3.3. Cảm biến huỳnh quang trên cơ sở đĩa nano tam giác Ag và phân tử màu Rhodamin B hướng tới ứng dụng phát hiện thuốc trừ sâu
3.3.2. Khảo sát phổ hấp thụ huỳnh quang phụ thuộc bước sóng kích thích của các hệ dung dịch đĩa nano Ag thay đổi nồng độ và RhB 1,2 àM
Trước khi khảo sỏt đặc tớnh cường độ huỳnh quang của RhB 1,2 àM trong dung dịch có mặt đĩa nano Ag với các nồng độ khác nhau, tính chất
huỳnh quang của hệ dung dịch đĩa nano Ag + RhB được nghiên cứu và chỉ ra là đặc trưng huỳnh quang của phân tử màu RhB.
Hình 3.10. (a) Phổ hấp thụ RhB và phổ kích thích huỳnh quang chuẩn hóa của dung dịch RhB + đĩa nano Ag (quan sát ở bước sóng 570 nm); (b) Phổ huỳnh quang chuẩn hóa của dung dịch RhB và dung dịch RhB+đĩa nano Ag, kích thích
ở bước sóng 515 nm.
Hình 3.10a cho thấy đặc trưng phổ kích thích huỳnh quang của dung dịch đĩa nano Ag + RhB là phù hợp với đặc trưng phổ hấp thụ của dung dịch RhB. Thêm vào đó, đặc điểm phổ huỳnh quang của dung dịch đĩa nano Ag + RhB cũng chỉ ra đặc trưng phổ huỳnh quang của RhB (Hình 3.10b).
Đặc tớnh phổ huỳnh quang của cỏc dung dịch bao gồm RhB 1,2 àM với nồng độ đĩa nano Ag thay đổi được khảo sát, so sánh đối chiều với dung dịch chỉ cú RhB 1,2 àM. Lượng dung dịch gốc đĩa nano Ag được thay đổi tương ứng với cỏc giỏ trị 130àL, 200àL, 270àL, 340àL, 425àL, 495àL và 565àL với sự cú mặt RhB 1,2 àM trong thể tớch dung dịch được chuẩn 1700àL. Phổ huỳnh quang được khảo sát sự phụ thuộc vào bước sóng kích thích 349nm, 515nm, và 530 nm. Kết quả cho thấy, mặc dù phổ hấp thụ của dung dịch đĩa nano Ag thay đổi ở cỏc nồng độ khỏc nhau với sự cú mặt RhB 1,2 àM là đặc trưng tổng hợp của hai thành phần hấp thụ đĩa Ag và RhB, nhưng cường độ
huỳnh quang trong dung dịch đĩa nano Ag + RhB cho thấy rõ ràng sự dập tắt huỳnh quang. Sự dập tắt huỳnh quang càng lớn tương ứng với nồng độ đĩa nano Ag tăng (Hình 3.11). Để đánh giá khả năng dập tắt huỳnh quang phân tử RhB của dung dịch đĩa nano Ag, hiệu suất huỳnh quang đã được đánh giá cho các hệ dung dịch đĩa nano Ag + RhB phụ thuộc các yếu tố bước sóng ánh sáng kích thích và nồng độ dung dịch đĩa nano Ag.
Hình 3.11. Phổ huỳnh quang của các hệ dung dịch bao gồm đĩa nano Ag thay đổi nồng độ và RhB 1,2 àM dưới sự kớch thớch ở cỏc bước súng (a) 349 nm,
(b)515nm, và (c) 530 nm.
Bảng 2 chỉ ra kết quả đánh giá hiệu suất huỳnh quang của các dung dịch đĩa nano Ag + RhB 1,2 àM. Hiệu suất huỳnh quang giảm tương ứng với nồng độ đĩa nano Ag tăng. Cùng với đó hiệu suất lượng tử cũng cho thấy xu hướng giảm khi bước sóng kích thích tăng dần từ 349 nm, 515 nm, và 530 nm. Điều
này cũng có thể giải thích là do ở bước sóng 530 nm thì năng lượng ánh sáng kích thích bị hấp thụ bởi các đĩa nano Ag nhiều hơn so với các bước sóng 349nm và 515 nm. Do đó, sự dập tắt huỳnh quang RhB khi có mặt đĩa nano Ag cũng là do hiệu ứng IFE. Thêm vào đó, sự dập tắt huỳnh quang trong trường hợp này cũng có khả năng do cả sự trao đổi năng lượng giữa đĩa nano Ag và RhB do sự bao phủ giữa phổ huỳnh quang của RhB với phổ hấp thụ của đĩa nano Ag [25].
