IV. HƯỚNG NGHIÊN CỨU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VÀ VẬT LIỆU ĐẤT HIẾM
B. Kết quả hoạt động năm 2020 I Khoa học công nghệ
I. Khoa học công nghệ
1. Đề tài 1: Đề tài Hợp tác Viện Hàn lâm KH&CNVN với UBND tỉnh Cao Bằng “Thử nghiệm
ứng dụng gói giải pháp tích hợp các chế phẩm nano (Ag0, Cu0, Fe0, Co0) để phịng, trị bệnh và kích thích sinh trưởng tăng năng suất thu hoạch của cây gừng trên địa bàn huyện Hà Quảng, Cao Bằng”. Đề tài cấp Viện Hàn lâm KH&CNVN, thời gian thực hiện 2019-2020.
Kết quả đạt được:
+ Khả năng ức chế của dung dịch nano bạc đến sự phát triển của nấm gây bệnh héo vàng – thối củ (Fusarium oxysporum) trên cây gừng được nghiên cứu thử nghiệm dựa trên mẫu nấm bệnh phân lập được từ mẫu cây gừng bệnh năm 2019. Nano bạc ở nồng độ 50 và 60 ppm có khả năng ức chế sự phát triển của nấm Fusarium oxysporum gây bệnh héo vàng trên cây gừng trâu mạnh nhất trong số các nồng độ nghiên cứu. Nano bạc nồng độ 50 ppm thể hiện khả năng ức chế nấm cao nhất vào ngày theo dõi thứ ba với hiệu lực ức chế đạt 53.4% so với nhóm đối chứng, khả năng này vẫn được duy trì đến ngày theo dõi thứ 7, đạt hiệu lực ức chế sự phát triển của nấm bệnh là 46.1%. Quan sát thấy khả năng ức chế nấm bệnh của nano bạc ở nồng độ 60 ppm là cao nhất trong số các nồng độ thử nghiệm, trong đó hiệu lực ức chế nấm cao nhất vào ngày thứ 3 sau khi cấy, đạt 55.8%; và khả năng này cũng tiếp tục được duy trì đến hết ngày theo dõi thứ 7 với hiệu lực ức chế sự phát triện của nấm Fusarium oxysporum đạt 48.5%. Tuy vậy, trên thực tế đề tài triển khai phun phòng và trị bệnh với dung
dịch nano bạc nồng độ chỉ 20 ppm đã cho hiệu quả tốt, điều này có khả năng do mật độ bệnh trên thực tế thấp hơn mật độ nuối cấy trong phịng thí nghiệm.
+ Đánh giá sơ bộ của đề tài cho thấy có sự khác biệt đáng kể về số lượng cây gừng bị bệnh giữa gừng có xử lý và khơng xử lý: ở những ruộng gừng sử dụng gừng giống đã xử lý bằng nano Co 300 mg/kg, gừng không bị vàng lá, hoặc số lượng cây bị vàng lá chỉ từ 10-20%; còn ở những ruộng gừng mà gừng giống không qua xử lý nano Co 300 mg/kg, số lượng gừng bị bệnh lên đến 40%.
+ Xử lý củ gừng giống trước khi gieo trồng với 02 nano kim loại: Co hàm lượng 300 mg/kg và Fe hàm lượng 500 mg/kg cho năng suất cao nhất, tăng lần lượt 53% và 38% so với năng suất trung bình của địa phương.
2. Đề tài 2: Chế tạo và nghiên cứu ảnh hưởng của các chế phẩm nano kim loại và oxit kim loại đến sự sinh trưởng và khả năng chống chịu bệnh của cây lúa mì, lúa mạch khi sử dụng để xử lý
hạt giống trước khi gieo trồng. Đề tài cấp thuộc Chương trình Hợp tác quốc tế với Viện Hàn lâm khoa học Belarus cấp Viện Hàn lâm KH&CNVN, thời gian thực hiện 4/2019-4/2021. Kết quả đạt được:
+ Đã chế tạo thành công các nano kim loại Fe, Cu, Co, Ag và nano oxit ZnO.
+ Đã tiến hành đánh giá ảnh hưởng của các chế phẩm nano kim loại và oxit kim loại đến sự sinh trưởng và khả năng chống chịu bệnh của cây lúa mì, lúa mạch khi sử dụng để xử lý hạt giống trước khi gieo trồng.
- Hiệu lực kháng nấm của đung dịch nano bạc đối với nấm Alternaria spp. gây bệnh đốm lá và nấm Helmintosporium teres gây bệnh thối rễ trên cây lúa mì, lúa mạch được thực hiện tại Phịng sinh lý bệnh học và khả năng chống chịu bệnh thực vật - Viện thực nghiệm thực vật mang tên V.F. Kuprevich, Viện Hàn lâm khoa học Belarus.
- Nano bạc các nồng độ 50 và 100 ppm có hiệu lực kháng nấm đối với nấm Alternaria spp. lần lượt là 27.8 và 33.3%, tương ứng; Đối với nấm Helmintosporium teres dung dịch nano bạc cho thấy hiệu quả kháng nấm ở tất cả các nồng độ thí nghiệm (25, 50 và 100 ppm) lần lượt là 40, 53, 3 và 53% (Bảng 1).
