Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu, chế tạo màng mỏng kim loại được chức năng hóa nhằm ứng dụng làm cảm biến sinh học

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn tìm hiểu về các ứng dụng của màng nano vàng và phương pháp chế tạo, từ đó xây dựng quy trình chế tạo màng vàng trên đế lamen bằng phương pháp hóa học; chế tạo thành công màng nano vàng trên đế lamen từ các hạt mầm vàng; trong cùng điều kiện chế tạo, độ lặp lại của mẫu khá cao.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu, chế tạo màng mỏng kim loại được chức năng hóa nhằm ứng dụng làm cảm biến sinh học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- LÊ NGỌC ANH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÀNG MỎNG KIM LOẠI ĐƢỢC CHỨC NĂNG HÓA NHẰM ỨNG DỤNG LÀM CẢM BIẾN SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- LÊ NGỌC ANH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÀNG MỎNG KIM LOẠI ĐƢỢC CHỨC NĂNG HÓA NHẰM ỨNG DỤNG LÀM CẢM BIẾN SINH HỌC Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60040104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN VIỆT TUYÊN Hà Nội 2015
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo TS. Nguyễn Việt Tuyên và TS. Nguyễn Hoàng Nam. Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu, các thầy luôn tận tình chỉ bảo và giúp em định hướng để hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn thầy Lưu Mạnh Quỳnh đã trực tiếp hướng dẫn và đưa ra những ý kiến đóng góp quý báu giúp em hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn sự hỗ trợ nhiệt tình của sinh viên Nguyễn Quang Lộc trong quá trình làm thực nghiệm. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, anh, chị tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên nói chung và Trung tâm Khoa học vật liệu nói riêng đã giúp đỡ trong suốt quá trình tôi học tập là thực hiện đề tài tại đây. Luận văn này được thực hiện và hoàn thành tại phòng thí nghiệm Trung tâm Khoa học vật liệu trường Đại học Khoa học tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội. Em cũng xin cảm ơn Ban giám đốc trung tâm Khoa học Vật liệu đã tạo điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị để em hoàn thành luận văn này. Trong luận văn này có sử dụng thiết bị kính hiển vi trường tối tại Trung tâm Khoa học vật liệu- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, được sự hỗ trợ của dự án Công nghệ nano và ứng dụng- Đại học Quốc gia Hà Nội. Sau cùng, sự cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi từ gia đình, người thân là động lực to lớn giúp tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Học viên Lê Ngọc Anh
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH VẼ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………….1 1.1. Hiện tượng Plasmon bề mặt ................................................................. …….1 1.2. Màng nano vàng và ứng dụng……………………………………………...3 1.2.1. Cộng hưởng Plasmon bề mặt…………………………………………….3 1.2.2. Điện cực dẫn và khả năng liên kết với nhóm –SH……………………….5 1.2.3. Tăng cường tín hiệu Raman……………………………………………...7 1.3. Các phương pháp chế tạo .............................................................................. 9 1.3.1.Phương pháp Lắng đọng chùm điện tử…………………………………...9 1.3.2.Phương pháp phún xạ- Sputtering……………………………………….10 1.3.3.Phương pháp điện hóa…………………………………………………...11 1.3.4.Phương pháp lắng đọng hóa học………………………………………...12 1.4. Mục tiêu của luận văn .................................................................................. 