Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

NGUYỄN VĂN ĐÔNG

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN

CHUYÊN NGÀNH: QUANG HỌC

THÁI NGUYÊN – 2018

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Phạm

Minh Tân và TS. Vũ Xuân Hòa - Những người Thầy đã tận tình hướng dẫn và

truyền cho tôi những kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu khoa học trong suốt quá

trình hoàn thành bản luận văn này.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, các cô Khoa Vật lý và Công nghệ -

Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên, trong suốt hai năm qua, đã

truyền đạt những kiến thức quý báu để chúng tôi hoàn thành tốt luận văn này.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu và các thầy cô giáo Trường

THPT Chuyên Hưng Yên, nơi tôi công tác đã tạo mọi điều kiện để tôi được tham

gia khóa học và hoàn thành luận văn.

Cuối cùng tôi xin được cảm ơn tới gia đình và bạn bè. Những người luôn ở

bên cạnh và ủng hộ tôi, đã cho tôi những lời khuyên và động viên tôi hoàn thành

luận văn.

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2018

Học viên

Nguyễn Văn Đông

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... i

DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................ ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... v

MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 4

1.1. Tổng quan về các hạt nano ............................................................................. 4

1.1.1. Các hạt vi cầu ..................................................................................................... 4

1.1.2. Chấm lượng tử ................................................................................................... 5

1.1.3. Các hạt kim loại ................................................................................................. 6

1.2. Hạt nano bạc ................................................................................................... 6

1.2.1. Sơ lược về tính chất và đặc tính của bạc ........................................................... 6

1.2.2. Tính chất vật lý của Ag ...................................................................................... 7

1.2.3 Tính chất quang của nano bạc............................................................................. 7

1.2.3.1. Phổ hấp thụ plasmon (absorption plasmon spectra) .............................................. 7

1.2.3.2. Hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt........................................................... 9

1.2.3.3. Sự phụ thuộc các tính chất quang vào kích thước hạt ........................................... 9

1.2.3.4. Sự phụ thuộc các tính chất quang vào hình dạng hạt –lý thuyết Gans ................ 12

1.2.4. Một số phương pháp chế tạo hạt nano bạc ...................................................... 14

1.2.4.1. Phương pháp khử hóa học ................................................................................... 14

1.2.4.2. Phương pháp khử sinh học .................................................................................. 16

1.2.4.3. Phương pháp khử vật lý ....................................................................................... 16

1.2.4.4. Phương pháp quang hóa chế tạo nano Ag sử dụng đèn LED xanh. .................... 18

1.3. Ứng dụng các hạt nano bạc .......................................................................... 22

1.3.1. Ứng dụng trong diệt khuẩn .............................................................................. 22

1.3.2. Các ứng dụng khác .......................................................................................... 24

1.3.2.1. Trong y tế, mỹ phẩm ............................................................................................ 24

1.3.2.2. Vật dụng, trang thiết bị ........................................................................................ 25

1.3.2.3. Xử lý môi trường: Màng lọc nước thải nano bạc ................................................. 25

CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .................................... 26

2.1. Hóa chất và dụng cụ ..................................................................................... 26

2.1.1. Thiết bị ............................................................................................................. 26

2.1.2. Hóa chất ........................................................................................................... 26

2.2.. Chế tạo hạt nano bạc bằng phương pháp quang hóa (Chiếu bằng đèn LED) .... 26

2.2.1. Chuẩn bị ........................................................................................................... 26

2.2.2. Các bước tiến hành thực nghiệm ..................................................................... 27

2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các thông số phản ứng đến quá trình hình thành hạt

nano bạc. .................................................................................................................... 29

2.2.3.1. Thay đổi độ pH dung dịch mầm .......................................................................... 29

2.2.3.2. Thay đổi nồng độ chất khử NaBH4 dung dịch mầm ............................................ 30

2.2.3.3. Thay đổi thời gian chiếu LED, nhiệt độ .............................................................. 30

2.3. Khảo sát tính kháng khuẩn của hạt keo nano bạc với khuẩn Escherichia coli

(E. coli) và Salmonella ........................................................................................ 36

2.4. Các phương pháp khảo sát đặc trưng của vật liệu ....................................... 36

2.4.1. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ................................................................... 36

2.4.2. Nhiễu xạ tia X (XRD) ...................................................................................... 37

2.4.3. Phổ hấp thụ ...................................................................................................... 38

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 41

3.1. Phổ hấp thụ của hạt nano bạc (AgNPs) ....................................................... 41

3.2. Hình thái và kích thước hạt .......................................................................... 43

3.3. Phân tích cấu trúc ......................................................................................... 46

3.4. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến chất lượng mẫu .............................. 46

3.4.1. Thời gian chiếu LED ....................................................................................... 47

3.4.2. Ảnh hưởng của độ pH ...................................................................................... 49

3.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử NaBH4 ....................................................... 52

3.5. Thử nghiệm về tính kháng khuẩn................................................................. 54

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ................................... 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 58

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Danh mục dung dịch các hóa chất dùng trong thực nghiệm ............. 27

Bảng 2.2: Thay đổi độ pH của dung dịch mầm .................................................. 30

Bảng 2.3: Thay đổi nồng độ chất khử NaBH4 của dung dịch mầm .................... 30

Bảng 2.4: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=6,0 ................................ 31

Bảng 2.5: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=7,4 ................................ 32

Bảng 2.6: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=8,5 ................................ 33

Bảng 2.7: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=9,4 ................................ 34

