Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ plasma lạnh ứng dụng trong tổng hợp vật liệu kim loại nano, xử lý hạt giống và chất nhuộm màu

Công nghệ plasma lạnh đang nổi lên như một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn, với tiềm năng ứng dụng đa dạng trong nhiều ngành từ công nghiệp, y tế, nông nghiệp đến xử lý môi trường. Đặc tính không cân bằng nhiệt động của plasma lạnh cho phép tạo ra các gốc phản ứng hoạt tính mà không làm tăng đáng kể nhiệt độ, mở ra khả năng xử lý các vật liệu nhạy cảm và các chất ô nhiễm phức tạp. Mặc dù hiệu quả của plasma lạnh đã được chứng minh trên thế giới trong việc kích thích nảy mầm hạt giống và phân hủy chất nhuộm, nhưng việc tối ưu hóa các thông số vận hành và hiểu rõ cơ chế tác động của nó tại Việt Nam vẫn còn hạn chế. Luận án này giải quyết nhu cầu cấp thiết đó thông qua việc nghiên cứu công nghệ plasma lạnh trong tổng hợp vật liệu kim loại nano, xử lý hạt giống và chất nhuộm màu.

Các nhà nghiên cứu, sinh viên sau đại học và chuyên gia trong lĩnh vực vật lý plasma, khoa học vật liệu, công nghệ nano, nông nghiệp và môi trường, đặc biệt là những người quan tâm đến các giải pháp bền vững cho tổng hợp vật liệu và xử lý ô nhiễm.

Luận án này tập trung nghiên cứu toàn diện công nghệ plasma lạnh, một giải pháp tiên tiến cho tổng hợp vật liệu và xử lý môi trường. Nghiên cứu đã phát triển một hệ thống plasma jet với các thông số vận hành được tối ưu hóa để ứng dụng trong ba lĩnh vực chính. Đầu tiên, công nghệ này được chứng minh hiệu quả trong tổng hợp các hạt nano vàng (AuNPs) có độ đồng nhất cao và đường kính trung bình khoảng 45 nm, với khả năng ổn định vượt trội trong dung dịch kéo dài hơn sáu tháng mà không cần chất khử hay chất bảo vệ bề mặt. Kết quả này mở ra hướng phát triển các đế SERS (Surface-Enhanced Raman Spectroscopy) có độ nhạy cao, ổn định và có khả năng ứng dụng trong cảm biến hóa sinh. Thứ hai, nghiên cứu khảo sát khả năng của plasma lạnh trong kích thích nảy mầm và thúc đẩy sự sinh trưởng của hạt giống, đặc biệt là hạt đỗ xanh, thông qua việc biến đổi tính chất bề mặt và điều hòa hormone. Cuối cùng, luận án đi sâu vào ứng dụng plasma lạnh để phân hủy hiệu quả chất nhuộm Methyl Blue trong nước thải, làm rõ cơ chế phân hủy dựa trên các gốc oxy hóa hoạt tính (ROS/RNS) và bức xạ UV. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm quang phổ UV-VIS, phát xạ quang, tán xạ Raman và kính hiển vi điện tử quét. Những phát hiện này không chỉ góp phần nâng cao năng suất nông nghiệp và giải quyết vấn đề ô nhiễm nước thải công nghiệp mà còn khẳng định tính hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường của công nghệ plasma lạnh so với các phương pháp truyền thống.