Luận án Chế tạo các cấu trúc nano vàng, bạc dạng hoa, lá trên silic để sử dụng trong nhận biết một số phân tử hữu cơ bằng tán xạ Raman tăng cường bề mặt.

Tên luận án:

CHẾ TẠO CÁC CẤU TRÚC NANO VÀNG, BẠC DẠNG HOA, LÁ TRÊN SILIC ĐỂ SỬ DỤNG TRONG NHẬN BIẾT MỘT SỐ PHÂN TỬ HỮU CƠ BẰNG TÁN XẠ RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT

Ngành:

Vật liệu điện tử

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung vào việc chế tạo các cấu trúc nano vàng và bạc dạng hoa, lá trên nền silic để ứng dụng trong kỹ thuật Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS). SERS là một kỹ thuật phân tích hiện đại, có khả năng phát hiện vết (với hàm lượng trong vùng ppm-ppb) của nhiều loại phân tử hữu cơ và sinh học, trong đó đế SERS đóng vai trò quan trọng nhất. Các nghiên cứu về chế tạo cấu trúc cành lá nano bạc (AgNDs), hoa nano bạc (AgNFs) và hoa nano vàng (AuNFs) trên silic còn hạn chế, đặc biệt tại Việt Nam.

Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu chế tạo các cấu trúc AgNDs, AgNFs, AuNFs trên silic bằng phương pháp lắng đọng hóa học và/hoặc lắng đọng điện hóa. Đồng thời, nghiên cứu hình thái, cấu trúc, tính chất của các cấu trúc nano đã chế tạo và ứng dụng chúng làm đế SERS để phát hiện vết của một số phân tử hữu cơ độc hại.

Các đóng góp chính của luận án bao gồm: Chế tạo thành công các cấu trúc AgNDs, AgNFs và AuNFs trên silic với các thông số hình thái và cấu trúc có thể điều khiển. Đặc biệt, AgNDs với cấu trúc phân nhánh tốt nhất (đến bậc 3) được chế tạo bằng lắng đọng điện hóa ở chế độ ổn dòng; AgNFs được chế tạo bằng lắng đọng hóa học với độ sắc nét của cánh hoa được kiểm soát bằng AsA và PVP; AuNFs được chế tạo bằng lắng đọng điện hóa phát triển từ mầm bạc nano, đây là một điểm mới so với các nghiên cứu trước đây.

Các cấu trúc nano này đã được kiểm tra hiệu quả trong việc phát hiện vết các phân tử hữu cơ. Cụ thể, AgNDs phát hiện paraquat và thiram đến 0,01 ppm, pyridaben đến 0,1 ppm (nhóm nghiên cứu đầu tiên công bố phổ SERS của pyridaben). AgNFs phát hiện crystal violet và melamine đến 0,01 ppm, xyanua đến 5 ppb. AuNFs phát hiện rhodamine B đến 0,1 ppb. Luận án cũng đánh giá các cấu trúc nano theo tiêu chí của một đế SERS tốt, bao gồm hệ số tăng cường SERS lớn (>10⁵), độ đồng đều của tín hiệu trên cùng một đế và độ lặp lại giữa các lô mẫu, cho thấy AgNDs có hệ số tăng cường tốt nhất (~10⁶), trong khi AgNFs và AuNFs có độ đồng đều và lặp lại tốt hơn AgNDs (độ lệch chuẩn tương đối < 12%).

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu: Trình bày lý do lựa chọn đề tài, phương pháp, mục đích nghiên cứu.
• Chương 1: Tổng quan về tán xạ Raman tăng cường bề mặt.
• Chương 2: Các phương pháp chế tạo và khảo sát cấu trúc để SERS.
• Chương 3: Nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano bạc và nano vàng trên Si.
• Chương 4: Nghiên cứu ứng dụng các cấu trúc cành lá nano bạc và hoa nano vàng, bạc cho tán xạ Raman tăng cường bề mặt.
• Kết luận: Trình bày các kết luận rút ra từ các kết quả nghiên cứu.