Bảng 2.8: Thay đổi thời gian chiếu LED và thay đổi tỷ lệ nồng độ [NaBH4]/[AgNO3] ............................................................................................... 35

Bảng 3.1: Cực đại hấp thụ plasmon của mầm và của các hạt nano bạc được

chiếu LED theo thời gian .................................................................................... 49

i

Hình 1.1. Biểu diễn vùng bước sóng phát quang của các chấm lượng tử có kích

DANH MỤC HÌNH VẼ

thước khác nhau được làm từ một số vật liệu ....................................................... 5

Hình 1.2. Sự dao động plasmon của hạt nano bạc dưới tác dụng của bức xạ điện từ ....................................................................................................................................... 8

Hình 1.3. (A) Phổ UV-vis và (B) màu của các dung dịch nano bạc có kích thước từ 5-100 nm ............................................................................................................................. 8

Hình 1.4. Phổ hấp thụ cộng hưởng Plasmon của các hạt nano vàng kích thước

9, 22, 48 và 99 nm ................................................................................................................ 11

Hình 1.5. Sự phụ thuộc phổ hấp thụ plasmon bề mặt vào kích thước của thanh

nano vàng với các tỷ lệ tương quan: R = 2,7; R = 3,3 ....................................... 12

Hình 1.6. Cấu trúc hóa học của citrate .............................................................. 18

Hình 1.7. Phổ hấp thụ của dung dịch tiền chất Ag trước và sau khi thêm NaBH4…… 19

Hình 1.8. Phổ hấp thụ của dung dịch hỗn hợp gồm AgNO3, citrate và BSPP .... 19

Hình 1.9. Mô hình oxi hóa citrate theo đề xuất của Redmond, Wu và Brus ...... 20

Hình 1.10. Tổng quát quá trình phát triển nano Ag dạng đĩa tam giác từ Ag dạng cầu .............................................................................................................. 21

Hình 1.11. Một số hình dạng tiêu biểu của quá trình chuyển đổi hình thái học theo Ref ................................................................................................................ 21

Hình 1.12. Cấu trúc tế bào ................................................................................. 22

Hình 1.13. Ảnh TEM của tế bào vi khuẩn E. coli không tiếp xúc với hạt bạc (a) và tiếp xúc với hạt bạc (b) và hình ảnh phóng đại (c và d) ................................ 23

Hình 1.14. Ứng dụng của nano bạc vào khẩu trang y tế và thuốc bôi khử trùng .. 24

Hình 1.15. Ứng dụng của nano bạc vào thiết bị công nghệ ............................... 25

Hình 2.1. Sơ đồ tạo mầm .................................................................................... 28

Hình 2.2. Hệ thống chiếu LED tạo hạt nano bạc ............................................... 29

Hình 2.3. Thử nghiệm diệt khuẩn E. coli và Salmonella bằng hạt nano bạc ..... 36

ii

Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua ......................... 37

Hình 2.5. Minh họa về mặt hình học của định luật nhiễu xạ Bragg .................. 38

Hình 2.6. Sơ đồ hệ đo phổ hấp thụ tử ngoại và khả kiến ................................... 39

Hình 2.7. Mô tả định luật Lambert-Beer ............................................................ 39

Hình 2.8. Sơ đồ hệ đo hấp thụ quang UV-Vis .................................................... 40

Hình 3.1. Phổ hấp thụ plasmon của các hạt AgNPs sau khi được chế tạo bằng

phương pháp cảm quang dưới sự kích thích của LED (mẫu có pH=9,4) gồm:

mầm, hạt AgNPs sau khi chiếu LED 2h và 5h. ................................................... 41

Hình 3.2. Hình thái kích thước hạt AgNPs được chế tạo bằng phương pháp cảm

quang dưới chiếu sáng đèn LED trong 2h. (a), (b) - Ảnh TEM của các hạt

AgNPs mầm ở các độ phóng đại khác nhau. (d) – là phân bố mật độ kích thước

hạt của hình (b). (c)- Ảnh TEM của các hạt đĩa AgNPs dạng tam giác. (f)- Ảnh

TEM phóng to của 2 đĩa AgNPs dạng tam giác .................................................. 45

Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu AgNPs với [NaBH4]:[AgNO3]=5:1,

và 100 µl TSC (2,5 mM). Đường mầu đỏ là thể hiện của mẫm và đường mầu đen

là của đĩa nano dạng tam giác sau khi chiếu LED trong 2h .............................. 46

Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian chiếu LED (công suất 0,51 mW/cm2) lên sự

phát triển của mẫu AgNPs có pH=8,5. (a)- Phổ hấp thụ của mầm và của 11 mẫu

khi tăng dần thời gian chiếu LED (0,5h; 1h; 1,5h; 2h; 2,5h; 3h; 3,5h; 4h; 5h;

36h và 76h). (b)- Vị trí các đỉnh phổ cực đại thay đổi theo thời gian chiếu LED.

