intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu biến tính bề mặt QDs CdTe ứng dụng cho chế tạo nanosensor

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:72

Thêm vào BST
Báo xấu
23
lượt xem 6
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bằng sự thay đổi cường độ phát huỳnh quang của các chấm lượng tử CdTe trong hiệu ứng FRET theo nồng độ của Rhodamine B và Clenbuterol mà định lượng và định tính chúng. Nanosensor dựa vào hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang với chất cho là QDs CdTe xác định dư lượng chất hóa học với độ nhạy cao, phương pháp đơn giản chính xác.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu biến tính bề mặt QDs CdTe ứng dụng cho chế tạo nanosensor

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------- TRẦN THỊ THANH HỢP NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BỀ MẶT QDs CdTe ỨNG DỤNG CHO CHẾ TẠO NANOSENSOR Chuyên ngành : Hóa lý thuyết và hóa lý Mã số : 60440119 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGÔ TRỊNH TÙNG HÀ NỘI, 2014
  2. LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất của mình đến TS. Ngô Trịnh Tùng đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy tận tình giúp em hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Em xin gửi lời cảm ơn các thầy cô thuộc khoa Hóa học Trường đại học Khoa học Tự Nhiên, ĐHQG Hà Nội đã giảng dạy tận tình và hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn các anh, chị thuộc tập thể vật liệu polymer chức năng và hóa học nano, viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành nhiệm vụ của mình. Em xin gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cung cấp chấm lượng tử CdTe để em có thể tiến hành thực nghiệm phục vụ cho luận văn. Em cũng xin cảm ơn PGS.TS Toshiaki Taniike, cùng các bạn trong Lab. Taniike của Viện Khoa học công nghệ tiên tiến Nhật Bản (JAIST) đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất trong thời gian em tiến hành nghiên cứu tại Viện. Cuối cùng, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành bản luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Người viết Trần Thị Thanh Hợp
  3. LUẬN VĂN THẠC SĨ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 1 MỤC LỤC ................................................................................................................... 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ ...................................................................... 3 MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 Chương 1 - TỔNG QUAN .......................................................................................... 3 1.1 Hóa chất độc hại tồn dư trong thực phẩm .....................................................3 1.1.1 Clenbuterol..............................................................................................3 1.1.2 Rhodamine B ..........................................................................................5 1.2 Vật liệu nano và chấm lượng tử ....................................................................7 1.2.1 Tổng quan về chấm lượng tử .......................................................................7 1.2.2 Tổng hợp chấm lượng tử ...........................................................................10 1.2.3 Tính chất của Qds phát huỳnh quang ........................................................16 1.2.4 Chức năng hóa và biến tính bề mặt các chấm lượng tử ............................18 1.3 Hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) ................22 1.3.1 Hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng .............................................22 1.3.2 Cơ sở lý thuyết của hiện tượng truyền năng lượng cộng hưởng ..........23 1.4 Nanosensor ..................................................................................................26 1.4.1 Nanosensor là gì? ..................................................................................26 1.4.2 Một số loại cảm biến (nanosensor) sử dụng chấm lượng tử với hiệu ứng FRET……. .........................................................................................................28 Chương 2 - THỰC NGHIỆM ................................................................................... 