CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về các nano kim loại quý
1.1.3. Tính chất quang của các đế giấy nano kim loại AgAu
Hiệu suất tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) của giấy lọc (FP) được tiêm các hạt nano vàng (Au NPs) có ba kích thước/hình dạng khác nhau (hình cầu, hình tam giác và hình sao) đã được khảo sát. Các Au NP dạng cầu được tổng hợp bằng cách sử dụng laser femto giây đốt tấm Au trong nước cất. Để tạo ra Au có dạng dị hướng (hình tam giác và hình sao) phương pháp điều chế bằng phương pháp hóa keo. Đối với phương pháp lý thuyết, mô phỏng COMSOL Multiphysics đã được thực hiện để khảo sát sự phân bố trường gần của các Au NP này, cường độ trường gần được tăng cường mạnh tại các đỉnh sắc nhọn. Hệ số tăng cường SERS đối với phân tử thuốc nhuộm Nile Blue (NB)] của các Au NP hình sao cao hơn đối với các đế SERS hình tam giác và Au hình cầu. Lý giải cho điều này là do trường điện từ (EM) được tăng cường tại các vị trí sắc nhọn, do đó nó có khả năng cho phát hiện ở nồng độ thấp ~10 ppm với hệ số tăng cường ước tính là ~ 3,7×1010 .
Các hạt nano kim loại quý (Ag, Au) có các tính chất quang học plasmonic lý thú và có thể điều chỉnh được dựa vào điều khiển kích thước và hình dạng của hạt. Sự phát triển trong công nghệ chế tạo các AgNPs, AuNPs đã cải thiện đáng kể trong việc phân tích/phát hiện các phân tử chất mầu khác nhau. Hiện tại, hầu hết các phương pháp quang phổ Raman tăng cường bề mặt (SERS) được giải thích dựa vào các "điểm nóng" của trường điện từ-nơi điện trường tăng cường mạnh. Việc tạo ra các đầu sắc, nhọn trên các vật liệu nano
là một trong những phương pháp hiệu quả để tăng cường số lượng "điểm nóng" do sự cộng hưởng
plasmon bề mặt định xứ (LSPR). Do đó, các tín hiệu Raman từ các phân tử tại các vị trí này được ưu tiên để tăng cường SERS. Nó đã được chứng minh rằng giấy lọc xốp có thể được sử dụng như một vật liệu hỗ trợ và có thể cung cấp nhiều "điểm nóng" hơn so với đế phẳng. Với các lợi thế như chi phí thấp, tính linh hoạt, dễ sử dụng, các loại giấy đang được sử dụng làm các đế cho SERS ngày càng tăng. Các đế FP-SERS được gắn với các AuNPs bất đẳng hướng nhạy hơn so vói các nano dạng cầu có chúng có nhiều các điểm nóng hơn. Trong luận văn, chúng tôi đã chế tạo các đế FP-SERS với các nano bạc, bcj dạng tấm và các khung nano vàng/bạc trên giấy lọc.
Sự thay đổi về kích thước và độ sắc của các cạnh đối với AuNP được cho là do trong quá trình tạo mầm và tăng trưởng của quy trình tổng hợp. Để hiểu tác động của việc tăng cường trường gần đối với các hình dạng Au NP khác nhau này, nhiều mô phỏng được thực hiện bằng cách sử dụng cùng một bước sóng kích thích 785 nm đã được nghiên cứu. Các AuNPs với các cạnh và đầu nhọn thể hiện khả năng tăng cường trường đáng kể hơn AuNPs dạng cầu.
Hình 1.6. Ảnh chụp các giấy (a), ảnh dung dịch AgNPs (b), và ảnh chụp của các đế
Hình 1.7 minh họa hình ảnh FESEM của FP và AuNP được tiêm lên FP. Hình 1.7b hiển thị hình thái bề mặt của FP với độ xốp rất cao. Hình 1.7 (c-d) thể hiện các hình ảnh của FP được tiêm lần lượt các AuNPs hình cầu, hình tam giác và hình sao. Trong tất cả các trường hợp, các AuNPs phân bố khá đồng nhất trên bề mặt của FP. Một số AuNPs trong trên mặt giấy có hiện tượng bị kết tụ tốt. Sự kết tụ này đóng một vai trị quan trọng trong việc tạo ra nhiều điểm nóng hơn.
Hình 1.7. (a) Phổ hấp thụ của các AgNPs, AuNPs. (b-d) Ảnh FESEM của các đế giấy và các nano Ag/Au NPs trên đế giấy. (e, f) Phổ tán sắc năng lượng (EDX) và
Hình 1.8. (a) Phổ SERS thu được từ đế AuNPs hình cầu với nồng độ khác nhau của NB và (b) sự phụ thuộc tuyến tính của logarit nồng độ với cường độ ở số sóng
1360 và 1505 cm-1.
Hình trên cho thấy EF ước tính cho đỉnh mạnh nhất của NB (1360 cm-1 và 1505 cm-1).
Phương pháp SERS thường gặp phải vấn đề là khả năng lặp lại tín hiệu kém, có một số hạn chế trong các ứng dụng thực tế. Đối với mỗi nồng độ, phép đo SERS cần được lặp lại nhiều lần để có kết quả trung bình và chính xác hơn.