(c) – Phần phóng to của vị trí các cực đại phổ hấp thụ plasmon phụ thuộc vào

thời gian chiếu LED trong khoảng 0-5h. (d)- Ảnh chụp kỹ thuật số mầu sắc của

các dung dịch chứa các AgNPs theo thời gian chiếu LED ................................. 48

Hình 3.5. Phổ hấp thụ của các mẫu mầm với các độ pH khác nhau (pH=6; 7,4;

8,5; 9,4) ............................................................................................................... 49

Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH lên phổ hấp thụ plasmon của các AgNPs. (a)-

pH=6; (b)-pH=7,4; (c)-pH=8,5 và (d)-pH=9,4 ................................................. 50

iii

Hình 3.7. So sánh phổ hấp thụ plasmon của các mẫu có pH khác nhau ứng với

thời gian chiếu sáng khác nhau. (a)- 1h; (b)- 2h; (c)- 4h và (d)-5h ................... 52

Hình 3.8. Phổ hấp thụ của các hạt AgNPs mầm với các tỷ lệ [NaBH4]:[AgNO3]

thay đổi: 5:1; 5:2; 5:3; 5:4 và 5:5 ...................................................................... 53

Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử lên phổ hấp thụ plasmon của các

AgNPs ở các thời gian chiếu LED khác nhau. (a)- 1h; (b)- 2h; (c)- 3h và (d)-4h ... 54

Hình 3.10. Thử kháng khuẩn của các mầm AgNPs đối với vi khuẩn Salmonella

và khuẩn E. coli. (a) - mẫu mầm AgNPs với tỷ lệ nồng độ

[NaBH4]/[AgNO3]=5:4 và [NaBH4]:[AgNO3]=5:5, KS là kháng sinh penicillin

làm đối chứng. (b) – Mẫu mầm AgNPs với tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:4

và [NaBH4]:[AgNO3]=5:5 .................................................................................. 55

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Ký hiệu Tên đầy đủ Tên tiếng Việt

1 AgNPs Silver nanoparticles Nano bạc

SPR Surface Plasmon Resonace Cộng hưởng Plasmon bề mặt 2

Máy đo quang phổ hấp thụ 3 UV-Vis Ultraviolet − Visible

Transmission Electron Kính hiển vi điện tử truyền TEM 4 Microsscopy qua

Fourrier Transformation FTIR Phổ hồng ngoại 5 Infrared spectroscopy

E. coli Escherichia coli Vi khuẩn E. coli 6

v

MỞ ĐẦU

Trên thế giới, công nghệ nano đã và đang trở thành cuộc cách mạng để đổi

mới và sáng tạo các sản phẩm công nghệ mới. Ứng dụng các vật liệu kích thước

nano là vấn đề được quan tâm nhiều trong lĩnh vực khoa học và công nghệ nano.

Trong những năm gần đây các vật liệu có kích thước nano được đặc biệt quan tâm

nghiên cứu chế tạo và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Khi kích thước của vật liệu

giảm xuống đến thang nano mét thì vật liệu đó bị chi phối bởi hiệu ứng giam cầm

lượng tử. Chính do có hiệu ứng này mà vật liệu có những tính chất đặc biệt và tạo

nguồn cảm hứng cho các nhà khoa học nghiên cứu. Những nghiên cứu về các vật

liệu có kích thước nano rất phong phú và đa dạng như nghiên cứu chế tạo các vật

liệu (vật liệu bán dẫn, vật liệu quang học, thông tin quang, ... ), nghiên cứu cơ bản

các tính chất về cấu trúc, tính chất quang, tính chất điện - từ, và các ứng dụng của

nó. Các vật liệu nano thể hiện các tính chất quang, điện tử và từ đặc biệt mà ở các

vật liệu khối không có. Bằng sự điều khiển thay đổi kích thước nano của chúng,

các tính chất quang học có thể được kiểm soát để làm tăng chức năng quang đặc

biệt và tạo ra các tính chất quang mới cũng như là có thể tích phân được nhiều

chức năng vào một linh kiện đa chức năng. Đặc biệt các vật liệu cấu trúc nano còn

được ứng dụng rất tốt trong y sinh.

Từ lâu, bạc nano được biết đến là chất có tính năng kháng khuẩn hiệu quả.

Bạc nano có khả năng hạn chế và tiêu diệt sự phát triển của nấm mốc, vi khuẩn và

thậm chí là cả virut. Bạc và các dạng muối bạc đã được sử dụng rộng rãi từ đầu

thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX để điều trị các vết bỏng và khử khuẩn. Các nghiên

cứu chỉ ra rằng bạc có khả năng tiêu diệt đến 650 loài vi khuẩn [1]. So với các

phương pháp khử khuẩn truyền thống, bạc có hiệu quả diệt khuẩn cao, không tạo

sản phẩm phụ gây độc với môi trường, nước sau khi khử khuẩn không bị tái nhiễm.

Hiệu quả của bạc có thể được tăng lên gấp nhiều lần khi ở kích thước nano.

So với bạc ở kích thước micro hoặc lớn hơn, các hạt nano bạc có diện tích bề mặt

lớn, khi được phân bố đều trong môi trường làm tăng khả năng tiếp xúc với các

chất tham gia, do đó làm tăng hiệu quả làm việc của vật liệu.

1

Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng nano

bạc bằng rất nhiều phương pháp tổng hợp ra nano bạc như: phương pháp vi sóng,

phương pháp khử sinh học, phương pháp hoá lý… Phương pháp chế tạo nano bạc

theo phương pháp quang hóa sử dụng ánh sáng xanh của đèn LED là một phương

pháp mới có ít các nghiên cứu được thực hiện. Chính vì vậy chúng tôi thực hiện

đề tài: “Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng

dụng trong diệt khuẩn” bằng phương pháp quang hóa sử dụng ánh sáng đèn LED

xanh.

Mục tiêu của luận văn:

- Chế tạo các hạt keo nano bạc dạng cầu và các dạng khác nhau;

- Khảo sát tính chất quang các hạt nano chế tạo được;

- Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn Salmonella và E. coli của hạt nano bạc

chế tạo được.

