II. HƯỚNG NGHIÊN CỨU VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ
PHÒNG VẬT LIỆU CÁCBON NANÔ
A. Giới thiệu chung
1. Lực lượng cán bộ
- Trưởng phòng: TS, NCVC. Nguyễn Văn Chúc
- Số lượng thành viên của Phòng: 03 cán bộ biên chế, 01 cán bộ hợp đồng trong đó: 04 Tiến sỹ, 03 Nghiên cứu viên chính, 01 Nghiên cứu viên.
2. Các lĩnh vực nghiên cứu hiện tại
- Lĩnh vực nghiên cứu 1: Nghiên cứu chế tạo, khảo sát tính chất và thử nghiệm ứng dụng của vật liệu CNTs, graphene, vật liệu tổ hợp graphene/CNTs trong cảm biến sinh học.
- Lĩnh vực nghiên cứu 2: Nghiên cứu chế tạo, khảo sát tính chất quang điện của vật liệu tổ hợp CNTs/MoS2, graphene/MoS2.
- Lĩnh vực nghiên cứu 3: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hybrid hữu cơ và nano các bon (CNTs, graphene) trong các linh kiện quang điện tử.
- Lĩnh vực nghiên cứu 4: Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu composite nền kim loại, gốm gia cường vật liệu nano các bon.
B. Kết quả hoạt động năm 2020
1. Khoa học công nghệ
- Lĩnh vực nghiên cứu 1:
+ Bằng phương pháp CVD nhiệt, đã chế tạo thành công vật liệu CNTs mọc định hướng nằm ngang, graphene và tổ hợp graphene/CNTs. Vật liệu CNTs có chiều dài cm, đường kính 1-2 nm; màng graphene diện tích cm x cm và có chiều dày 1-5 lớp.
+ Đã thử nghiệm ứng dụng vật liệu tổ hợp graphene/CNTs trong cảm biến sinh học sinh học điện hóa nhằm phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật glyphosate, ion kim loại nặng (asen). Kết quả nghiên cứu cho thấy, cảm biến có thể dị asen(V) trong mơi trường cholesterol với nồng độ thấp cỡ 0, 287 ppb.
- Lĩnh vực nghiên cứu 2: Bằng phương pháp CVD nhiệt, đã chế tạo thành công vật liệu tổ hợp CNTs/MoS2 và graphene/MoS2.
- Lĩnh vực nghiên cứu 3: Đã nghiên cứu chế tạo thành công pin mặt trời sử dụng cấu trúc SiNW/PEDOT:PSS/Gr. Pin mặt trời sử dụng cấu trúc hybrid SiNW có hiệu suất chuyển đổi là 9.05%, cao hơn 2, 1 lần so với pin mặt trời sử dụng đế Si phẳng.
Hình 1. (a) Ảnh HRTEM các sợi CNTs một tường (SWCNT) và hai tường (DWCNT), (b)
Hình 2. Hình vẽ mơ tả các bước chế tạo
và ứng dụng màng mỏng vật liệu tổ hợp CNTs-Gr trong cấu hình điện cực cảm biến điện hóa nhằm phát hiện As(V) trong mơi trường cholesterol.
Hình 3. Ảnh AFM bề mặt vật liệu MoS2 tổng hợp
trên nền vật liệu graphene.
Hình 4. Ảnh SEM cấu trúc các
sợi Silic (SiNW) được chuẩn bị bằng phương pháp ăn mịn hóa học với thời gian ăn mịn khác nhau.
Hình 5. (a) đặc trưng J-V của pin mặt trời sử dụng
SiNW với nguồn kích 100 mWcm-2 và (b) các thông số đo của pin mặt trời cấu trúc Si so với pin mặt trời cấu trúc SiNW.
2. Đào tạo và hợp tác
- Đào tạo:
+ Hướng dẫn nghiên cứu sinh: 01
+ Hướng dẫn thạc sĩ: 03
+ Tham gia giảng dạy, đào tạo cho các cơ sở đào tạo, nghiên cứu: Học viện Khoa học và Công nghệ.
- Hợp tác:
+ Hoạt động hợp tác quốc tế: GS. Ji-Yong Park, Đại học Ajou, Hàn Quốc; TS. Elena, Viện Hàn lâm Khoa học Nga; GS. Hiroya Abe, Đại học Osaka, Nhật Bản; TS. Matthieu,
Trường Đại học Montpellier, Pháp; TS. Naoki Fukata, NIMS, Nhật Bản; GS. Christopher Laurent và TS. Alicia Weibel, Đại học Toulouse, Pháp.