34 2.1 Hóa chất sử dụng trong thí nghiệm .............................................................34 2.2 Sensor để xác định Rhodamine B ................................................................34 2.3 Nanosensor để xác định Clenbuterol ...........................................................35 2.3.1 Vấn đề cần nghiên cứu ..............................................................................35 2.3.2 Nguyên lý hoạt động của biosensor dựa vào hiệu ứng FRET để xác định Clenbuterol .........................................................................................................38 2.3.3 Nghiên cứu biến tính bề mặt chấm lượng tử CdTe ứng dụng trong nanosensor ..........................................................................................................39 TRẦN THỊ THANH HỢP
  4. LUẬN VĂN THẠC SĨ 2.3.4 Phản ứng diazo Clenbuterol ......................................................................40 2.3.5 Phản ứng cộng hợp Clenbuterol với ligand ...............................................40 2.4 Các phương pháp nghiên cứu ......................................................................41 2.4.1 Đo phổ hấp thụ UV-Vis ........................................................................41 2.4.2 Đo phổ phát xạ huỳnh quang ................................................................42 2.4.3 Phương pháp đo phổ hồng ngoại ..........................................................43 2.4.4 Phương pháp đo thời gian sống huỳnh quang ......................................44 Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 45 3.1 Sensor xác định Rhodamine B ....................................................................45 3.2 Nanosensor để xác định Clenbuterol ...........................................................51 3.3 Diazo clenbuterol .........................................................................................55 3.4 Phản ứng cộng hợp của diazo clenbuterol với ligand..................................56 3.5 Mẫu thử sensor ............................................................................................59 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 62 TRẦN THỊ THANH HỢP
  5. LUẬN VĂN THẠC SĨ DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1: Các phương pháp tổng hợp QDs phổ biến nhất hiện nay ........................12 Bảng 1. 2: So sánh tính chất của các chất huỳnh quang hữu cơ/protein và quantum dots [13].....................................................................................................................16 Bảng 1. 3: Bảng phân loại ba hướng chế tạo nanosensor thông dụng ......................27 Bảng 2. 1: Nồng độ Rhodamine B của các mẫu .......................................................35 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1: Công thức cấu tạo của Clenbuterol ............................................................3 Hình 1. 2: Cấu trúc hóa học của một vài hợp chất nhóm β2- agonist .........................3 Hình 1. 3: Công thức cấu tạo của Rhodamine B .........................................................5 Hình 1. 4: Số lượng các bài báo được xuất bản liên quan đến QDs từ 1986 đến 2012 .....................................................................................................................................8 Hình 1. 5: Mô hình cacboxyl hóa chấm lượng tử CdTe ...........................................19 Hình 1. 6: Liên kết hóa trị giữa Qds và các phân tử sinh học ...................................20 Hình 1. 7: Tạo liên kết trực tiếp với Qds ..................................................................20 Hình 1. 8: Tương tác tĩnh điện giữa Qds với phân tử sinh học .................................21 Hình 1. 