ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Hoàng Thị Hiến
TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
MÔ HÌNH HÓA HIỆN TƢỢNG SPR CỦA CÁC HẠT NANO KIM LOẠI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội, 2012
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Hoàng Thị Hiến
MÔ HÌNH HÓA HIỆN TƢỢNG SPR CỦA CÁC HẠT NANO KIM LOẠI
Chuyên ngành: Quang học
Mã số: 60 44 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Ngạc An Bang
Hà Nội, 2012
Mô hình hóa hiện tƣợng SPR của các hạt nano kim loại
Luận văn
I
Mục lục
Mục lục .................................................................................................................... I
Mục lục hình vẽ........................................................................................................III
Mục lục bảng............................................................................................................VI
Bảng các kí tự viết tắt.............................................................................................VII
LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................- 1 -
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƢỢNG SPR CỦA CÁC HẠT NANO
KIM LOẠI.............................................................................................................- 3 -
1.1. Hiện tƣợng cộng hƣởng Plasmon bề mặt………………………………….. - 3 -
1.2. Hiện tƣợng SPR định xứ của các hạt nano kim loại ................................... - 4 -
1.2.1.Vị trí đỉnh cộng hƣởng phụ thuộc vào bản chất của vật liệu ................. - 6 -
1.2.2.Vị trí đỉnh cộng hƣởng plasmon phụ thuộc vào hình dạng, kích
thƣớc ............................................................................................................... - 7 -
1.2.3. Vị trí đỉnh cộng hƣởng Plasmon phụ thuộc vào môi trƣờng ................. - 9 -
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM...................................................................... - 10 -
2.1. Phƣơng pháp chế tạo hạt nano vàng, bạc....................................................- 10 -
2.1.1. Quy trình chế tạo hạt nano vàng ...................................................... - 11 -
2.1.2. Quy trình chế tạo hạt nano bạc .......................................................... - 15 -
2.2. Chế tạo thanh nano Au .............................................................................. - 18 -
2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm ............................................. - 19 -
2.3.1. Khảo sát đặc trƣng cấu trúc XRD ...................................................... - 20 -
2.3.2. Nghiên cứu phổ tán sắc năng lƣợng EDS ........................................... - 22 -
2.3.3. Khảo sát vi hình thái TEM .................................................................. - 23 -
2.3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu phổ hấp thụ ................................................ - 24 -
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... - 26 -
Mô hình hóa hiện tƣợng SPR của các hạt nano kim loại
Luận văn
II
3.1. Ảnh chụp các mẫu hạt nano Au, Ag và thanh nano Au chế tạo bằng phƣơng
pháp hóa khử…………………...………………………………………………….- 26 -
3.1.1. Ảnh chụp các mẫu hạt nano vàng. ...................................................... - 26 -
3.1.2. Ảnh chụp các mẫu hạt nano bạc. ........................................................ - 26 -
3.1.3. Ảnh chụp các mẫu thanh nano vàng ................................................... - 27 -
3.2. Kết quả phân tích cấu trúc XRD ................................................................ - 29 -
3.2.1. Mẫu hạt Au chế tạo bằng phƣơng pháp hóa khử ................................ - 29 -
3.2.2. Mẫu hạt Ag chế tạo bằng phƣơng pháp hóa khử……………………..- 31-
3.3. Phổ tán sắc năng lƣợng EDS………………………………………………- 32 -
3.4. Kết quả chụp ảnh TEM…………………………………………………………….- 33 -
3.4.1. Kết quả chụp ảnh TEM của mẫu hạt Au……………………………...- 33 -
