“turn-off” tín hiệu huỳnh quang
Với mục đích tạo ra các cảm biến huỳnh quang để hướng tới ứng dụng phát hiện thuốc trừ sâu theo cơ chế “tunr-off” tín hiệu huỳnh quang, hệ cảm biến huỳnh quang gồm chất màu RhB và mầm nano Ag đã được lựa chọn.
(Hình 3.5) miêu tả phổ hấp thụ chuẩn hóa mầm nano Ag cùng với phổ hấp thụ và huỳnh quang chuẩn hóa của chất màu RhB. Với đặc trưng phổ hấp thụ của mầm nano Ag ở 400 nm và có sự trùng phủ thấp với phổ hấp thụ và huỳnh quang của RhB (đỉnh phổ tương ứng 553 và 579 nm), do đó hệ quang mầm nano Ag + RhB được mong chờ sẽ hạn chế được hiện tượng dập tắt huỳnh quang của chất màu RhB do các quá trình truyền năng lượng và hiệu ứng IFE.
300 350 400 450 500 550 600 650 700 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Độ hấp thụ
Bước sóng (nm)
Mầm Ag Hấp thụ RhB Huỳnh quang RhB
Hình 3.5. Phổ hấp thụ chuẩn hóa của mầm nano Ag (đường màu đen) và phổ hâp thụ và huỳnh quang chuẩn hóa của chất màu RhB trong nước, tương ứng
với đường màu xanh và màu đỏ.
3.2.1. Khảo sát sự phụ thuộc phổ hấp thụ của dung dịch mầm Ag +RhB 0. 7 àM khi thay đổi nồng độ mầm nano Ag
Để tối ưu nồng độ mầm nano Ag cho hệ sensor mầm nano Ag + RhB, đầu tiờn RhB được giữ cố định nồng độ 0,7 àM, là nồng độ phự hợp để tránh hiện tượng tự dập tắt huỳnh quang do nồng độ. Nồng độ của dung dịch mầm nano Ag được đánh giá dựa vào hệ số hấp thụ 5 × 108 M-1cm-1. Hình 3.6a biểu diễn phổ hấp thụ mầm nano Ag ở các nồng độ 1,3 pM, 0,76 pM và 0,27 pM với sự cú mặt RhB 0,7 àM. Phổ hấp thụ của dung dịch mầm nano Ag với cỏc nồng độ khỏc nhau với sự cú mặt của RhB 0,7 àM Hỡnh 3.6b cho thấy là đặc trưng phổ hấp thụ của cả hai thành phần mầm nano Ag ở 400 nm và RhB ở 553 nm.
Hình 3.6. (a) Phổ hấp thụ mầm nano Ag thay đổi đổi nồng độ; (b) Phổ hấp thụ mầm nano Ag với cỏc nồng độ thay đổi với sự cú mặt RhB 0,7 àM.
3.2.2. Khảo sát sự phụ thuộc tính chất phổ huỳnh quang vào bước sóng ỏnh sỏng kớch thớch của hệ mầm nano Ag + RhB 0,7 àM với nụng độ mầm Ag thay đổi nồng độ
Để khảo sát tìm ra điều kiện thí nghiệm tối ưu cho hệ sensor mầm nano Ag + RhB, cỏc hệ mẫu mầm nano Ag + RhB 0,7 àM với nồng độ mầm nano Ag thay đổi (chuẩn bị ở trên) được khảo sát cường độ huỳnh quang và so sánh với cường độ của dung dịch chỉ cú RhB 0,7 àM trong điều kiện thớ nghiệm giống nhau. Hình 3.7 chỉ ra phổ huỳnh quang của các hệ mẫu mầm nano Ag + RhB 0,7 àM so sỏnh với phổ huỳnh quang của dung dịch RhB 0,7 àM dưới các bước sóng kích thích 349 nm (Hình 3.7a), 515 nm (Hình 3.7b), và 530 nm (Hình 3.7c). Điều kiện thực hiện thí nghiệm được giữ giống nhau cho tất cả các hệ mẫu, dưới cùng một bước sóng kích thích. Cùng với đó khảo sát sự thay đổi phụ thuộc vào nồng độ Ag từ 0,27 ÷ 1,3 pM.
Hình 3.7. Phổ huỳnh quang của các hệ mẫu mầm nano Ag ở các nồng độ khỏc nhau + RhB 0,7 àM so sỏnh với phổ huỳnh quang của RhB 0,7 àM phụ
thuộc vào bước sóng kích thích: (a) 349 mm, (b) 515 nm, (c) 530 nm.
Kết quả cường độ huỳnh quang cho thấy, với cả ba bước sóng kích thích khác nhau thì cường độ huỳnh quang đều có xu hướng giảm khi nồng độ mầm nano Ag tăng. Điều này có thể được giải thích do mầm nano Ag có thể được coi như một chất hấp thụ trong dung dịch Ag + RhB, khi nồng độ dung dịch mầm nano Ag tăng cũng đồng nghĩa với việc tăng khả năng hấp thụ năng lượng của ánh sáng kích thích cũng như huỳnh quang phát ra của chất màu RhB. Hiệu ứng này được biết đến là hiệu ứng “nội lọc” (inner filter- kí hiệu là IFE [25]. Hiệu ứng IFE cũng giải thích cho nguyên nhân khi kích thích ở bước sóng 349 nm, phổ huỳnh quang của hệ mầm nano Ag ở cỏc nồng độ khỏc nhau + RhB 0,7 àM chỉ rừ sự dập tắt huỳnh quang nhiều hơn so với hai trường hợp kích thích ở bước sóng 515 nm và 530 nm là do ở bước sóng 349 nm, độ hấp thụ của dung dịch mầm nano Ag lớn hơn ở các bước sóng 515 nm và 530 nm. Khi nồng độ Ag tăng thì tương ứng với độ hấp thụ của chất hấp thụ tăng, điều đó cũng quan sát được hiện tượng dập tăt huỳnh quang tăng.
Như vậy, để đáp ứng điều kiện ban đầu cho một hệ cảm biến huỳnh quang dạng “turn-off” tín hiệu huỳnh quang, thì cường độ huỳnh quang của hệ nano mầm Ag + RhB 0,7 àM nờn được chọn sao cho cường độ huỳnh quang của hệ không thay đổi so với cường độ huỳnh quang của dung dịch RhB 0,7 àM. Do đú, hệ mầm nano Ag 0,27 pM + RhB 0,7 àM dưới điều kiện ánh sáng kích thích bước sóng lớn hơn 515 nm là phù hợp dùng để xây dựng một hệ cảm biến huỳnh quang dạng “turn-off” tín hiệu huỳnh quang. Hệ cảm biến huỳnh quang Ag 0,27 pM+RhB 0,7 àM sẽ tiếp tục được nghiờn cứu trong ứng dụng phát hiện thuốc trừ sâu chlopirifos, là một thuốc trừ sâu thuộc họ Organophosphorus.