9: Mô hình hiệu ứng FRET ..........................................................................22 Hình 1. 10: Giản đồ Jablonski mô tả hiệu ứng FRET.[22] .......................................23 Hình 1. 11: Phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang của một cặp chất cho và nhận. Khu vực màu đỏ nâu là sự chồng chéo quang phổ giữa quang phổ huỳnh quang của các chất cho và phổ hấp thụ của chất nhận.[28] ..............................................................24 Hình 1. 12: Quang phổ huỳnh quang của chất cho và chất nhận và dung dịch hỗn hợp của chất cho và chất nhận ..................................................................................25 Hình 1. 13: Mô hình cơ chế hoạt động của Sensor hiệu ứng FRET dùng Qd của Mauro[32]..................................................................................................................28 Hình 1. 14: Mô hình và cơ chế hoạt động của Biosensor DNA nano Qd (a,b) và thiết bị kiểm tra (c).[29] ....................................................................................................30 Hình 1. 15: Sơ đồ cảm biến FRET cơ bản để phát hiện các protease hoạt động. (A) Quá trình FRET thông thường (B) FRET sử dụng QDs. D và A cho các nhà tài trợ năng lượng và chấp nhận năng lượng, tương ứng.....................................................31 Hình 1. 16: Minh họa sơ đồ của nanosensor QD-FRET để phân tích hoạt động của enzyme. .....................................................................................................................32 Hình 2. 1: Phổ hấp thụ của Clenbuterol và phổ phát xạ của Qds CdTe....................36 Hình 2. 2: Các hợp chất napthol, naphtyl có khả năng tạo hợp chất azo tiêu biểu ..37 Hình 2. 3: Mô hình phản ứng của Naphtylethylene diamine với Qd và diazo clenbuterol .................................................................................................................38 Hình 2. 4: Mô hình nanosensor .................................................................................38 TRẦN THỊ THANH HỢP
  6. LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 2. 5: Mô hình hoạt động của nanosensor khi có thêm chất cần nhận biết Clenbuterol ................................................................................................................39 Hình 2. 6: Tương tác tĩnh điện giữa Qd và Naphtylethylene diamine ......................39 Hình 2. 7: Phản ứng diazo clenbuterol ......................................................................40 Hình 2. 8: Phản ứng cộng hợp giữa Naphtylethylene diamin và diazo clenbuterol .40 Hình 2. 9: Sơ đồ mô tả hệ đo quang phổ hấp thụ UV-Vis .......................................41 Hình 2. 10: Sơ đồ khối của phép đo quang huỳnh quang .........................................42 Hình 2. 11: Sơ đồ khối thiết bị đo thời gian sống huỳnh quang ...............................44 Hình 3. 1: Ảnh TEM của chấm lượng tử CdTe trong dung dịch ..............................45 Hình 3. 2: Phổ hấp thụ và phát xạ của chấm lượng tử CdTe được dùng trong luận văn này ......................................................................................................................45 Hình 3. 3: Phổ hấp thụ của chất màu rhodamine B ở các nồng độ khác nhau ..........46 Hình 3. 4: Phổ huỳnh quang của Qds và hấp thụ của chất màu Rhodamine b .........47 Hình 3. 5: Mô tả tương tác tĩnh điện giữa QDs CdTe và Rhodamine B ...................48 Hình 3. 6: Phổ huỳnh quang của cặp CdTe/Rhodamine B với nồng độ Rhodamine B ...................................................................................................................................48 Hình 3. 7: Đường biểu diễn phân rã huỳnh quang của CdTe trong sự không có .....50 Hình 3. 8: Phổ hấp thụ của Naphtylethylene diamin và phổ phát xạ của Qd ...........51 Hình 3. 9: Phổ phát xạ của Qd và hỗn hợp Qd- Naphtylethylene diamin ................52 Hình 3. 10: Sự phụ thuộc cường độ huỳnh quang của Qd- Naphtylethylene diamin vào pH .......................................................................................................................53 Hình 3. 