Bảng 3.1. Hiệu suất huỳnh quang (F) của các dung dịch đĩa nano Ag thay đổi nồng độ (từ 130 àL đến 565 àL dung dịch gốc) với sự cú mặt RhB 1,2 àM
phụ thuộc vào bước sóng kích thích
Hiệu suất huỳnh quang ΦF
𝝀𝒌𝒕(𝒏𝒎) 130 200 270 340 425 495 565
349 0,60 0,56 0,53 0,52 0,48 0,41 0,41
515 0,56 0,52 0,48 0,47 0,41 0,34 0,34
530 0,54 0,50 0,45 0,44 0,39 0,32 0,32 μL
Hỡnh 3.12. Sự phụ thuộc của hiệu suất huỳnh quang của RhB 1,2 àM trong các dung dịch có nồng độ đĩa nano Ag thay đổi vào bước sóng kích thích
Hình 3.12 chỉ ra sự phụ thuộc tỉ lệ cường độ huỳnh quang của dung dịch RhB 1,2 àM khi khụng cú dung dịch đĩa nano Ag với dung dịch RhB 1,2 àM + dung dịch đĩa nano Ag thay đổi nồng độ. Với cả ba bước sóng kích thích, sự thay đổi tuyến tính cường độ huỳnh quang khi tăng nồng độ chất hấp thụ - đĩa nano Ag xảy ra trong khoảng nồng độ đĩa nano Ag trong khoảng từ 130 àL ữ 425 àL. Nồng độ đĩa nano Ag tương ứng với lượng dung dịch gốc lớn hơn 495 àL cho thấy cú sự bóo hũa nồng độ Ag, độ dập tắt huỳnh quang bắt đầu không thay đổi. Do đó, nồng độ hợp lý tối ưu cho một hệ cảm biến huỳnh quang “tunr-on” trên cơ sở đĩa nano Ag và RhB có thể chọn dao động trong khoảng 340 ữ 425 àL dung dịch gốc đĩa nano Ag.
Bên cạnh việc tối ưu nồng độ dung dịch đĩa nano Ag, vai trò của nồng độ RhB trong hệ cảm biến huỳnh quang RhB + đĩa nano Ag cũng được khảo sát với cỏc nồng độ khỏc nhau ứng với nồng độ dung dịch đĩa nano Ag 270 àL.
RhB được thay đổi nồng độ ở cỏc giỏ trị 1,2 àM; 0,7 àM; và 0,42 àM với sự cú mặt của 270 àL dung dịch gốc trong chuẩn 1700 àL. Cỏc dung dịch cũng được khảo sát sự phụ thuộc vào bước sóng kích thích để khảo sát sự dập tắt huỳnh quang.
Bảng 3.2. Hiệu suất huỳnh quang trong các hệ dung dịch RhB thay đổi nồng độ và dung dịch đĩa nano Ag 270 àL.
Hiệu suất huỳnh quang (ΦFI)
349 515 530
1,2 0,53 0,48 0,45
0,7 0,574 0,502 0,477
0,4 0,507 0,459 0,419
Căn cứ bảng 3.2. ta thấy khi bước sóng kích thích tăng thì hiệu suất huỳnh quang giảm. Nồng độ RhB thay đổi trong khoảng 0,4 ữ 1,3 àM khụng ảnh hưởng đến hiệu suất huỳnh quang với nồng độ dung dịch đĩa Ag gốc 270àl.
Các kết quả nghiên cứu trên là tiền đề cho việc xây dựng hệ cảm biến huỳnh quang “turn-on” để phát hiện thuốc trừ sâu. Bước tiếp theo nghiên cứu tối ưu hệ cảm biến huỳnh quang “turn-on” ứng dụng trong phát hiện thuốc trừ sâu sẽ tiếp tục được nghiên cứu thực hiện bởi nhóm nghiên cứu.
λexc(nm)
Nồng độ RhB (μM)