Nội dung nghiên cứu:

Về công nghệ:

- Chế tạo thành công các hạt nano bạc dạng cầu để làm mầm và phát triển

thành dạng nano khác (đĩa tam giác, đĩa tam giác cụt, lục giác,..) bằng phương

pháp chiếu LED;

- Khảo sát các tham số công nghệ ảnh hưởng lên chất lượng mẫu. Từ đó

khảo sát các tính chất quang tương ứng.

- Thay đổi thời gian chế tạo, tỉ lệ tiền chất, pH…

Về tính chất vật lý: Khảo sát hình thái bề mặt, kích thước, cấu trúc, phổ

hấp thụ plasmon của các hạt nano chế tạo được.

Về định hướng ứng dụng:

Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của các hạt nano bạc sau khi chế tạo đối

với chủng khuẩn Salmonella và E. coli.

Bố cục của luận văn:

2

Luận văn gồm 60 trang, 33 hình và đồ thị, 9 bảng. Ngoài phần mở đầu và

kết luận, luận văn được chia thành 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về hạt nano nói chung và hạt nano bạc nói riêng;

Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm chế tạo hạt nano bạc dạng đĩa

và thử nghiệm trong diệt khuẩn;

Chương 3: Kết quả và thảo luận.

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về các hạt nano

Hạt nano là vật liệu có kích thước từ vài đến hàng trăm nm, bao gồm hàng

trăm đến hàng nghìn nguyên tử giống nhau. Do kích thước nhỏ nên các tính chất lý

hóa của chúng bị phụ thuộc nhiều vào trạng thái bề mặt hơn là thể tích khối [2].

Các hạt nano tinh thể được phân tán trong dung môi, vì vậy phải áp dụng

các biện pháp cần thiết để tránh hiện tượng kết đám. Các hạt nano tinh thể thường

có dạng cầu, ngoài ra còn có dạng khác như: thanh (rod), trụ (cylinder), lăng trụ

(prism), tam giác (triangle), tứ giác (quadrilateral)…

Vì kích thước của các hạt nano nhỏ cùng bậc với độ lớn của bước sóng de

Broglie của điện tử và lỗ trống ở nhiệt độ phòng, do đó các trạng thái của hạt tải

tự do trong hạt nano bị lượng tử hóa. Các hạt nano tinh thể dạng cầu, các điện tử

và lỗ trống bị cầm giữ cả ba chiều thì chuyển động của các hạt tải bị quyết định

hoàn toàn bởi cơ học lượng tử, vì vậy các mức năng lượng của các hạt nano phụ

thuộc vào kích thước hạt của chúng. Bằng cách khống chế kích thước hạt trong

quá trình tổng hợp người ta có thể thu được các hạt với tính chất mong muốn. Các

hạt có kích thước càng nhỏ thì khoảng cách giữa các mức năng lượng của chúng

càng lớn.

Phần dưới đây giới thiệu một số hạt nano tinh thể phát quang chính được

sử dụng trong đánh dấu sinh học như: Các chấm lượng tử (QD), các hạt vi cầu,

các hạt kim loại.

1.1.1. Các hạt vi cầu

Các hạt vi cầu là những hạt nano trên nền polymer hoặc silica chứa các chất

màu hữu cơ hoặc vô cơ. Chất màu có thể được gắn trên bề mặt hoặc đưa vào trong

hạt vi cầu bằng liên kết hóa trị hay liên kết không hóa trị. So với các chất màu hữu

cơ thì các hạt vi cầu có độ bền quang cao hơn vì nền polymer và silica bảo vệ các

chất màu hữu cơ khỏi oxi hóa. Độ chói của tín hiệu huỳnh quang của vi cầu có thể

được điều khiển bằng số phân tử chất màu trong mỗi vi cầu với mật độ chất màu

4

lớn nhất được giới hạn chỉ bởi sự dập tắt huỳnh quang. Vì vậy, hạt vi cầu có thể có

độ bền quang tương đối tốt. Ví dụ các chất màu pyrenne trong hạt vi cầu polystyrene

có độ bền quang cao gấp 40 lần trong dung môi.

1.1.2. Chấm lượng tử

Các nano tinh thể trên cơ sở bán dẫn được quan tâm nghiên cứu nhiều từ

khoảng ba thập kỷ trở lại đây bởi những tính chất lượng tử đặc biệt thú vị của

chúng. Các tính chất đó là hệ quả của sự phụ thuộc của độ rộng vùng cấm vào

kích thước hạt. Về mặt vật lý mà nói, các tính chất lượng tử (trong trường hợp này

là sự phụ thuộc của huỳnh quang vào kích thước hạt) xuất hiện nếu cặp điện tử-lỗ

trống (exciton) bị cầm giữ trong kích thước nhỏ hơn bán kính Borh của vật liệu

khối (bán kính exciton Bohr).

Hệ quả của điều kiện này là trạng thái của các hạt tải tự do trong nano tinh

thể bán dẫn bị lượng tử hóa và khoảng cách giữa các mức năng lượng (màu của

bức xạ) liên quan tới kích thước của hạt.

Hình 1.1. Biểu diễn vùng bước sóng phát quang của các chấm lượng tử có kích

thước khác nhau được làm từ một số vật liệu [3].