11: Sự phụ thuộc cường độ huỳnh quang của Qd- Naphtylethylene diamin vào nhiệt độ ...............................................................................................................54 Hình 3. 12: Phổ hấp thụ của hợp chất Diazo Clenbuterol .........................................55 Hình 3. 13: Phổ hấp thụ của hợp chất Clenbuterol- Naphtylethylene diamin ..........56 Hình 3. 14: Phổ hấp thụ và phát xạ của chất cho (QD CdTe bước sóng phát xạ 530nm) và chất nhận (tổ hợp Clenbuterol- Naphtylethylene diamin) ......................57 Hình 3. 15: Phổ trùng chập của chất cho và chất nhận .............................................57 Hình 3. 16: Phổ hồng ngoại của muối diazo .............................................................58 Hình 3. 17: Sự thay đổi cường độ huỳnh quang theo nồng độ Clenbuterol .............59 Hình 3. 18: Tương quan giữa nồng độ Clenbuterol với cường độ phát xạ của nanosensor .................................................................................................................60 TRẦN THỊ THANH HỢP
  7. LUẬN VĂN THẠC SĨ BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT QDs Quantum dots nm Nano mét TOP Trioctylphosphine TOPO Trioctylphosphine oxide Cd Cadimium Te Tellurium FRET Hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang DNA Deoxyribonucleic acid HQ Huỳnh quang TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam GC/MS Sắc ký khí ghép khối phổ ELISA Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay MPA Axit 3-mercaptopropionic MSA Axit mercapto succinic TRẦN THỊ THANH HỢP
  8. LUẬN VĂN THẠC SĨ MỞ ĐẦU Khi xã hội ngày càng phát triển thì vấn đề sức khoẻ của con người ngày càng được chú trọng, trong đó vấn đề an toàn thực phẩm và vệ sinh môi trường được đặt lên hàng đầu vì nó có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của con người, hơn nữa đó cũng là vấn đề đáng quan tâm của các khu chế biến, sản xuất và xuất nhập khẩu thực phẩm. Sự tồn dư của các chất độc hại có trong thực phẩm đang là vấn đề đáng lo ngại đối với người tiêu dùng. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhiều kỹ thuật phân tích mới, hiện đại đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt trong đánh giá, kiểm định các chất gây độc trong thực phẩm. Trong quá trình chế biến thực phẩm, để tạo cho thực phẩm màu sắc đẹp, bắt mắt, người ta sử dụng phẩm màu công nghiệp. Phẩm màu công nghiệp nói chung, Rhodamine B nói riêng đều độc hại, bị cấm sử dụng trong thực phẩm vì khó phân huỷ. Tuỳ từng cơ thể mà ảnh hưởng đến gan, thận hoặc tồn dư lâu ngày gây độc hại đến cơ thể con người, đặc biệt có thể gây ung thư. Đặc biệt trong thời gian gần đây vấn đề thịt lợn siêu nạc được tạo nạc bằng chất hóa học Clenbuterol rất nguy hiểm đối với sức khỏe con người. Nếu ăn phải có thể gây ngộ độc cấp với các triệu chứng: run cơ, đau tim, tim đập nhanh, tăng huyết áp, choáng váng, thậm chí tử vong. Chất độc thường tập trung trong nội tạng của gia súc như gan, cật, nước tiểu…và không bị phân hủy ở nhiệt độ cao khi đun nấu. Vì vậy việc nghiên cứu xác định hàm lượng của Rhodamine B- một thành phần của phẩm nhuộm trong thực phẩm và Clenbuterol trong thịt là vấn đề cần thiết đối với sức khoẻ cộng đồng. Hiện nay, một hướng nghiên cứu mới trên thế giới đang tập trung vào việc ứng dụng khoa học và công nghệ nano mà ở đây là nanosensor nhằm phát hiện dư lượng chất hóa học độc hại còn tồn dư trong thực phẩm. Để góp phần vào xu hướng phát triển chung này tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu biến tính bề mặt QDs CdTe ứng dụng cho chế tạo nanosensor”. Bằng sự thay đổi cường độ phát huỳnh quang của các chấm lượng tử CdTe trong hiệu ứng FRET theo nồng độ của Rhodamine B và TRẦN THỊ THANH HỢP 1
  9. LUẬN VĂN THẠC SĨ Clenbuterol mà định lượng và định tính chúng. Nanosensor dựa vào hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang với chất cho là QDs CdTe xác định dư lượng chất hóa học với độ nhạy cao, phương pháp đơn giản chính xác. Kết quả thu được là triển vọng phát triển và hoàn thiện nanosensor ứng dụng trong thực tế. TRẦN THỊ THANH HỢP 2