3.4.2. Kết quả chụp ảnh TEM của mẫu hạt Ag...............................................- 37 -
3.4.3. Kết quả chụp ảnh TEM của mẫu thanh Au chế tạo bằng phƣơng pháp
tạo mầm ………………………………………………………………………- 40 -
3.5. Kết quả đo phổ hấp thụ ............................................................................. .- 43 -
3.5.1. Kết quả đo phổ hấp thụ của hạt vàng .................................................. - 43 -
3.5.2. Phổ hấp thụ mẫu hạt bạc chế tạo bằng phƣơng pháp hóa khử. ......... - 46 -
3.6. MÔ HÌNH HÓA HIỆN TƢỢNG SPR BẰNG MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP LÝ
THUYẾT ........................................................................................................... - 50 -
3.6.1. Lí thuyết của Mie ................................................................................ - 50 -
3.6.2. Các mô hình mở rộng lí thuyết Mie: Gans, DDA và SI ....................... - 51 -
3.6.3. Biện luận kết quả sử dụng mô hình Lí thuyết Phiếm hàm mật độ ..... - 54 -
KẾT LUẬN ...................................................................................................... - 62 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... - 65 -
Mô hình hóa hiện tƣợng SPR của các hạt nano kim loại
Luận văn
III
Mục lục hình vẽ
Hình 1.1. Sự kích thích dao động plasmon bề mặt lưỡng cực của hạt nano..............- 3 -
Hình 1.2. Sự tạo thành dao động plasmon bề mặt ................................................... - 4 -
Hình 1.3. Phổ hấp thụ điển hình của hạt bạc .......................................................... - 6 -
Hình 1.4. Phổ hấp thụ điển hình của keo vàng ........................................................ - 7 -
Hình 1.5. Thanh nano với hai mode dao động lưỡng cực điện ................................ - 8 -
Hình 1.6. Phổ hấp thụ điển hình của thanh vàng .................................................... - 8 -
Hình 2.1. Mô hình chế tạo hạt nano vàng của quy trình (1). ................................. - 11 -
Hình 2.2. Mô tả quy trình chế tạo hạt vàng với chất khử NaBH4 ........................... - 13 -
Hình 2.3. Mô tả quá trình chế tạo hạt vàng theo thời gian. ................................... - 14 -
Hình 2.4. Quy trình chế tạo mẫu bạc bằng phương pháp hóa khử. ....................... - 16 -
Hình 2.5. Mô tả quy trình chế tạo hạt bạc với chất khử NaBH4 ............................. - 17 -
Hình 2.6. Quy trình tạo mầm (seed) ...................................................................... - 18 -
Hình 2.7. Quy trình chế tạo thanh vàng bằng phương pháp tạo mầm .................... - 18 -
Hình 2.8. Sơ đồ hình thành thanh vàng với chất hoạt hoá CTAB ......................... - 19 -
Hình 2.9. Sự phản xạ chọn lọc trên một họ mặt phẳng (hkl) ................................. - 20 -
Hình 2.10. Ảnh chụp thí nghiệm trên hệ máy Siemens D5005 ............................... - 21 -
Hình 2.11. Sơ đồ thiết bị TEM .............................................................................. - 23 -
Hình 2.12. Sơ đồ quang học của máy quang phổ UV 2450 .................................... - 24 -
Hình 2.13. Ảnh chụp hệ đo phổ hấp thụ UV-2450 Shimadzu ................................ - 25 -
Hình 2.14. Phổ hấp thụ của cuvette dùng để đo phổ hấp thụ của keo vàng............ - 25 -
Hình 3.1. Ảnh chụp những mẫu vàng khử bằng (SCD) ......................................... - 26 -
Hình 3.2. Ảnh chụp những mẫu Au khử bằng NaBH4 ........................................... - 26 -
Hình 3.3. Ảnh chụp những mẫu vàng khi khảo sát theo nhiệt độ, thời gian tăng dần từ
trái sang phải. ....................................................................................................... - 26 -
Hình 3.4. Ảnh chụp những mẫu bạc khử bằng (SCD) ............................................ - 27 -
Hình 3.5. Ảnh chụp những mẫu bạc khử bằng NaBH4 ........................................... - 27 -