Trong Hình 1.1, mỗi vạch biểu diễn khoảng vùng phát quang nhận được từ

chấm lượng tử nhỏ nhất (cận trái) đến lớn nhất bên phải (cận phải) của vật liệu

nêu tên

5

1.1.3. Các hạt kim loại

Các hạt nano tinh thể kim loại gồm các hạt nano được chế tạo từ các vật liệu

kim loại như Au, Ag, Pt, Cu, Co và các oxit như , CuO, trong đó các hạt Au,

Ag được sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng quang. Có 3 phương pháp kích thích

quang chính được sử dụng để kích thích quang các hạt kim loại là:

1) Kích thích trực tiếp các hạt nano kim loại;

2) Kích thích gián tiếp thông qua các tâm mầu được gắn trên bề mặt hạt

kim loại;

3) Các quá trình quang xúc tác trong hỗn hợp nano (nanocomposite) bán

dẫn - kim loại.

Khi được kích thích bằng ánh sáng tử ngoại hoặc nhìn thấy, các hạt nano

kim loại thể hiện một số hiện tượng hấp dẫn bao gồm: Phát quang, quang phi

tuyến và tăng cường tán xạ Raman (Suface Enhanced Raman Scattering- SERS).

1.2. Hạt nano bạc

1.2.1. Sơ lược về tính chất và đặc tính của bạc

Bạc là kim loại mềm, dẻo, dễ uốn, có hóa trị một, có màu trắng bóng ánh

kim nếu bề mặt có độ đánh bóng cao. Bạc có độ dẫn điện tốt nhất trong các kim

loại, cao hơn cả đồng, nhưng do giá thành cao nên nó không được sử dụng rộng

rãi để làm dây dẫn điện như đồng.

Bạc nguyên chất có độ dẫn nhiệt cao nhất, màu trắng nhất, độ phản quang

cao nhất (mặc dù nó là chất phản xạ tia cực tím rất kém) và điện trở thấp nhất

trong các kim loại. Các muối halogen của bạc nhạy sáng và có hiệu ứng rõ nét khi

bị chiếu sáng. Kim loại này ổn định trong không khí sạch và nước, nhưng bị mờ

xỉn đi trong ôzôn, sulfua hiđrô, hay không khí có chứa lưu huỳnh. Trạng thái oxi

hóa ổn định nhất của bạc là +1; có một số hợp chất trong đó nó có hóa trị +2 đã

được tìm thấy [4].

6

1.2.2. Tính chất vật lý của Ag

Trạng thái vật chất Rắn

Điểm nóng chảy 1.234,93 K (1.763,2 °F)

Điểm sôi 2.435 K (3.924 °F)

Trạng thái trật tự từ nghịch từ

10,27 ×10-6

Thể tích phân tử m³/mol

Nhiệt bay hơi 250,58 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy 11,3 kJ/mol

Áp suất hơi 0,34 Pa tại 1234 K

Vận tốc truyền âm thanh 2.600 m/s tại 293,15 K

Độ âm điện 1,93 (thang Pauling)

Nhiệt dung riêng 232 J/(kg.K)

Độ dẫn điện 6,301x107/Ω.m

Độ dẫn nhiệt 429 W/(m.K)

1. 731,0 kJ/mol Năng lượng ion hóa

2. 2.070 kJ/mol

1.2.3 Tính chất quang của nano bạc 3. 3.361 kJ/mol

1.2.3.1. Phổ hấp thụ plasmon (absorption plasmon spectra)

Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface plasmon resonance-SPR)

là hiện tượng dao động cộng hưởng của các electron dẫn tại bề mặt của vật liệu

khi bị kích thích bởi ánh sáng tới.

Hạt nano kim loại quý nói chung và hạt nano bạc nói riêng có khả năng

tương tác mạnh với bức xạ điện từ [5]. Khi bị bức xạ điện từ kích thích, các

electron dẫn linh động của các hạt nano này sẽ bị dịch chuyển (Hình 1.2). Nếu

kích thước hạt nano nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng chiếu tới thì sự dịch chuyển

của các electron sẽ tạo thành một lưỡng cực điện. Lưỡng cực điện này sẽ dao động

7

với tần số của ánh sáng kích thích [5]. Trong trường hợp tần số của ánh sáng tới

cộng hưởng với tần số nội tại của các electron dẫn tại vùng gần bề mặt của hạt thì

ánh sáng bị hấp thụ và tán xạ mạnh. Trong phổ hấp thụ và tán xạ của hạt nano xuất

hiện dải có cường độ cực đại gọi là dải cộng hưởng plasmon bề mặt [6].

Theo lý thuyết Mie, đối với các hạt nano dạng cầu thì vị trí đỉnh cộng hưởng

plasmon phụ thuộc vào ba yếu tố cơ bản: (i) thứ nhất là hình dạng và kích thước

của hạt nano, (ii) thứ hai là bản chất của vật liệu, (iii) thứ ba là môi trường xung

quanh của hạt nano. Lý thuyết Mie được áp dụng cho các hệ có nồng độ hạt nhỏ

và bỏ qua tương tác giữa các hạt nano [6]. Đỉnh phổ hấp thụ của hạt nano bạc sẽ

dịch về phía bước sóng ngắn khi kích thước hạt giảm và dịch về bước sóng dài

khi kích thước của hạt nano bạc tăng lên [6].

Hình 1.2. Sự dao động plasmon của hạt nano bạc dưới tác dụng của bức xạ

điện từ [7].

Hình 1.3. (A) Phổ UV-vis và (B) màu của các dung dịch nano bạc có kích thước

từ 5-100 nm [6].