+ Hoạt động hợp tác với các đơn vị trong nước: Trường Đại học USTH; Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN; Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQGHN; Đại học Thái Nguyên.
C. Kế hoạch năm 2020
- Các đề tài/nhiệm vụ thực hiện năm 2021
+ Thực hiện đề tài Nafosted mã số 103.99-2020.36: Tổng hợp và đặc tính của vật liệu tổ hợp đa cấu trúc graphene/TMDCs thử nghiệm ứng dụng cho photodetector.
+ Tiếp tục thực hiện nhiệm vụ Hợp tác quốc tế cấp VAST với Nga: Tổng hợp, tính chất và định hướng ứng dụng của màng tổ hợp graphen-ống nano các bon pha tạp đồng clorua.
+ Tiếp tục thực hiện nhiệm vụ Hợp tác quốc tế cấp VAST với Nga: Nghiên cứu chế tạo và tính chất của composite nền kim loại gia cường bằng vật liệu cacbon cấu trúc nanô.
+ Tiếp tục thực hiện đề tài cấp cơ sở: Tổng hợp và ứng dụng vật liệu tổ hợp GO/CNTs/Fe3O4 trong cảm biến điện hóa nhằm xác định nồng độ thuốc diệt cỏ glyphosate...
+ Tiếp tục thực hiện đề tài cấp cơ sở: Nghiên cứu chế tạo một số composite graphene/kim loại bằng phương pháp thiêu kết xung plasma.
+ Thực hiện đề tài sau tiến sĩ cấp Học viện KHCNVN mã số GUST.STS.ĐT2020-KHVL01 - Các hoạt động khác (Hợp tác quốc tế/đào tạo...)
+ Tiếp tục duy trì và mở rộng hợp tác nghiên cứu, hợp tác đào tạo với các viện nghiên cứu, trường đại học trong nước và quốc tế.
D. Các cơng trình cơng bố:
Bài báo khoa học thuộc danh mục SCIE (07 bài):
1. Phan Nguyen Duc Duoc, Nguyen Hai Binh, Tran Van Hau, Cao Thi Thanh, Pham Van Trinh, Nguyen Viet Tuyen, Nguyen Van Quynh, Nguyen Van Tu, Vu Duc Chinh, Vu Thi Thu, Pham Nguyen Viet Tuyen, Nguyen Van Quynh, Nguyen Van Tu, Vu Duc Chinh, Vu Thi Thu, Pham Duc Thang, Phan Ngoc Minh, Nguyen Van Chuc, A novel electrochemical sensor based on double-walled carbon nanotubes and graphene hybrid thin film for arsenic(V) detection, Journal
of Hazardous Materials, 400, 2020, 123185 (2020) IF = 9, 038.
2. Van Tu Nguyen, YC Kim, Yeong Hwan Ahn, Soonil Lee, Ji-Yong Park, Large-area growth of high-quality graphene/MoS2 vertical heterostructures by chemical vapor deposition with high-quality graphene/MoS2 vertical heterostructures by chemical vapor deposition with nucleation control, Carbon 168, 580-587 (2020) IF = 8, 821.
3. Nguyen Ngoc Anh, Nguyen Van Chuc, Bui Hung Thang, Pham Van Nhat, Nguyen Van Hao, Doan Dinh Phuong, Phan Ngoc Minh, Subramani Thiyagu, Fukata Naoki, Pham Van Trinh, Doan Dinh Phuong, Phan Ngoc Minh, Subramani Thiyagu, Fukata Naoki, Pham Van Trinh, Solar cell based on hybrid structural SiNW/poly(3, 4 ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate)/ graphene, Global Challenges, 4, 9, 200010 (2020) IF= 4, 306.
4. Alexandr A Shtertser, Igor S Batraev, Vladimir Yu Ulianitsky, Ivanna D Kuchumova, Natalia V Bulina, Arina V Ukhina, Boris B Bokhonov, Dina V Dudina, Pham Van Trinh, Doan Dinh V Bulina, Arina V Ukhina, Boris B Bokhonov, Dina V Dudina, Pham Van Trinh, Doan Dinh Phuong, Detonation spraying of Ti-Cu mixtures in different atmospheres: Carbon, nitrogen and oxygen uptake by the powders, Surfaces and Interfaces, 21, 100676 (2020) IF = 3, 724.