15 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHÉP ĐO KHẢO SÁT……………16 2.1. Các bước tiến hành thí nghiệm ....................................................................... 16 2.1.1. Hóa chất thí nghiệm…………………………………………………….16 2.1.2.Chế tạo màng vàng………………………………………………………17 2.2. Các yếu tố khảo sát ......................................................................................... 20 2.2.1. Khảo sát sự hình thành màng vàng trên đế lamen………………………20 2.2.2. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhóm hydroxyl ( –OH)…………………21
2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu suất phản ứng của APTES với bề mặt lamen……………………………………………………………………...21 2.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch mầm…………………..22 2.2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH dung dịch mầm đến quá trình hấp thụ các hạt mầm………………………………………………………………………..22 2.2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ngâm mầm………………………23 2.3.Các phép đo khảo sát ....................................................................................... 23 2.3.1. Khảo sát cấu trúc màng nano vàng- Phép đo nhiễu xạ tia X…………...23 2.3.2. Phép đo phổ hấp thụ…………………………………………………….24 2.3.3. Khảo sát hình thái của mẫu màng vàng- Kính hiển vi điện tử quét SEM (Scaning Electron Microscope)………………………………………………..24 2.3.4. Phép đo hiển vi trường tối………………………………………………25 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………………….26 3.1. Chế tạo màng nano vàng................................................................................. 26 3.1.1. Khảo sát cấu trúc màng nano vàng……………………………………...26 3.1.2.Khảo sát hình thái của màng nano vàng…………………………………27 3.1.3.Khảo sát mật độ hạt nano vàng trên đế lamen…………………………...28 3.1.3.Phổ hấp thụ của mẫu màng nano vàng…………………………………..28 3.2. Khảo sát độ lặp lại của các mẫu chế tạo cùng điều kiện ................................ 29 3.3. Ảnh hưởng của nhóm hydroxyl (-OH) ........................................................... 31 3.4. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất phản ứng của APTES với bề mặt lamen ... 32 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch HAuCl4 tạo mầm .................................... 33 3.6. Ảnh hưởng của pH dung dịch mầm đến quá trình hấp thụ các hạt mầm ....... 35 3.7. Ảnh hưởng của thời gian ngâm vàng .............................................................. 37
KẾT LUẬN………………………………………………………………………..41 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………..43
MỤC LỤC HÌNH VẼ Tên hình Trang Hình 1.1.Sự tạo thành dao động Plasmon bề mặt của các hạt nano 1 kim loại Hình 1.2. Phổ hấp thụ plasmon bề mặt của hạt nano vàng 2 Hình 1.3. Mô hình cảm biến sinh học nghiên cứu tương tác 4 protein – kháng thể giữa BSA (huyết thanh) và anti BSA sử dụng màng nano vàng Hình 1.4. Sự dịch đỉnh hấp thụ cộng hưởng Plasmon của cấu trúc cảm 4 biến nhận biết BSA/anti BSA khi độ dày lớp EMA thay đổi theo thời gian Hình 1.5. Mô hình cảm biến xác định nồng độ DNA, trước khi DNA bắt 6 cặp (a) và sau khi bắt cặp (b). Hình 1.6.Sự thay đổi tín hiệu đầu ra theo các nồng độ DNA khác nhau 7 của cảm biến Hình 1.7.Mô hình màng nano vàng ứng dụng trong tán xạ Raman nhằm 8 xác định nồng độ protein p53 và EGFR Hình 1.8. Phổ Raman của 4-ATP/ p53 (a) và 6-MP/ EGFR (b) 8 Hình 1.9. Ảnh hưởng của nồng độ protein trên phổ Raman của 4ATP 9 Hình 1.10. Ảnh SEM của màng nano vàng xốp chế tạo bằng phương 10 pháp phún xạ - sputtering trước khi ủ (A) và sau khi ủ nhiệt (B) Hình 1.11. Quy trình chế tạo màng vàng bằng phương pháp điện hóa 11 Hình 1.12. Sơ đồ tạo màng vàng 13 Hình 2.1. Quy trình chế tạo màng nano vàng 17
