CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐẾ SERS SỬ DỤNG HẠT NANO AG TRÊN BỀ MẶT ĐỒNG
3.4.2. Đánh giá khả năng thu phổ SERS của đế Ag/CuK ở nồng độ thấp
Do hệ số tăng cường của đế SERS Ag/CuK lớn, tôi tiếp tục khảo sát khả năng thu phổ SERS của MG ở các nồng độ thấp 10, 1, 0,1 ppm trên đế 5Ag/CuK. Kết quả phổ thu được rất rõ nét, được chỉ ra ở hình 3.20.
0 3400 6800 10200 0 2000 4000 6000 600 800 1000 1200 1400 1600 0 380 760 1140 (a) - 10 ppm 800 915 1172 1218 1294 1367 1396 1489 1594 1616 734 (b) - 1 ppm C ườ ng độ (c nt) Dịch chuyển Raman (cm-1) (c) - 0,1 ppm
Hình 3.20: Phổ SERS của MG trên đế SERS 5Ag/CuK với các nồng độ tương ứng
10 ppm (a), 1 ppm (b) và 0,1 ppm (c).
Với đế Ag/CuK, khi MG ở những nồng độ thấp 10, 1 và 0,1 ppm, phổ SERS đều hiện lên rất rõ ràng. Các đỉnh đặc trưng cho phân tử MG đều hiện lên tốt và đầy đủ. Các đỉnh tại 734, 800, 915, 1172, 1218, 1294, 1367, 1396, 1489, 1594, 1616 cm–1 đều rất chính xác.
So sánh với đế Au/CuK, thì đế Ag/CuK thể hiện khả năng vượt trội hơn khi phát hiện chất ở nồng độ thấp 0,1 ppm. Tại nồng độ 0,1 ppm này, các đỉnh đặc trưng của MG trên đế Ag/CuK (hình 3.20c) có cường độ cao hơn và rõ ràng hơn các đỉnh đặc trưng của MG trên đế Au/CuK (hình 3.16c).
KẾT LUẬN
Trong q trình làm thí nghiệm hồn thành đề tài tại bộ môn Quang lượng tử, Khoa Vật lý, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội, tôi nhận được các kết quả sau:
- Nghiên cứu sử dụng phương pháp ăn mòn laser chế tạo bề mặt đồng có độ nhám nano trong nước.
- Nghiên cứu chế tạo hạt nano Au và nano Ag trong ethanol tinh khiết bằng phương pháp ăn mịn laser. Các hạt nano có dạng gần cầu và đường kính trung bình khoảng 13 nm đối với hạt nano Au và khoảng 31 nm đối với hạt nano Ag được sử dụng tốt để chế tạo đế SERS.
- Nghiên cứu quy trình chế tạo đế SERS Au/CuK và Ag/CuK trên bề mặt đồng có độ nhám nano.
- Sử dụng keo hạt nano Au và nano Ag, tôi đã chế tạo thành công đế SERS trên tấm đồng khắc (đế Au/CuK và Ag/CuK). Tín hiệu Raman được tăng cường mạnh bởi trên các đế SERS này. Hệ số tăng cường EF của Malachite-Green trên đế Ag/CuK và trên đế Au/CuK là khoảng 106 lần.
- Các đế SERS Au/CuK và Ag/CuK trên bề mặt đồng có độ nhám nano có hệ số tăng cường cao cho phép phát hiện phổ SERS của MG ở nồng độ thấp 1– 0,1 ppm.
Đây là phương pháp mới đã được nhóm đăng ký sở hữu trí tuệ bằng sáng chế năm 2019. Kết quả này góp phần phát triển hướng nghiên cứu ứng dụng SERS trong giám định dư lượng chất bảo vệ thực vật trong thực phẩm.
Những thành công này vừa là tiền đề, vừa là động lực để chúng tôi tiếp tục nghiên cứu phát triển, đưa vào ứng dụng hóa học, hóa sinh, lý sinh, y sinh và nhiều ứng dụng khác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO A – Tiếng Việt:
1. Phạm Văn Bền (2008), Quang phổ phân tử hai nguyên tử, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội.
B – Tiếng Anh:
2. Agnieszka Kaminska, Igor Dziecielewski, Jan L. Weyher, Jacek Waluk, Sylwester Gawinkowski, Volodymyr Sashuk, Marcin Fialkowski, Marta Sawicka, Tadeusz Suski, Sylwester Porowski, Robert Holyst (2011), "Highly reproducible, stable and multiply regenerated surface-enhanced Raman scattering substrate for biomedical applications", Journal of Materials Chemistry, 21, pp. 8662-8669.