8

Hình 1.3. A trình bày phổ UV-vis của các mẫu hạt nano bạc dạng cầu có

kích thước thay đổi từ 5 nm đến 100 nm [6]. Đối với hạt nano bạc không có dạng

hình cầu thì đỉnh phổ hấp thụ của chúng sẽ dịch về phía bước sóng dài [5].

1.2.3.2. Hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt

Hiện tượng tín hiệu tán xạ Raman được tăng cường dựa trên hiệu ứng

plasmon bề mặt được gọi là hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt (Surface-

Enhanced Raman Scattering- SERS). Sự tăng cường tán xạ Raman ở gần bề mặt

kim loại được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1974 khi nghiên cứu phổ Raman

của pyridine được hấp phụ trên điện cực bạc [5]. Cường độ của các dải phổ tăng

cường từ 105-106 lần so với phổ Raman thường của pyridine. Sau đó, tán xạ

Raman tăng cường bề mặt (SERS) được quan sát đối với nhiều loại phân tử hấp

phụ trên các màng bạc mỏng nhám và hạt nano bạc [5]. Hiệu ứng SERS được giải

thích dựa trên hai cơ chế chính: (i) thứ nhất là cơ chế tăng cường trường điện từ

(Electromagnetic enhancement), (ii) thứ hai là cơ chế tăng cường hóa học

(Chemical enhancement) [8].

1.2.3.3. Sự phụ thuộc các tính chất quang vào kích thước hạt

Các tính chất quang phụ thuộc vào kích thước của các hạt keo đã được

khảo sát chuyên sâu thông qua tán xạ Mie. Lý thuyết Mie mô tả toán lý sự tán xạ

của bức xạ điện từ bởi các hạt cầu nhúng trong một môi trường liên tục bằng

cách giải phương trình Maxwell cho một sóng điện từ tương tác với một quả cầu

nhỏ, có hằng số điện môi phụ thuộc vào tần số giống như vật liệu khối.

Đối với các hạt nano kim loại có kích thước d nhỏ hơn nhiều bước sóng

ánh sáng tới ( , hoặc một cách gần đúng 2r < max/10) thì dao động của

điện tử được coi là dao động lưỡng cực và thiết diện tắt được viết dưới dạng

đơn giản:

(1.1)

9

Cũng từ lý thuyết Mie ta có thể tính được thiết diện tán xạ Csca và thiết

diện hấp thụ Cabs với các hạt cầu nhỏ biểu diễn dưới dạng:

(1.2)

Trong đó: là thể tích hình cầu,  là tần số góc của ánh sáng tới,

c là tốc độ truyền của ánh sáng trong chân không, m và () = 1() + i2() là

hằng số điện môi của môi trường xung quanh và của vật liệu hạt. Đầu tiên ta giả

thiết là biểu thức độc lập với tần số và là một hàm phức phụ thuộc vào năng lượng,

điều kiện cộng hưởng được thỏa mãn khi nếu như nhỏ hoặc phụ

thuộc yếu vào . Phương trình trên đã được sử dụng để giải thích tổng quát phổ

hấp thụ của hạt nano kim loại nhỏ một cách định tính cũng như định lượng. Ngoài

ra người ta còn sử dụng mối liên hệ giữa thiết diện tán xạ (thiết diện dập tắt, thiết

diện hấp thụ ) với hiệu suất tán xạ (hiệu suất dập tắt , hiệu suất hấp thụ

) plasmon bề mặt theo các biểu thức:

, , (1.3)

Trong đó S là diện tích tương ứng (với hạt cầu , là bán kính hạt cầu)

Tuy nhiên đối với các hạt nano lớn hơn (lớn hơn khoảng 20 nm trong trường

hợp của vàng) khi đó gần đúng lưỡng cực không còn hợp lệ, cộng hưởng plasmon

bề mặt phụ thuộc rõ ràng vào kích thước của hạt r. Kích thước hạt càng lớn thì các

mode dao động càng cao hơn do ánh sáng lúc đó không còn phân cực hạt một cách

đồng nhất được nữa. Các mode dao động cao này có vị trí đỉnh phổ ở năng lượng

thấp hơn và do đó tần số dao động của plasmon bề mặt cũng giảm khi kích thước

hạt tăng. Điều này được mô tả thực nghiệm và cũng tuân theo lý thuyết Mie. Phổ hấp

thụ quang phụ thuộc trực tiếp vào kích thước hạt được coi như các hiệu ứng ngoài.

Lý thuyết Mie chứng minh rằng hệ số tắt không phụ thuộc vào kích thước

hạt đối với trường hợp các hạt có kích thước nhỏ hơn 20 nm.

10

Hình 1.4. Phổ hấp thụ cộng hưởng Plasmon của các hạt nano vàng kích thước

9, 22, 48 và 99 nm.

Hầu hết các lý thuyết đưa ra đều giả thiết rằng hằng số điện môi của hạt phụ

thuộc vào kích thước với các hạt có đường kính trung bình nhỏ hơn 20

nm. Kreibig và Von Fragstein đề xướng tán xạ điện tử trên bề mặt tăng lên đối với

các hạt nhỏ khi mà quãng đường tự do trung bình của điện tử dẫn bị giới hạn bởi

kích thước vật lý của hạt. Quãng đường tự do trung bình của điện tử trong hạt

vàng và bạc lần lượt là 40 và 50 nm. Nếu các điện tử va chạm đàn hồi với bề mặt

hoàn toàn ngẫu nhiên, sự đồng pha dao động ngẫu nhiên bị mất. Sự va chạm không

đàn hồi với điện tử với bề mặt cũng làm thay đổi pha.