Hình 2.2. Sơ đồ tạo nhóm –OH trên bề mặt đế lamen. 18 Hình 2.3. Sơ đồ chức năng hóa đế lamen bằng dung dịch APTES. 18 Hình 2.4. Sơ đồ tạo mầm vàng trên đế lamen đã được chức năng hóa. 19 Hình 2.5. Sơ đồ quá trình phát triển các hạt mầm vàng tạo màng nano 20 vàng. Hình 2.6 .Thiết bị đo nhiễu xạ tia X tại Khoa Vật lý- 24 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hình 2.7. Thiết bị Shimadzu UV-24500 tại Trung tâm Khoa học vật 24 liệu- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- ĐHQGH Hình 2.8. Kính hiển vi điện tử quét S-4800 tại Viện vệ sinh dịch tễ 25 Trung Ương Hình 2.9. Kính hiển vi trường tối AXIO- A1 Zeiss tại Trung tâm Khoa 25 học vật liệu- Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hình 3.1. Phổ nhiễu xạ tia X mẫu màng nano vàng M0 chế tạo với nồng 26 độ HAuCl4= 1mM, pH (APTES)= 9, pH (mầm vàng)=8, thời gian ngâm= 2h. Hình 3.2. Ảnh SEM màng nano vàng M0 chế tạo với nồng độ HAuCl4= 27 1mM, pH (APTES)= 9, pH (mầm vàng)=8, thời gian ngâm= 2h. Hình 3.3.Biểu đồ phân bố kích thước hạt nano vàng mẫu M0 27 Hình 3.4. Ảnh hiển vi trường tối mẫu màng nano vàng M0. 28 Hình 3.5. Phổ hấp thụ của mẫu màng nano vàng M0 30 Hình 3.6. Phổ hấp thụ của mẫu màng nano vàng ngâm với dung dịch 31 KOH 1M Hình 3.7. Phổ hấp thụ và ảnh hiển vi trường tối của mẫu màng Au trên 33
đế lamen có (m1) và không (m2) thực hiện quá trình ngâm dung dịch KOH 1M. Hình 3.8. Hấp thụ của mẫu màng vàng với các giá trị pH dung dịch 35 APTES khác nhau Hình 3.9. Phổ hấp thụ của các mẫu màng vàng với các nồng độ dung 36 dịch HAuCl4 tạo mầm khác nhau. Hình 3.10. Phổ hấp thụ của mẫu màng vàng thay đổi giá trị pH dung 37 dịch mầm Hình 3.11. Ảnh hiển vi trường tối mẫu màng vàng 37 thay đổi giá trị pH dung dịch mầm Hình 3.12. Ảnh hưởng của giá trị pH dung dịch mầm vàng lên điện tích 38 bề mặt Hình 3.13. Ảnh hưởng của giá trị pH lên điện tích bề mặt của NH3+ và 38 Au- Hình 3.14. Phổ hấp thụ của các mẫu màng Au được chế tạo với thời 39 gian ngâm mầm khác nhau (a) và đường fit hàm (b) Hình 3.15. Vị trí đỉnh hấp thụ các mẫu thay đổi theo thời gian 40 Hình 3.16.Ảnh kính hiển vi trường tối các màng Au hình thành trên đế 41 lamen
MỤC LỤC BẢNG BIỂU Tên bảng biểu Trang Bảng 2.1. Hóa chất thí nghiệm 17 Bảng 2.2. Thông số chế tạo mẫu M0 20 Bảng 3.2. Kết quả hấp thụ của các mẫu màng vàng chế tạo cùng điều 31 kiện. Bảng 3.3. Kết quả hấp thụ của mẫu màng vàng thay đổi nồng độ dung 35 dịch HAuCl4 tạo mầm.
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Hiện tƣợng Plasmon bề mặt Các hạt nano kim loại: Au, Ag, Pt hoặc các oxit như Fe2O3, trong đó Au, Ag được sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng quang học do các hạt này có hiện tượng plasmon bề mặt. Plasmon là dao động tập thể của các điện tử tự do. Trong đó, plasmon bề mặt là dao động của các điện tử tự do ở bề mặt của kim loại dưới tác dụng của điện trường ngoài. Ở kích thước nhỏ (nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình của điện tử) khi điện trường ngoài có tần số trùng với tần số dao động riêng của các điện tử tự do sẽ dẫn đến sự cộng hưởng đồng thời của tất cả các điện tử dẫn trên bề mặt thành một dao động đồng pha, gọi là hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt. Hình 1.1.Sự tạo thành dao động Plasmon bề mặt của các hạt nano kim loại [22] Khi tần số của ánh sáng trùng với tần số dao động của riêng của hạt nano sẽ gây ra hiện tượng cộng hưởng và hấp thụ mạnh chùm sáng tới. tạo ra vị trí đỉnh phổ hấp thụ như Hình 1.2. 1
