổ của các mẫu Fe3O4@SiO2 và của các hạt vàng Duff- Baiker. Kết quả cho thấy:
- Dạng phổ hấp thụ của dung dịch hạt Fe3O4@SiO2 là một đƣờng giảm đều dần trong vùng từ 400 – 700 nm.
- Phổ hấp thụ của dung dịch vàng nhỏ Duff-Baiker có dạng đặc trƣng của các hạt vàng kích thƣớc nhỏ < 10 nm: phổ đám rất rộng với đỉnh phổ không rõ ràng nằm
trong khoảng 500 - 510 nm.
- Phổ hấp thụ của các hạt vàng trên hạt Fe3O4@SiO2 có độ rộng hẹp hơn phổ của các hạt nhỏ và đỉnh phổ rõ ràng ở ~ 525 nm, là đặc trƣng phổ hấp thụ plasmon của lớp vàng. Điều này chứng tỏ các hạt vàng nhỏ hấp phụ rất nhiều trên bề mặt hạt Fe3O4@SiO2, tƣơng tác với nhau tạo thành một lớp mỏng với tính chất hấp thụ plasmon của lớp vàng chứ không phải của các hạt vàng nhỏ rời rạc.
3.2.2 Hạt nano Fe3O4@SiO2 chứa tâm mầu FITC
Sau khi chế tạo, dung dịch hạt nano Fe3O4@SiO2 chứa tâm mầu FITC, có mầu nâu ánh xanh, khác với dung dịch Fe3O4@SiO2 gốc có mầu nâu nhạt. Dung dịch này đƣợc rửa bằng li tâm, thu cặn và phân tán lại trong nƣớc. Cặn vẫn có mầu nâu xanh (mầu xanh là mầu của FITC). Mẫu này đƣợc chụp ảnh TEM và đo phổ huỳnh quang.
3.2.2.1 Hình thái và kích thước hạt
Ảnh TEM của các hạt Fe3O4@SiO2 và Fe3O4@SiO2@FITC cho thấy các hạt Fe3O4@SiO2@FITC không đơn phân tán, bị kết đám so với hạt Fe3O4@SiO2. Điều
này chứng tỏ sự có mặt của APTES@FITC làm cho các hạt từ gốc mất cân bằng điện tích, kết đám. Các đám – hạt có cấu trúc 3 lớp: các hạt từ nằm ở tâm hạt, xung quanh là lớp silica xốp và ngoài cùng là một lớp bao dầy (Hình 3.24).
Cấu trúc của hạt Fe3O4@SiO2@FITC có thể giải thích nhƣ sau: do trong dung dịch APTES@FITC vẫn còn một lƣợng APTES dƣ, không tạo liên kết hóa trị với FITC, vì vậy trên các phân tử APTES dƣ đó vẫn cịn nhóm amin NH3+. Các hạt từ trơn đƣợc bọc bằng axit citric có nhóm COO-. Do đó khi đƣợc đƣa vào dung dịch phản ứng, các phân tử APTES ngay lập tức sẽ phản ứng với các phân tử citric để tạo liên kết hóa trị. Có thể do lƣợng APTES là khơng đủ để tạo tất cả các liên kết hóa trị xung quanh hạt từ, vì vậy cân bằng điện tích xung quanh hạt từ bị phá vỡ dẫn tới sự kết đám. Mặt khác, các phản ứng thủy phân và ngƣng tụ vẫn diễn ra đối với các phân tử APTES và APTES@FITC tạo một lớp NH2-C3H6SiO3/2 và NH2-C3H6SiO3/2@FITC - silica xốp xung quanh hạt từ. Lớp viền ngoài cùng là SiO2 do TEOS tạo ra có tỉ trọng cao hơn silica xốp do APTES.
a) ST200 có FITC c) ST200
Hình 3.24. Ảnh TEM của hạt nano Fe3O4@SiO2 chứa tâm màu FITC
3.2.2.2 Tính chất quang
Phổ huỳnh quang của các hạt Fe3O4@SiO2@FITC đƣợc đo trên phổ kế huỳnh quang Cary Eclipse của Viện Vật lý. Kết quả đƣợc trình bày trên Hình 3.25.
Hình 3.25. Đồ thị huỳnh quang chuẩn hóa của các mẫu FITC pha trong ethanol, hạt silica chứa FITC và Fe3O4@SiO2@FITC (ST200@FITC)
Phổ huỳnh quang của các tâm mầu FITC trong ethanol, SiO2 và Fe3O4@SiO2 cho thấy khơng có sự khác biệt nhiều về độ bán rộng phổ. Đỉnh phổ trong nền SiO2 hơi dịch về phía sóng dài một chút so với đỉnh FITC trong ethanol và dịch khoảng 10 nm về phía sóng ngắn trong nền Fe3O4@SiO2. Điều này chứng tỏ giữa các hạt từ và các tâm mầu FITC có tƣơng tác, nhƣng tƣơng tác này khơng mạnh để làm ảnh hƣởng đến tính chất quang của các tâm mầu.