  10. LUẬN VĂN THẠC SĨ Chương 1- TỔNG QUAN 1.1 Hóa chất độc hại tồn dư trong thực phẩm 1.1.1 Clenbuterol Hình 1. 1: Công thức cấu tạo của Clenbuterol  Tên Hóa học: Clenbuterol  Tên hóa học do tổ chức IUPAC: 1-(4-amino-3,5-dichlorophenyl)-2-(tertbutylamino)ethanol  Cấu trúc phân tử: C12H18Cl2N2O  Khối lượng phân tử: 277,19 g/mol Clenbuterol là một chất trong những hợp chất thuộc họ β- agonist (hình 1.2) - những hợp chất dùng trong chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi heo để kích thích heo tăng trưởng và cho thịt siêu nạc. Hình 1. 2: Cấu trúc hóa học của một vài hợp chất nhóm β2- agonist TRẦN THỊ THANH HỢP 3
  11. LUẬN VĂN THẠC SĨ Clenbuterol có tác dụng dãn phế quản, dãn cơ trơn ở cuống phổi, điều khiển các chất dinh dưỡng hướng tới mô cơ. Clenbuterol kích thích tuyến thượng thận, điều tiết sinh trưởng động vật, thúc đẩy quá trình phát triển cơ bắp, làm tăng lượng thịt nạc và đẩy nhanh việc phân giải mỡ, giảm tối đa lượng mỡ hình thành trong cơ thể, chỉ để lại một lớp rất mỏng. Từ những năm 1980, clenbuterol đã được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi lợn, bò thịt, gà thịt... nhằm kích thích sinh trưởng, tăng tỉ lệ thịt nạc, giảm chi phí thức ăn. Tuy nhiên, lượng clenbuterol tồn dư trong thực phẩm làm rối loạn nhịp tim, run cơ, co thắt phế quản, phù nề, liệt cơ, tăng huyết áp gây nguy hiểm đối với sức khoẻ con người. Clenbuterol trộn vào thức ăn gia súc nhằm tạo ra vật nuôi siêu nạc, mau lớn. Clenbuterol có tác dụng đẩy nhanh quá trình đốt cháy mỡ, tăng cường phát triển cơ bắp nhưng dùng quá liều sẽ khiến cơ thể mang bệnh và có thể dẫn đến tử vong. Việc ăn phải thịt lợn chứa chất Clenbuterol về lâu dài có thể gây biến chứng ung thư, ngộ độc cấp, run cơ, đau tim, tim đập nhanh, tăng huyết áp, choáng váng… Clenbuterol sẽ gây tổn hại cho hệ thần kinh, hệ tuần hoàn, thậm chí gây chết người. Đối với gia súc như lợn, con vật khi ăn phải chất này chỉ có thể tồn tại được quá nửa tháng là phải giết mổ. Thời gian bán phân huỷ trong cơ thể lâu (khoảng 30 giờ), vì vậy, đã bị cấm đưa vào thức ăn chăn nuôi ở Châu Âu từ năm 1996.Việt Nam cũng đã cấm dùng chất này trong thức ăn chăn nuôi từ năm 2002. Tại Hồng Kông, người sử dụng clenbuterol trong chăn nuôi bị phạt 50.000 đôla Hồng Kông và tù 6 tháng. Các phương pháp được sử dụng cho việc xác định clenbuterol bao gồm HPLC, GC/MS, mao dẫn điện và xét nghiệm miễn dịch (Horne et al. Năm 1998; Wasch et al. Năm 1998; Johansson et al. 2004). Van Eenoo và Delbeke (2002) đã phát hiện clenbuterol khi sử dụng GC/MS, với giới hạn là 0,1 ng ml-1 trong nước tiểu ngựa. Niegocki et al. (2003) xử lý các mẫu bằng cách chiết pha-rắn, đạt được một giới hạn phát hiện là 0,5 ng ml-1 trong nước tiểu. Để đơn giản hóa quá trình chiết clenbuterol từ các mẫu thí nghiệm, một số phương pháp mới đã được thiết lập. Roda et al. (2000) đã báo cáo cách xác định clenbuterol với độ nhạy được cải thiện. TRẦN THỊ THANH HỢP 4
  12. LUẬN VĂN THẠC SĨ Hiện nay phân tích hàm lượng chất siêu vết ở dạng ppb, ppt chỉ có thể áp dụng sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS) hoặc phương pháp ELISA. Những phương pháp này thường yêu cầu sự chuẩn bị mẫu công phu và tốn nhiều thời gian, vì vậy gặp nhiều trở ngại trong chăn nuôi gia súc và thủy sản, khó khăn trong quản lý thị trường. Chính vì lẽ đó một số phòng thí nghiệm ở các nước phát triển như Mỹ, Nhật, Châu Âu, Trung quốc đang nghiên cứu chế tạo Biosensor theo công nghệ nano để mục đích phát hiện nhanh, độ nhạy cao dư lượng Clenbuterol. 1.1.2 Rhodamine B Hình 1. 3: Công thức cấu tạo của Rhodamine B  Tên Hóa học: Rhodamine B  Tên hóa học do tổ chức IUPAC: [9-(2-carboxyphenyl)-6-diethylamino-3-xanthenylidene]-diethylammonium chloride  Cấu trúc phân tử: C28H31ClN2O3  Khối lượng phân tử: 479,02g/mol Rhodamine B là một thuốc nhuộm lưỡng tính, độc hại, tan tốt trong methanol, ethanol, nước (khoảng 50 g/l). Độ hoà tan trong 100 gam dung môi: nước 0,78 gam (260C), rượu etylic 1,74 gam. Dung dịch nước và rượu etylic có màu đỏ ánh xanh nhạt phát huỳnh quang màu đỏ mạnh, đặc biệt rõ trong các dung dịch loãng. Rhodamine B gây độc cấp và mãn tính. Qua tiếp xúc, nó gây dị ứng hoặc làm mẩn ngứa da, mắt,... Qua đường hô hấp, nó gây ho, ngứa cổ, khó thở, đau ngực. TRẦN THỊ THANH HỢP 5