3. A. Otto, I Mrozek, H Grabhorn, W Akemann (1992), "Surface - enhanced Raman scattering", J. Phys. Condens. Matter, 4, pp. 1143 – 1212.
4. C.G. Blatchford, J.R. Campbell, J.A. Creighton (1982), "Plasma resonance- enhanced Raman scattering by adsorbates on gold colloids: the effects of aggregation", Surface Science, 120, pp. 435-455.
5. Christa L. Brosseau, Kari S. Rayer, Francesca Casadio, Cecily M. Grzywacz, Richard P. Van Duyne (2009), "Surface - Enhanced Raman Spectroscopy: A Direct method to Identify Colorants in Various Artist Media", Analytical Chemistry, 81(17), pp. 7443 - 7447.
6. Christine J Hick (2001), "Surface - enhanced Raman scattering", MSU CEM 924. 7. C. L. Stevenson, T. Vo-Dinh (1996), "Signal expressions in Raman spectroscopy, Modern Techniques in Raman Spectroscopy", Ed. J. J. Laserna, John Wiley and
8. Eric Le Ru, Pablo Etchegoin (2009), Principles of Surface Enhanced Raman Spectroscopy and related plasmonic effects, ELSEVIER, Wellington, New
Zealand.
9. Evan Blackie (2010), Quantification of the Enhancement Factor in Surface- Enhanced Raman Scattering, A thesis submitted to the Victoria University of
Wellington in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Chemistry, Victoria University of Wellington, The MacDiarmid Institute for Advanced Materials and Nanotechnology.
10. Fang Gao, Shaolong Feng, Zhiwen Chen, Eunice C.Y., Li-Chan, Edward Grant, Xiaonan Lu (2014), "Detection and Quantification of Chloramphenicol in Milk and Honey Using Molecularly Imprinted Polymers: Canadian Penny-Based SERS Nano-Biosensor", Journal of Food Science, 79(12).
11. G.D. Chumanov, R.G. Efremov, I.R. Nabiev (1990), "Surface-enhanced Raman spectroscopy of biomolecules", J. Raman Spectroscopy, 21, pp. 43-48.
12. G. Gauglitz, T. Vo - Dinh (2003), Hand book of spectroscopy, Wiley - VCH GmbH & Co.KgaA.,
13. Haibo Zeng, Xi-Wen Du, Subhash C. Singh, Sergei A. Kulinich, Shikuan Yang, Jianping He, Weiping Cai (2012), "Nanomaterials via Laser Ablation/Irradiation in Liquid: A Review", Advanced Functional Materials, 22, pp. 1333-1353.
14. Heman Burhanalden Abdulrahman, Jan Krajczewski, Dorota Aleksandrowska, Andrzej Kudelski (2015), "Silica-Protected Hollow Silver and Gold Nanoparticles: New Material for Raman Analysis of Surfaces", J. Phys. Chem.
C, 119, pp. 20030−20038.
15. Jian Feng Li, Yi Fan Huang, Yong Ding, Zhi Lin Yang, Song Bo Li, Xiao Shun Zhou, Feng Ru Fan, Wei Zhang, Zhi You Zhou, De Yin Wu, Bin Ren, Zhong
Lin Wang, Zhong Qun Tian (2010), "Shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy", Nature, 464(1), pp. 392-395 doi:10.1038/nature08907. 16. John R. Ferraro, Kazuo Nakamoto, Chris W. Brown (2003), Introductory Raman
Spectroscopy, Elsevier 2nd ed, USA, ISBN: 978-0-12-254105-6.
17. K. Kneipp, H. Kneipp, I. Itzkan, R. R. Dasari, M. S. Feld (1999), "Ultrasensitive chemical analysis by Raman spectroscopy", Chem. Rev., 99, pp. 2957-2975. 18. K. Kneipp, M. Moskovits, H. Kneipp (2006), "Surface - enhanced Raman
scattering - Physics and Applications", Topics Appl. Phys., 103, pp. 261–278. 19. K. Sivashanmugan, J.D. Liao, B.H. Liu, C.-K. Yao, S.-C. Luo (2015), "Ag
nanoclusters on ZnO nanodome array as hybrid SERS-activesubstrate for trace detection of malachite green", Sensors and Actuators B: Chemical, 207, pp.