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 1.2. Phổ hấp thụ plasmon bề mặt của hạt nano vàng.[22] Ở đây, đỉnh hấp thụ Plasmon bề mặt của các hạt nano vàng dịch về phía bước sóng dài khi kích thước hạt tăng lên và độ rộng phổ tăng khi kích thước bắt đầu lớn hơn 20 nm. Lý thuyết Mie Lần đầu tiên Mie giải thích sự thay đổi màu sắc của hệ keo hạt nano vàng bằng phương trình Maxwell. Bằng cách này ông đã mô tả tính chất quang học của hạt nano vàng ở bất kì kích thước nào. Lý thuyết cho rằng điện trường được sinh ra là do kích thích cộng hưởng plasmon bề mặt khi một hạt đơn lẻ không tương tác với phần còn lại của môi trường xung quanh. Bản chất của phổ hấp thụ không phải là do sự dịch chuyển giữa các mức năng lượng mà là do hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt. Theo tính toán của Mie cho các hạt cầu thì vị trí đỉnh cộng hưởng plasmon phụ thuộc vào ba yếu tố cơ bản sau [6]: Thứ nhất: Hình dạng, kích thước của hạt nano Thứ hai: Bản chất của vật liệu đó (hằng số điện môi của vật liệu) Thứ ba: Môi trường xung quanh kim loại đó. 2
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Do đó, phổ hấp thụ plasmon bề mặt phụ thuộc rất nhiều vào hình dạng, kích thước của hạt nano kim loại. Theo đó, hạt nano vàng có phổ hấp thụ cộng hưởng plasmon bề mặt xảy ra ở vùng khả kiến tại bước sóng 520-540 nm. Nếu kích thước của hạt nano vàng tăng lên thì cực đại hấp thụ plasmon bề mặt sẽ dịch chuyển về phía bước sóng dài, tức là vùng ánh sáng đỏ. Tuy nhiên, khi hạt nano lớn đến một kích thước nào đó sẽ trở thành dạng khối và hiện tượng plasmon bề mặt cũng biến mất. 1.2. Màng nano vàng và ứng dụng Màng nano vàng có rất nhiều ứng dụng trong khoa học kỹ thuật như làm cảm biến sinh học [14,16,18,20], điện cực [17]; ứng dụng trong việc sử dụng phương pháp đo Raman tăng cường bề mặt [18,19,21]. Thông thường, trong các ứng dụng làm cảm biến sinh học, vàng được lắng đọng dưới dạng màng trên bề mặt của đế hoặc chất nền. Màng vàng lúc này trở thành một phần của bộ phận chuyển đổi vừa có tác dụng cố định các đầu thu sinh học để làm địa điểm cho các phản ứng tương tác giữa đầu thu sinh học và chất phân tích [16,20]; vừa có tác dụng làm điện cực [17]. Dưới đây là một số ứng dụng thông qua các tính chất nổi bật của màng nano vàng. 1.2.1. Cộng hƣởng Plasmon bề mặt Nhóm nghiên cứu của Rakesh Singh Moirangthem đã nghiên cứu và đưa ra mô hình cảm biến quang - sinh học ứng dụng màng nano vàng [20] (Hình 1.3). Mô hình này là ứng dụng của màng vàng nhằm xác định số lượng tương tác sinh học bằng cách xác định số lượng tương tác giữa huyết thanh bovine serum albumin (BSA) và anti-BSA – Kháng thể đặc hiệu để nhận biết BSA. 3