  13. LUẬN VĂN THẠC SĨ Qua đường tiêu hóa, nó gây nôn mửa, có hại cho gan và thận. Nếu tích tụ dần trong cơ thể nó gây nhiều tác hại đối với gan, thận, hệ sinh sản, hệ thần kinh cũng như có thể gây ung thư. Thực nghiệm trên chuột cho thấy Rhodamine B gây ung thư với liều lượng 89,5mg/kg qua đường uống hoặc tiêm vào tĩnh mạch, khi Rhodamine B đi vào cơ thể có thể chuyển hóa thành amin thơm tương ứng có phần độc hại hơn loại Rhodamine B thường, gây ung thư và phát triển khối u dạ dầy, tại đây Rhodamine B và dẫn xuất của nó sẽ tác động mạnh mẽ đến các quá trình sinh hóa của tế bào gây ung thư gan, vì gan là cơ quan tạng đầu tiên lọc chất Rhodamine B. Một số thực nghiệm khác cho thấy Rhodamine B tác động phá vỡ cấu trúc ADN và nhiễm sắc thể khi đưa vào nuôi cấy tế bào. Rhodamine B thường được sử dụng như một thuốc nhuộm tracer trong nước để xác định tốc độ và hướng của dòng chảy vận chuyển. Được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghệ sinh học như kính hiển vi huỳnh quang, đếm tế bào dòng chảy, quang phổ huỳnh quang. Rhodamine B đang được thử nghiệm để sử dụng như một bio maker trong vacxin bệnh dại cho động vật hoang dã, như gấu trúc, để xác định động vậthoang dã đã có thuốc phòng ngừa bằng cách cho Rhodamine B vào râu và răng của động vật. Nó cũng được trộn vào thuốc diệt cỏ. Ngoài ra Rhodamine B còn được sử dụng để tạo mầu và nhuộm mầu trong công nghiệp sợi, nhuộm màu trong phòng thí nghiệm, để xét nghiệm tế bào do tính bền mầu. Rhodamine B được sử dụng trong sinh học như là một thuốc nhuộm huỳnh quang. Tận dụng đặc tính phát quang của Rhodamine B, người ta dùng chúng để giúp kiểm soát lượng thuốc bảo vệ thực vật phun lên cây ớt, cây lấy dầu, Rhodamine B có thể thấm vào ớt nếu dính dầu trong máy ép ớt, phơi ớt trên sàn được sơn cũng có thể gây lây nhiễm chất nhuộm trên. Ủy ban Gia vị còn khuyến cáo không đựng các túi cói nhuộm màu do nghi ngại chất nhuộm có thể thẩm lậu vào sản phẩm. Mặt khác con đường thâm nhập hóa chất này vào các sản phẩm cây trồng hầu như không ai để ý đến từ trước đến nay và nhất là chúng lại diễn ra ở nhiều nước đang phát triển. Ngoài ra, không chỉ với ớt bột hay các chất gia vị nói chung, chất tạo mầu TRẦN THỊ THANH HỢP 6
  14. LUẬN VĂN THẠC SĨ Rhodamine B có nguy cơ xuất hiện trong hầu hết các sản phẩm lương thực, thực phẩm đi từ cây trồng có dùng phân bón hóa học. Hiện nay, Rhodamine B được xác định bằng các phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), phương pháp UV-Vis, trong đó, phương pháp tối ưu nhất để xác định Rhodamine B là sắc ký lỏng hiệu năng cao vì có độ chính xác, độ nhạy và độ lặp lại cao. Rhodamine B trong mỹ phẩm được phân tích bởi L. Gagliardi, D. De Orsi, G. Multari, D. Tonelli. Kết quả phân tích mẫu thực cho thấy dung dịch chứa 0.3µg/ml, pic xuất hiện ở 9.15 phút. Tác giả J.W.Hofstraat và cộng sự đã ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn và sắc ký lỏng hiệu năng cao với detector huỳnh quang để xác định Rhodamine B trong nước bề mặt. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 10 pg/l. Tại Việt Nam, viện kiểm nghiệm thuốc trung ương đã tiến hành phân tích Rhodamine B trên các mẫu dược liệu. Kết quả phân tích cho thấy trong dược liệu có chứa Rhodamine B. Tháng 4 năm 2011, Việt Nam cũng đã đề xuất TCVN 8670- 2011 về việc xác định Rhodamine B bằng HPLC trên cơ sở của viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia đã xây dựng và thực nghiệm cho một số loại thực phẩm có nhuộm màu. 1.2 Vật liệu nano và chấm lượng tử 1.2.1 Tổng quan về chấm lượng tử Các nano tinh thể bán dẫn cũng được biết đến là các chấm luợng tử do kích thước rất nhỏ bé của chúng từ 1–20 nano mét (nm), thể hiện các tính chất điện tử và quang học thú vị. Ta có thể xếp tính chất của chúng giữa các vật liệu bán dẫn khối và các phân tử hay các nguyên tử riêng biệt. Trong vòng 20 năm gần đây, các nghiên cứu mạnh mẽ về chấm lượng tử đã được tiến hành và đạt được các tiến bộ to lớn trong việc tổng hợp các chấm lượng tử, cũng như trong việc hiểu biết về các tính chất quang và điện của chúng (hình 1.4) [30]. TRẦN THỊ THANH HỢP 7