430-436.
20. Marek Procházka (2016), Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, Springer,
Institute of Physics, Charles University in Prague, Prague 2, Czech Republic. 21. Matthew A. Young, Douglas A. Stuart, Olga Lyandres, Matthew R. Glucksberg,
Richard P. Van Duyne (2004), "Surface - enhanced Raman spectroscopy with a laser pointer light source and miniature spectrometer", Can. J. Chem, pp. 1435 – 1441.
22. M. Fleischmann, P. J. Hendra, McQuillan (1974), A. J. Chem. Phys. Lett., 26, pp. 163-166.
23. M. R Gartia (2010), "Rigorous surface enhanced Raman spectral characterization of large-area high-uniformity silver-coated tapered silica nanopillar arrays",
Nanotechnology, 21, 9pp, 395701.
24. Q. Cen, Y. He, M. Xu, J. Wang, Z. Wang (2015), "Wavelength dependent resonance Raman band intensity of broadband stimulated Raman spectroscopy of malachite green in ethanol", J. Chem. Phys., 142, 114201.
25. R.F. Aroca (2005), "Advances in Colloid and Interface Science", et al., 116, pp. 45–61.
26. Sebastian Schlucker (2010), Surface Enhanced Raman Spectroscopy, WILEY-
VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, University of Osnabruck, Germany.
27. Ujjal Kumar Sur (2010), "Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Recent Advancement of Raman Spectroscopy", General Article, pp. 154-164.
28. Vincenzo Amendola, Roberto Pilot, Marco Frasconi, Onofrio M Maragò, Maria Antonia Iatì (2017), "Surface plasmon resonance in gold nanoparticles: a review", IOP Publishing, Journal of Physics: Condensed Matter, 29, 203002
(48pp), https://doi.org/10.1088/1361-648X/aa60f3.
29. Y. Jin, P. Ma, F. Liang, D. Gao, X. Wang (2013), "Determination of malachite green in environmental water using cloud point extraction coupled with surface- enhanced Raman scattering", Anal. Methods, 5, pp. 5609-5614.
30. Y. Zhang, K. Lai, J. Zhou, X. Wang, B.A. Rasco, Y. Huang (2012), "A novel approach to determine leucomalachite green and malachite green in fish fillets with surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) and multivariate analyses",
J. Raman Spectrosc., 43, pp. 1208-1213.
31. Y. Zhang, W. Yu, L. Pei, K. Lai, B.A. Rasco, Y. Huang (2015), "Rapid analysis of malachite green and leucomalachite green in fish muscles with surface- enhanced resonance Raman scattering", Food Chemistry, 169, pp. 80-84.
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
A. Bài báo công bố quốc tế
1. The Binh Nguyen, Nhu Anh Nguyen, Gia Long Ngo (2019), “A Simple and Rapid Method to Produce SERS Substrates Using Au Nanoparticles Prepared by Laser Ablation and DVD Template”, Journal of Electronic Materials, Volume 49 Number 1, ISSN 0361-5235, pp. 311-317, DOI 10.1007/s11664-019-07754-x.
B. Báo cáo hội nghị
2. Nguyen Nhu Anh, Nguyen Quang Dong, Ngo Gia Long, Nguyen The Binh (2018), Detection of Tetracycline in low concentrations by Surface
Enhanced Raman Spectroscopy, Conference Report, The 10th
International Conference on Photonics and Applications (ICPA-10), Ha Long City, Vietnam.
3. Ngo Gia Long, Nguyen Nhu Anh, Nguyen Quang Dong, Nguyen The Binh (2018), A simple and highly sensitive SERS sensor based on Au nanoparticles prepared by laser ablation for detection of Malachite Green and Amoxicilline at trace concentrations, Conference Report, The 10th
International Conference on Photonics and Applications (ICPA-10), Ha Long City, Vietnam.
C. Sở hữu trí tuệ một sáng chế
4. Nguyễn Thế Bình, Nguyễn Quang Đơng, Ngơ Gia Long, Trần Trọng Đức,
Nguyễn Như Anh (2019).
Tên sáng chế: Quy trình chế tạo cảm biến Raman sử dụng bề mặt kim loại
đồng cấu trúc nano và hạt nano vàng bằng kỹ thuật ăn mòn laze
Số đơn sáng chế: 1-2019-03103.
Loại sáng chế: G01N 21/65; B82B 1/00; B82B 3/00.