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 1.3. Mô hình cảm biến sinh học nghiên cứu tương tác protein – kháng thể giữa BSA (huyết thanh) và anti BSA sử dụng màng nano vàng [20]. Cấu tạo của cảm biến gồm một đế thủy tinh được phủ lớp màng Titan 5 nm, kế tiếp là lớp màng vàng dày 40 nm được chế tạo bằng phương pháp lắng đọng chùm điện tử. Kháng nguyên gắn với các hạt nano vàng, trong khi đó kháng thể được gắn với màng vàng. Tương tác kháng nguyên – kháng thể giữa các phân tử BSA và anti-BSA đã lôi các hạt nano vàng về phía màng mỏng; hình thành một lớp cấu trúc dạng màng bên trên bề mặt màng mỏng nano (lớp EMA). Theo thời gian tương tác, số lượng hạt Au-BSA bám trên bề mặt ngày càng nhiều và được đo thông qua khảo sát cộng hưởng Plasmon của lớp màng EMA kể trên. Kết quả thu được như trong Hình 1.4. Khi độ dày lớp EMA tăng lên thì đỉnh hấp thụ plasmon cũng dịch về phía bước sóng dài. Hình 1.4. Sự dịch đỉnh hấp thụ cộng hưởng Plasmon của cấu trúc cảm biến nhận biết BSA/anti BSA khi độ dày lớp EMA thay đổi theo thời gian [20]. 4
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh 1.2.2. Điện cực dẫn và khả năng liên kết với nhóm -SH Nhóm nghiên cứu Pallavi Daggumati tại Đại học California đã chế tạo cảm biến sinh học DNA nhờ sử dụng lớp màng vàng làm điện cực [17]. Cảm biến xác định nồng độ DNA thông qua xác định tương tác DNA-Methylen Blue (MB). Tín hiệu đầu vào là các xung vuông, tín hiệu đầu ra là dòng điện. Mô hình của cảm biến được mô tả như trong Hình 1.3. Đầu 5‟ của Au-p1 và Au-p2 được đính với nhóm thiol SH để dễ dàng gắn với bề mặt của điện cực thông qua liên kết Au-S, đầu 3‟ của Au-p2 được gắn với nhóm amin và liên kết với MB. Trong đó: Đầu nhận biết DNA (Au-p1): 5ThioMC6-D/CGT GTT ATA AAA TGT AAT TTG GAA TT Đầu nhận biết DNA (Au- p2): 5ThioMC6-D/CGT GTT ATA AAA TGT AAT TTG GAA TT/3AmMO Đối tượng khảo sát (Au-t): AAT TCC AAA TTA CAT TTT ATA ACA CG Điện cực được nhúng trong dung dịch MB. Các phân tử MB được cho là liên kết hydro với các phân tử Guanine (G) chưa bắt cặp; vì vậy sẽ xuất hiện ở gần điện cực ngay cả khi điện cực đã được rửa bằng dung môi PBS. Pallavi Daggumati đã đo tín hiệu điện hóa của các phân tử MB này. Trước khi có sự bắt cặp đặc hiệu DNA- DNA (Au-p1 hoặc Au-p2 với đối tượng khảo sát Au-t), MB tồn tại khá nhiều (tham khảo Hình 1.5a). Sau khi DNA bắt cặp, các đầu Guanin tự do bị giảm đi dẫn tới nồng độ MB giảm, kéo theo với đó nồng độ DNA giảm đi rõ rệt (Hình 1.5b). 5
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 1.5. Mô hình cảm biến xác định nồng độ DNA, trước khi DNA bắt cặp (a) và sau khi bắt cặp (b). Có thể nhận thấy, khi nồng độ của đối tượng khảo sát tăng lên, số lượng MB gắn trên bề mặt điện cực giảm đi; ứng với đó là số lượng chuỗi đơn DNA nhận biết (Au-p1) không bắt cặp tồn tại ở trên bề mặt điện cực giảm đi. Sự suy giảm tín hiệu điện hóa phụ thuộc vào nồng độ đối tượng Au-t được biểu diễn ở trong Hình 1.4. Từ đây, Pallavi Daggumati đã tính toán suy giảm tín hiệu điện hóa theo công thức: [(Ip - It )/Ip]×100%. Trong đó Ip, It lần lượt là cường độ dòng điện cực đại thu được tại hiệu điện thế điện hóa đặc trưng của MB trước và sau khi cho Au-t. Như vậy, cảm biến đã xác định được sự thay đổi tín hiệu điện hóa khi thay đổi nồng độ DNA. 6