Hạt càng nhỏ thì các điện tử chạm tới bề mặt của hạt càng nhanh. Điện tử

sau đó có thể tán xạ trên bề mặt và mất tính đồng pha nhanh hơn là trong hạt có

kích thước lớn hơn. Do đó, độ rộng phổ plasmon tăng khi bán kính của hạt giảm.

Drude đã đưa ra công thức diễn tả sự phụ thuộc của hằng số điện môi vào kích

thước hạt D:

(1.4)

Trong đó là tần số của plasmon khối trong ngôn ngữ mật độ

điện tử tự do n và điện tích e, là hằng số điện môi trong chân không và là

khối lượng điện tử hiệu dụng. là hàm của bán kính hạt r như sau:

11

(1.5)

Trong đó 0 là hằng số tắt của vật liệu khối, A là một tham số phụ thuộc vào

chi tiết các quá trình tán xạ (tức là tán xạ đẳng hướng hoặc tán xạ khuếch tán) và

là vận tốc của điện tử có năng lượng bằng mức Fermi.

Mô hình này hiệu chỉnh sự phụ thuộc 1/r của độ rộng phổ plasmon như hàm

của kích thước cho các hạt nano được diễn tả bằng gần đúng lưỡng cực trong vùng

kích thước nội “intrinsic” (r<20 nm). Thông số A được sử dụng như một thông số

“làm khớp các giá trị thực nghiệm”. Ưu điểm lớn nhất của lý thuyết này là đã đưa

ra một mô hình mô tả sự phụ thuộc của hằng số điện môi của hạt vào kích thước.

1.2.3.4. Sự phụ thuộc các tính chất quang vào hình dạng hạt –lý thuyết Gans

Dao động plasmon bề mặt trong các hạt nano kim loại sẽ bị biến đổi nếu

dạng của các hạt này lệch khỏi dạng cầu. Các tính chất phát xạ của các hạt kim

loại phụ thuộc vào hình dạng có thể được giải bằng lý thuyết Mie với các hiệu

chỉnh của Gans.

Hình 1.5. Sự phụ thuộc phổ hấp thụ plasmon bề mặt vào kích thước của thanh

nano vàng với các tỷ lệ tương quan: R = 2,7; R = 3,3.

Lý thuyết Gans dự đoán rằng sẽ xảy ra sự thay đổi trong cộng hưởng

plasmon bề mặt khi các hạt đi chệch khỏi dạng hình cầu. Trong trường hợp này,

khả năng phân cực lưỡng cực theo chiều ngang và dọc không còn là các cộng

12

hưởng tương đương. Do đó có hai cộng hưởng plasmon xuất hiện: một cộng

hưởng plasmon theo chiều dọc bị dịch đỏ và được mở rộng và một là cộng hưởng

plasmon ngang. Theo Gans, đối với các thanh nano vàng, sự hấp thụ plasmon chia

tách thành hai dải tương ứng với dao động của các điện tử tự do cùng phương và

vuông góc với trục dài của các thanh nano. Khi tỷ lệ tương quan giữa hai trục của

hạt nano tăng thì khoảng cách năng lượng giữa các đỉnh cộng hưởng của hai dải

plasmon tăng (Hình 1.5). Dải năng lượng cao nằm xung quanh 520 nm tương ứng

với dao động của các điện tử vuông góc với trục chính (trục dài) và được gọi là

hấp thụ plasmon ngang. Dải plasmon đó giữ không đổi với tỷ lệ tương quan giữa

hai trục và trùng với cộng hưởng plasmon của chấm nano. Còn dải hấp thụ ở năng

lượng thấp là của các dao động của điện tử dọc theo trục chính (dài) và được gọi

là hấp thụ plasmon dọc. Hình 1.8 cũng chỉ ra phổ hấp thụ của hai thanh nano vàng

với các tỷ lệ tương quan giữa hai trục là 2,7 và 3,3. Cũng từ phổ đó cho thấy rằng:

cực đại dải plasmon theo trục dài (vòng tròn) dịch đỏ khi tăng tỷ lệ tương quan R,

trong khi đó cực đại dải plasmon theo trục ngang (ô vuông) không thay đổi.

Phổ hấp thụ quang học của một tập hợp các thanh nano vàng định hướng

ngẫu nhiên với tỷ lệ tương quan R có thể được mô hình hóa bằng cách sử dụng sự

mở rộng của lý thuyết Mie.

Phổ hấp thụ của các thanh nano vàng (Au nanorod) với tỷ lệ tương quan R

được Gans tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết Mie với gần đúng lưỡng cực. Thiết

diện dập tắt cho hình thon dài elip được biểu diễn bởi phương trình:

(1.6)

Trong đó là các thừa số khử cực dọc theo ba trục A, B và C của thanh

nano, với , được xác định khi:

(1.7)

13

(1.8)

Và tỷ lệ tương quan R có mối liên hệ như sau

(1.9)

1.2.4. Một số phương pháp chế tạo hạt nano bạc

Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau để chế tạo dung dịch hạt nano

bạc, có hai phương pháp chính là phương pháp từ trên xuống và từ dưới lên [9].

Phương pháp từ trên xuống là phương pháp tạo hạt nano bạc từ vật liệu khối ban

đầu. Phương pháp từ trên xuống thường được sử dụng là phương pháp ăn mòn

laser. Phương pháp từ dưới lên là tạo hạt nano từ các ion hoặc các nguyên tử kết

hợp lại với nhau. Phương pháp từ dưới lên bao gồm các phương pháp sau: Phương

pháp khử hóa học, Phương pháp khử vật lí, Phương pháp khử hóa lí, Phương pháp

khử sinh học. Đối với hạt nano bạc thì phương pháp thường được áp dụng là phương pháp từ dưới lên. Nguyên tắc là khử ion Ag+ để tạo thành các nguyên tử

Ag0. Các nguyên tử sẽ liên kết với nhau tạo ra hạt nano.