  15. LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 1. 4: Số lượng các bài báo được xuất bản liên quan đến QDs từ 1986 đến 2012 Các nano tinh thể chấm lượng tử bán dẫn là các hạt phát sáng rất bé ở kích thước nm. Các hạt này đã được nghiên cứu một cách mạnh mẽ và phát triển cho các ứng dụng đa dạng, ví dụ như trong các linh kiện chuyển đổi năng lượng mặt trời, các linh kiện quang điện tử, các detector siêu nhậy, trong các linh kiện phát sáng QD-LED, trong các ứng dụng y-sinh như hiện ảnh phân tử và tế bào [14], [25], [37], các cảm biến sinh học nano, nano-biosensor [26]. Có thể nói, hiện nay là thời đại của chấm lượng tử vì có rất nhiều ứng dụng hứa hẹn và nổi bật của chấm lượng tử trong các lĩnh vực kể trên. Đặc tính nổi trội của các chấm lượng tử là hiệu ứng giam giữ lượng tử do kích thước giảm xuống còn cỡ nm. Hiệu ứng này dẫn đến việc các hạt tải tích điện bị giam giữ về mặt không gian, ở bên trong thể tích rất bé của nano tinh thể. Do hiệu ứng này, các nhà khoa học có thể sử dụng kích thước của các chấm lượng tử này để thay đổi, trong một khoảng rộng và chính xác, năng lượng của các trạng thái điện tử gián đoạn và các dịch chuyển quang học. Kết quả là các nhà khoa học có thể thay đổi phát xạ ánh sáng từ các hạt chấm lượng tửnày, từ vùng phổ tử ngoại, nhìn thấy, hồng ngoại gần và tới vùng phổ hồng ngoại giữa. Các TRẦN THỊ THANH HỢP 8
  16. LUẬN VĂN THẠC SĨ hạt chấm lượng tử này cũng tạo ra nhiều tính chất quang mới như là sự nhân các hạt tải carrier multiplication, đơn hạt nhấp nháy single - particle blinking và truyền tín hiệu phổ. Như đã viết ở trên, nm là một phần tỷcủa mét (10-9m), là cột mốc đánh dấu ranh giới giữa lý thuyết cổ điển của Newton và lý thuyết cơ lượng tử, và như vậy, nhiều tính chất vật lý và hóa học duy nhất và khác biệt xuất hiện trong các hạt nano mà không có ở các vật liệu khối [9]. Công nghệ nano tinh thể bán dẫn được phát triển đầu tiên vào những năm đầu 1980 trong các phòng thí nghiệm của Louis Brus tại Bell Laboratories và của Alexander Efros và Alexei I. Ekimov, ở Viện Công nghệ Vật lý A.F. Ioffe ở St. Peterburg [9]. Thuật ngữ - chấm lượng tử đã được Mark A. Reed đưa ra đầu tiên vào năm 1988 [24], trong đó bao hàm các nano tinh thể bán dẫn phát quang, mà các exciton của chúng bị giam giữ trong cả ba chiều không gian - sự giam giữ lượng tử. Các điện tử và lỗ trống bị giam giữ một cách nghiêm ngặt khi bán kính của hạt chấm lượng tử nhỏ hơn bán kính Bohr của exciton, kích thước điển hình cỡ từ 2–20 nm. Thông thường, chúng là các hệ hai thành phần, bao gồm một lõi của vật liệu bán dẫn rồi được bọc với một lớp vỏ của một chất bán dẫn khác. Huỳnh quang (HQ) của chấm lượng tử được hình thành khi chấm lượng tử hấp thụ một photon có năng lượng cao hơn năng lượng vùng cấm của vật liệu bán dẫn lõi, dẫn đến việc một điện tử bị kích thích và được đưa lên vùng dẫn, để lại một lỗ trống ở vùng hóa trị. Như vậy, một cặp điện tử - lỗ trống (exciton) được tạo ra. Thời gian sống phát xạ của chấm lượng tử thì dài, cỡ từ 10-40 ns, do đó làm tăng xác suất hấp thụ tại các bước sóng ngắn hơn và làm cho phổ hấp thụ mở rộng. Do năng lượng vùng cấm quyết định bước sóng phát xạ photon, bởi vậy có thể kiểm soát bước sóng phát xạ qua kích thước của hạt nano năng lượng vùng cấm tỉ lệ nghịch với bình phương kích thước của chấm lượng tử). Các chấm lượng tửcó các tính chất vật lý đơn nhất theo kích thước nm và thành phần tạo ra chúng. Chấm lượng tử được sử dụng trực tiếp trong các ứng dụng liên quan đến các tính chất quang của chúng, do sự hấp thụ mạnh, phát xạ HQ mạnh và hẹp, thay đổi theo kích thước, có độ bền quang cao so với các chất mầu hữu cơ, tốc độ bị bạc màu chậm. Phổ hấp thụ rộng TRẦN THỊ THANH HỢP 9