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 1.6.Sự thay đổi tín hiệu đầu ra theo các nồng độ DNA khác nhau của cảm biến [17]. 1.2.3. Tăng cƣờng tín hiệu Raman Peter Owens và các cộng sự đã xác định được nồng độ protein bằng phương pháp Raman tăng cường bề mặt (SERS) [18]. Họ đã sử dụng 4-aminothiophenol (4- ATP) và 6-mercaptopurine (6- MP) để tạo ra các nhóm chức amin-NH2 trên bề mặt điện cực trước khi gắn chúng với các kháng nguyên, kháng thể. Từ đó nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ protein p53 và EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor) tới phổ Raman. Mô hình của ứng dụng này được chỉ ra như trong Hình 1.7. Cấu tạo của cảm biến gồm một đế silicon được phủ một lớp màng mỏng vàng hoặc bạc. Tiếp theo, một lớp kháng nguyên- kháng thể với các nồng độ khác nhau được nhỏ lên lớp màng này. Cấu trúc này được đo SERS trước và sau khi nhỏ kháng nguyên- kháng thể nhằm nhận biết sự có mặt của chúng trên phổ Raman. 7
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 1.7.Mô hình màng nano vàng ứng dụng trong tán xạ Raman nhằm xác định nồng độ protein p53 và EGFR [18]. Tại đỉnh 1080 cm-1 xuất hiện mode dao động C-S, đặc trưng cho 4ATP (Hình 1.8.a), đỉnh này phù hợp với sự xuất hiện của kháng nguyên- kháng thể p53 với các nồng độ khác nhau. Tương tự, tại vị trí 860 cm-1 xuất hiện mode dao động của nhóm thiol (Hình 1.8b). Hình 1.8. Phổ Raman của 4-ATP/ p53 (a) và 6-MP/ EGFR (b)[18] 8
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Hình 1.9. Ảnh hưởng của nồng độ protein trên phổ Raman của 4ATP[18]. Khi có sự xuất hiện của protein p53 và anti p53 thì đỉnh phổ Raman của 4- ATP đã có sự thay đổi. Đỉnh phổ của 4-ATP dịch từ vị trí 1078 cm -1 đến 1079 cm-1 khi có anti p53 và đến 1080 cm-1 khi có p53. Khoảng dịch đỉnh này tăng lên khi số lượng tương tác p53-antip53 tăng lên trên bề mặt của màng vàng (Hình 1.9). 1.3. Các phƣơng pháp chế tạo Màng nano vàng có rất nhiều phương pháp chế tạo như: phương pháp hóa học [1,12,18,21,24], phương pháp vật lý như phún xạ- sputtering [11, 17], lắng đọng chùm điện tử [20], điện hóa [21]. Trên thế giới và trong nước đã có rất nhiều nhóm nghiên cứu chế tạo thành công màng nano vàng bằng các phương pháp kể trên. 1.3.1. Phƣơng pháp Lắng đọng chùm điện tử Rakesh Singh Moirangthem [20], đã chế tạo thành công màng nano vàng bằng phương pháp lắng đọng chùm điện tử nhằm ứng dụng làm cảm biến sinh học phát hiện huyết thanh BSA. 9
Luận văn thạc sĩ Lê Ngọc Anh Phương pháp này có thể điều khiển được độ dày của màng và cho chất lượng đồng đều nhờ điều khiển được các thông số chế tạo. Tuy nhiên, nguyên liệu làm bia trong phương pháp này đắt tiền và đòi hỏi chân không cao. 1.3.2. Phƣơng pháp phún xạ- Sputtering Nhóm nghiên cứu Jakub Siegel và Olexiy Lyutakov [11] đã nghiên cứu các tính chất quang điện của màng vàng cấu trúc nano lắng đọng trên đế thủy tinh bằng phương pháp phún xạ theo các thông số: Plasma Ar độ sạch 99,995%, công suất 7,5W, tốc độ xả khí 0,3 l/s, khoảng cách bia-đế 50 mm, diện tích đế 48 cm2. Các mẫu được nghiên cứu tính chất theo độ dày khác nhau nhờ điều khiển được thời gian phún xạ từ 4-500s. Tháng 4 năm 2015, nhóm nghiên cứu Pallavi Daggumati đã sử dụng phương pháp sputtering kết hợp với khử hóa học để chế tạo thành công màng vàng nano xốp trên đế thủy tinh [17]. Đầu tiên một lớp màng vàng mỏng có độ dày 80 nm được phún xạ lên một lớp chrom. Lớp màng này được coi là mầm để tiếp tục phún xạ thêm một lớp màng hỗn hợp Ag-Au có độ dày 600 nm. Sau đó, phần Ag có trong màng hỗn hợp kể trên được loại bỏ bằng cách ngâm trong HNO3 70%. Kết quả nhận được là một lớp Au xốp có độ dày 600 nm (Hình 1.10). Hình 1.10. Ảnh SEM của màng nano vàng xốp chế tạo bằng phương pháp sputtering trước khi ủ (A) và sau khi ủ nhiệt (B) [17]. 10