Bảng 1. Ảnh hưởng của dung dịch nano bạc đến sự phát triển của nấm Alternaria spp. và
Helmintosporium teres trên môi trường PDA (ngày thứ 10)
STT Nồng độ dung dịch nano Ag (ppm) Đường kính tản nấm (cm) Hiệu lực kháng nấm () Alternaria spp. Helmintosporium teres Alternaria spp. Helmintosporium teres 1 25 4, 00±0, 13 2, 25±0, 10** - 40 2 50 3, 25±0, 16** 1, 75±0, 11** 27.8 53.3 3 100 3, 00±0, 16** 1, 75±0, 10** 33.3 53.3 4 Đối chứng 4, 50±0, 13 3, 75±0, 15 - -
*, ** sự khác biệt so với đối chứng ở mức ý nghĩa 5% (p ≤ 0, 05), 1% (p ≤ 0, 01), tương ứng.
A. Đối chứng B. Ag 50 ppm C. Ag 100 mg
Hình 1. Sự phát triển của nấm Helminthosporium teres gây bệnh thối rễ trên lúa mì, lúa mạch sau 10 ngày ni cấy trên mơi trường PDA có bổ sung nano bạc
- Kết quả nghiên cứu trên cây lúa mạch cho thấy rằng quá trình xử lý hạt giống trước khi gieo có tác động mạnh đến các chỉ số peroxy hóa lipid và các chất hịa tan trong nước từ các mô thực vật. So với các cây đối chứng không được xử lý, chỉ số peroxy hóa lipid giảm 10–40%, và các chất hịa tan trong nước giảm 10–50%. Cần lưu ý rằng nồng độ nano kim loại thấp có tác động mạnh hơn đến cây khỏe mạnh. Mặt khác, nồng độ cao hơn có hiệu quả hơn đối với cây con bị nhiễm bệnh. Trong số các hạt, tác động lớn nhất đến tính tồn vẹn của thành tế bào đã được quan sát thấy với oxit kẽm và bạc.
- Kết quả phân tích về phức hợp sắc tố quang hợp cho thấy: Đối với cây đại mạch không bị nhiễm, các hạt nano của Fe (0, 25 mg/kg hạt), Ag (0, 5 mg/kg hạt) và Cu (0, 25 mg/kg hạt) đã làm tăng hàm lượng tổng hợp tổng số chất diệp lục và carotenoit từ 20% đến 30%. Trong các trường hợp khác, số lượng sắc tố quang hợp vẫn ở mức kiểm sốt. Trong q trình thí nghiệm cấy vào cây con lúa mạch các bào tử Helminthosporium teres đã quan sát thấy sự giảm hàm lượng chất diệp lục (23%) và carotenoid (20%) trong thực vật. Tác động của nhiễm khuẩn đã giảm đáng kể nhờ xử lý bằng nano kim loại. Trong trường hợp xử lý bằng các nano Fe (ở nồng độ 0, 25 và 0, 5 mg / kg), Cu (0, 5 mg / kg), ZnO (ở 0, 5 mg / kg) và Ag (0, 5 mg / kg) đã khắc phục hoàn toàn các tác động của vi khuẩn lây nhiễm.
3. Đề tài 3 – Đề tài hỗ trợ cán bộ trẻ cấp Viện Khoa học vật liệu: “Nghiên cứu ảnh hưởng của
nano kim loại Fe đến khả năng sinh trưởng và phát triển của bê con”.
Kết quả đạt được:
+ Đã tiến hành theo dõi các chỉ số sinh trưởng, phát triển của bê khi bổ sung nano Fe vào khẩu phần ăn hàng ngày, bước đầu thu được các tính hiệu tích cực. Đối với nhóm bê được bổ sung nano sắt hàm lượng 0, 16 mg/kg thể trọng, khả năng thu nhậ thức ăn của bê trung bình cao hơn nhóm đối chứng. Khả năng thu nhận xơ thơ ở nhóm bổ sung 0, 08 mg/kg và 0, 16 mg/kg nano sắt cao gấp 4 lần so với nhóm đối chứng. Chế độ ăn thử nghiệm khơng ảnh hưởng đến tình trạng phân và tần suất tiêu chảy của bê. Bổ sung nano sắt vào khẩu phần ăn hàng ngày của bê giai đoạn 0-3 tháng tuổi làm tăng tốc độ tăng trưởng của bê, các thí nghiệm tiếp túc được theo dõi trong giai đoạn tiếp theo.