  17. LUẬN VĂN THẠC SĨ của các chấm lượng tử cho phép ta kích thích, tại cùng một bước sóng, kích thích cùng một lúc các chấm lượng tử với kích thước khác nhau, trong vùng phổ rộng. Các chấm lượng tử này có thể thay thế các chất màu hữu cơ như Rhodamine 640 trong các ứng dụng hiện ảnh sinh học, vì chúng phát quang mạnh và ít bị bạc màu khi chiếu sáng so với chất mầu hữu cơ [33]. Không giống như các đơn phân tử khác, các hạt chấm lượng tử chế tạo ra có thể được biến đổi bề mặt, để có các tính chất hay chức năng cần thiết, cho các ứng dụng khác nhau. 1.2.2 Tổng hợp chấm lượng tử Các công trình tiên phong từ những năm 1990 của P. Alivisatos ở Đại học Berkley [6], [5], [20], của N.G. Bawendi ở Viện Công nghệ Massachusetts [3], [2], [27] và của nhóm P. Guyot-Sionnest ở Đại học Chicago, đã dẫn đến phương pháp mới chế tạo ra các chấm lượng tử bằng phép tổng hợp hoá học trong dung dịch. Ta có thể chế tạo ra được hạt nano hình cầu kích thước vài nm, chứa cỡ vài nghìn nguyên tử. Họ chỉ ra rằng, Qd CdSe kết tinh cao, độ phân tán hẹp có thể được tổng hợp ở nhiệt độ cao sử dụng một hỗn hợp của các tiền chất cơ kim và dung môi/ các ligand trioctyl phosphine/trioctyl phosphine oxit (TOP/TOPO)[18]. Phản ứng tương tự cũng được sử dụng để chế tạo lớp vỏ bọc tâm CdSe với một lớp bán dẫn có dải vùng cấm rộng hơn như ZnS và CdS [7, 17]. Bề mặt thụ động lớp thứ hai này giữ và làm tăng hiệu suất huỳnh quang [7, 8, 11]. Peng và các đồng nghiệp đã chế tạo ra những sản phẩm chất lượng cao bằng cách sử dụng các tiền chất ít có khả năng tự cháy như CdO và Cd axetate [23]. Đến nay, Qd lõi/vỏ CdSe/ZnS vẫn có giá trị nhất cho tất cả các ứng dụng sinh học [15, 7, 21, 16]. Các Qd khác như ZnS, CdS, CdTe, và PbSe với khoảng phát xạ từ vùng UV đến vùng IR cũng được tổng hợp, tuy nhiên không được ứng dụng phổ biến trong các xét nghiệm sinh học [15, 16, 21]. Trong một báo cáo gần đây, Michalet đã đưa ra một miêu tả độc đáo về sự tương quan giữa một vài vật liệu cấu tạo Qd, kích cỡ tâm của Qds và cực đại phát xạ của chúng [15]. Một vài loại Qds có thể phân tán tốt trong dung dịch nước và trong các TRẦN THỊ THANH HỢP 10
  18. LUẬN VĂN THẠC SĨ dung môi hữu cơ, hoặc có thể ở dạng bột hay phân tán trong màng mỏng chất polymer đã được thương mại hóa từ Invitrogen Corporation (www.invitrogen.com) hoặc Evident Technologies (www.Evidenttech.com), tuy nhiên giá thành của chúng khá đắt. TRẦN THỊ THANH HỢP 11
  19. LUẬN VĂN THẠC SĨ Bảng 1. 1: Các phương pháp tổng hợp QDs phổ biến nhất hiện nay Loại tổng QDs Các tiền chất Nhiệt độ Môi Vỏ Tham khảo hợp (lõi/vỏ) (0C) trường Hạt keo CdS, CdSe, CdTe Cd(CH3)2 trong TOP Se, Te, 190-320 Ar - Murray et al.(1993) (TMS)2S, (TMS)2Se hoặc (BDMS)2Te trong TOP CdSe/ZnSe Cd(CH3)2 trong TOP/TOPO Se 23-260 Ar Zn(C2H5)2, Se Danek et al. (1996) trong TOP trong TOP CdSe/ZnS Cd(CH3)2 trong TOP/TOPO 300-350 Ar Zn(CH3)2, Hines và Guyot - Se trong TOP (TMS)2S Sionnest (1996) trong TOP CdSe CdO, Se, HPA trong TBP/TOP 250 Ar - Peng và Peng (2001) CdSe/ZnS Cd(acetylacetonate)2, Se, HAD, 340-350 Ar/N2 Zn(ET)2, Clapp et al (2007) HDDO trong TOP/TOPO (TMS)2S trong TOP CdSe/CdZnS Cd(myristate)2, Se, oleic axit 240 Ar Zn(oleate)2, Carion et al (2007) trong 1-octadecene Cd(oleate)2 trong TOA Nước CdS Cd(NO3)2, Na2S, 100 N2 - Chen và Na(polyphosphate) Cd(NO3)2, Rosenzweig(2002) Na2S, cysteine Cd(acetate)2, Na2S, cysteine Cd(acetate)2, Na2S, 1-thioglycerol TRẦN THỊ THANH HỢP 12
  20. LUẬN VĂN THẠC SĨ CdS Cd(ClO4)2, H2S, thiourea, 100 - - Vossmeyer et al 1-thioglycerol (1994) CdS CdCl2, Na2S, poly - - - Li et al (2006) (N-vinyl-2-pyrolidone) CdSe CdCl2, NaHSe, cysteine 90 N2 - Liu et al (2009) ZnS ZnSO4, Na2S, cysteine 47 N2 - Kho et al (2000) CdTe CdCl2, NaHTe, TGA 100 N2 - Bao et el (2004) CdTe CdCl2, NaHTe, MPA 100 N2 - Chen et al (2010a) Mn-doped ZnSe Zn(NO3)2, NaHSe, MnCl2, MPA 100 N2 - Wang C. Et. Al (2009) TRẦN THỊ THANH HỢP 13
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2