1. Hóa học tính tốn lượng tử đã được áp dụng thành công để hỗ trợ và định hướng thực nghiệm trong thiết kế, tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng ba sensor huỳnh
quang mới là chemosensor BDC, chemosensor [CuBDC]2+ và chemodosimeter RLED.
2. Chemosensor BDC và chemodosimeter RLED đã được thiết kế lý thuyết từ đầu, bao gồm khảo sát đặc tính quang học của sensor; khả năng tương tác của sensor với đối tượng phân tích; sự thay đổi tín hiệu huỳnh quang của sensor trước và sau khi tương tác với đối tượng phân tích; và nhiệt động học các phản ứng tổng hợp sensor. Q trình nghiên cứu thực nghiệm thành cơng các sensor BDC và RLED dựa trên sơ đồ thiết kế lý thuyết đã chứng minh cho kết quả, giá trị khoa học của luận án với mục tiêu chính là áp dụng hóa học tính tốn và thực nghiệm để phát triển các sensor huỳnh quang mới.
3. Chemosensor huỳnh quang BDC có thể phát hiện ion Cu2+ với các đặc tính: giới
hạn phát hiện và giới hạn định lượng tương ứng là 4,0 ppb và 13,3 ppb; phản ứng xảy ra gần như tức thời; không bị ảnh hưởng bởi các cation kim loại khác
như Na+, K+, Mg2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Pb2+ và Cd2+; có thể hoạt động trong
khoảng pH rộng từ 5,0 đến 9,0. BDC và Cu2+ tương tác với nhau theo cơ chế tạo phức với tỉ lệ phản ứng 1:1. Hằng số bền của phức [CuBDC]2+ xác định bằng tính tốn phù hợp tốt với thực nghiệm với giá trị tương ứng là 7,16 và 7,54. Kết quả tính tốn và thực nghiệm đều cho thấy sensor BDC hoạt động theo kiểu ON–OFF. Ngồi ra có thể sử dụng BDC làm sensor trắc quang phát hiện Cu2+ với giới hạn phát hiện và định lượng tương ứng là 5,7 ppb và 19,0 ppb.
4. Một sensor huỳnh quang mới sử dụng phức [CuBDC]2+ phát hiện các biothiol cũng đã được phát triển thành công dựa vào thiết kế lý thuyết và thực nghiệm. Sensor huỳnh quang [CuBDC]2+ có thể xác định cysteine với giới hạn phát hiện và định lượng tương ứng là 0,3 μM và 1,1 μM.
5. Chemodosimeter huỳnh quang RLED có thể phát hiện chọn lọc ion Hg2+ trong sự
có mặt của các cation kim loại cạnh Cu2+, Zn2+, Pb2+, Cd2+, Fe2+, Co2+, Ni2+,
0,14 μM và 0,47 μM. Kết quả tính tốn lý thuyết và thực nghiệm đều cho thấy RLED tương tác với ion Hg2+ thông qua phản ứng tạo phức dẫn đến mở vịng spirolactam và q trình thủy phân tiếp theo tạo ra rhodamine 575 là một chất có màu hồng và phát huỳnh quang mạnh. Sensor RLED có thể hoạt động trong khoảng pH rộng từ 5,0 đến 10,0 và theo kiểu OFF–ON. Ngồi ra có thể sử
dụng RLED làm sensor trắc quang xác định Hg2+ với giới hạn phát hiện và định lượng tương ứng là 0,02 μM và 0,07 μM.