4. Đề tài 4 – Đề tài cấp cơ sở Viện Khoa học vật liệu: “Nghiên cứu chế tạo dung dịch nano
Ag/Cu bằng phương pháp tổng hợp xanh định hướng ứng dụng trong trị bệnh cho cây trồng”
Kết quả đạt được:
+ Đã tổng hợp được các hạt nano Ag có kích thước từ 10 - 110 nm từ dịch chiết lá vối - Đã hoàn thành nội dung 1: "Nghiên cứu chế tạo dung dịch nano Ag/Cu từ dịch chiết lá vối" và nội dung 2 "Nghiên cứu chế tạo dung dịch nano Ag/Cu từ dịch chiết lá vối" theo đúng đề cương đã được phê duyệt - Sau quá trình khảo sát ảnh hưởng các yếu tố tỉ lệ mol Ag/Cu, Tỉ lệ thể tích dịch chiết lá vối/dung dịch Cu(NO3)2 và AgNO3, độ pH, nhiệt độ, thời gian, điều kiện tối ưu cho phản ứng là: nhiệt độ 50oC, pH trung tính, thời gian phản ứng 60 phút, Tỉ lệ thể tích dịch chiết lá vối/dung dịch Cu(NO3)2 và AgNO3 là 2/1, tỉ lệ mol Ag/Cu không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất của phản ứng. - Các hạt nano Ag/Cu có kích thước trung bình khoảng 100 nm (theo phương pháp DLS), trên ảnh SEM các hạt nano có kích thước từ 20 - 50 nm.
5. Đề tài 5 – Nhiệm vụ hỗ trợ NCVCC, Viện Hàn lâm KH&CNVN: “Nghiên cứu thăm dị cơng nghệ tách chiết Liti từ pin liti đã sử dụng”.
Kết quả đạt được:
+ Đã đưa ra được các điều kiện phù hợp để hòa tách điện cực pin liti sau sử dụng, khảo sát các điều kiện tách chiết các kim loại (Co, Ni, Mg, Li) từ dịch hòa tách bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng với một số chất chiết thương phẩm như kelex 100, cyanex 272 và oxim tự tổng hợp từ dầu hạt điều Việt Nam.
II. Triển khai ứng dụng
Các hợp đồng triển khai nghiên cứu : Thực hiện các Hợp đồng phân tích đặc trưng tính chất phân bố kích thước hạt và thế zeta của vật liệu nano, hợp đồng thử nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý chủng vi khuẩn khử sunphat trong giếng khai thác dầu với tổng kinh phí gần 150 triệu đồng.
- Đào tạo: Nước ngoài : 01 NCS tại Đại học Quốc gia Đài Loan; Trong nước : 01 NCS khóa 2016-2020.
- Hợp tác: Các cơ sở khoa học và công nghệ trong và ngoài nước.
C. Kế hoạch năm 2020
- Đề xuất, đăng ký nhiệm vụ khoa học và công nghệ các cấp.
- Các hợp đồng triển khai ứng dụng, hợp đồng kinh tế kỹ thuật trong lĩnh vực cung cấp chế phẩm nano trong sản xuất nông nghiệp và khai thác dầu khí.
- Cơng tác đào tạo: Hướng dẫn 01 NCS năm cuối và dự kiến tuyển mới 01 NCS hoặc học viên cao học.
D. Các cơng trình cơng bố:
1. Thi Minh Hien Nguyen, Xuan Nghia Nguyen, Xiang-Bai Chen, Xuan Thang To, Seongsu Leee, Thi Huyen Nguyen, In-Sang Yang. Study of spin-phonon coupling in multiferroic BiFeO3 through Thi Huyen Nguyen, In-Sang Yang. Study of spin-phonon coupling in multiferroic BiFeO3 through Raman spectroscopy. Journal of Molecular Structure, 1222, 2020 (SCI, IF = 2, 011).
2. Yosuke Shibata, Kenya Tanaka, Yusuke Asakuma, Cuong V. Nguyen, Son A. Hoang, Chi M. Phan. Selective evaporation of a butanol/water droplet by microwave irradiation, a step toward Selective evaporation of a butanol/water droplet by microwave irradiation, a step toward economizing biobutanol production. Biofuel Research Journal, 25, 1109-1114, 2020 (ESCI). 3. Шуканов В.П., Корытько Л.А., Мельникова Е.В., Полянская С.Н., Машкин И.А., Конг Х.Х.,
Ву Х.Ш., Хоанг А.Ш. ИЗМЕНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТРЕССОУСТОЙЧИВОСТИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ (HORDEUM
VULGARE L.) ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН
НАНОЧАСТИЦАМИ МЕТАЛЛОВ. Proceedings XVI International sientific-appliedconference Minsk, October 22, 2020, ISBN 978-985-566-949-5, 172-174.
4. Công Hồng Hạnh, Nguyễn Hồng Nhung, Trần Thị Hương, Trần Quế Chi, Phạm Duy Khánh, Kartsko Larisa Alexandrovna, Shukanov Vladimir Petrovich, Hồng Anh Sơn. Hoạt tính kháng Kartsko Larisa Alexandrovna, Shukanov Vladimir Petrovich, Hồng Anh Sơn. Hoạt tính kháng nấm của nano bạc đối với một số nấm gây bệnh trên cây trồng trong điều kiện in vitro. Tạp chí Khoa học cơng nghệ - Bộ KHCN, 9(62), 42-47, 2020.