1.2.4.1. Phương pháp khử hóa học

Phương pháp Hóa học là phương pháp truyền thống và được ứng dụng

nhiều nhất trong tổng hợp nano bạc. Ưu thế của phương pháp hóa học là dễ thực

hiện, không cần thiết bị phức tạp, có thể điều khiển được kích thước các hạt nano

bạc bằng cách thay đổi linh hoạt các hóa chất sử dụng về nồng độ, hàm lượng các

chất tham gia phản ứng, loại hóa chất khử với độ khử mạnh yếu khác nhau, loại

chất ổn định... Ngoài ra, kích thước các hạt nano bạc tạo ra cũng có thể được điều

khiển bằng cách thay đổi các yếu tố như nhiệt độ, tốc độ khuấy trộn, tốc độ nhỏ

giọt hay thời gian khử...

Phương pháp hóa học cũng có thể được kết hợp với một số kỹ thuật vật lý

như sử dụng tia bức xạ hay sử dụng kỹ thuật điện hóa trong quá trình thực hiện

giúp tối ưu và điều khiển được sự hình thành các hạt nano bạc.

14

Phương pháp khử hóa học: Là phương pháp được sử dụng nhiều nhất trong

nghiên cứu cũng như trong thực tế để tổng hợp dung dịch chứa nano bạc và vật

liệu chứa nano bạc. Đây cũng là phương pháp được sử dụng xuyên suốt trong luận

văn này. Phương pháp này dùng các tác nhân hóa học để khử bạc ion thành bạc

kim loại. Thông thường, phản ứng được thực hiện trong dung dịch lỏng nên còn

gọi là phương pháp hóa ướt. Các chất khử thường dùng là: natribohidrua,

natrixitrat, focmandehit, glyxerol, etylenglycol, hydrazin, axit ascorbic… Khi sử

dụng chất khử mạnh như natribohydrua hay hydrazin, phản ứng xảy ra nhanh, tạo

ra các phân tử rất nhỏ. Tuy nhiên, khi nồng độ bạc tương đối cao, sự khuếch tán

của ion bạc trên các chất bảo vệ, ví dụ các phân tử PVP (polyvinylpyrolidon), bị

hạn chế, cùng với tốc độ khử cao, có thể dẫn đến kết quả là độ chuyển hóa cao,

tuy nhiên sự phân bố kích thước hạt rộng.

Khi sử dụng tác nhân khử vừa phải như focmandehyt, có thể thu được các

phân tử bạc có kích thước trung bình cỡ 30 nm với nồng độ bạc ban đầu khoảng

0,1M. Với chất khử yếu ví dụ như glucozo, phân tử nano bạc tạo ra có kích thước

khoảng 20 nm, nhưng sản phẩm thu được không đồng đều. Cũng với chất khử là

glucozo, khi sử dụng nguồn bạc là Ag2O, các phân tử bạc thu được có kích thước

nằm trong khoảng từ 10 – 50 nm [10].

Trong phương pháp khử hóa học, tỷ lệ chất khử, nồng độ ion Ag+, pH của dung

dịch, nồng độ polymer ảnh hưởng đến hiệu suất khử và kích thước hạt bạc [11].

Thông thường kim loại bạc được điều chế từ muối bạc (thường là AgNO3)

bằng phản ứng khử. Với tác nhân khử là andehit RCHO, phản ứng xảy ra như sau:

(1.10)

(1.11)

Nếu tác nhân khử là andehit focmic, phản ứng xảy ra như sau:

(1.12)

Nếu tác nhân khử là natri bohydrua (NaBH4), phản ứng khử xảy ra như sau:

15

(1.13)

1.2.4.2. Phương pháp khử sinh học

Phương pháp khử sinh học gây phản ứng khử ion bạc thành nguyên tử bạc

nhờ các vi sinh vật như nấm, vi khuẩn: nấm Verticillium, vi khuẩn Pseudomonas

stutzeri, Lactobacillus (có trong sữa)… .

1.2.4.3. Phương pháp khử vật lý

Xét về khía cạnh kỹ thuật phương pháp vật lý rất hiệu quả trong việc chế tạo

nano bạc, sử dụng các kỹ thuật vật lý ở các điều kiện điều khiển chính xác. Vì vậy

các hạt nano bạc tạo ra có độ tinh khiết cao, kích thước khá đồng đều. Xét về khía

cạnh kinh tế, các phương pháp vật lý cần đầu tư các thiết bị yêu cầu khá cao do

các điều kiện cho việc chế tạo nano bạc bằng phương pháp vật lý khá nghiêm

ngặt. Vì vậy, giá thành chế tạo nano bạc so với các phương pháp chế tạo khác còn

khá cao. Các phương pháp kỹ thuật trong phương pháp vật lý bao gồm:

Phương pháp ăn mòn laser: thường được sử dụng để tổng hợp dung dịch

chứa nano bạc Vật liệu ban đầu là một tấm bạc được đặt trong một dung dịch có

một lớp chất hoạt hóa bề mặt. Một chùm laser dạng xung có bước sóng 532 nm,

độ rộng xung là 10 nm, tần số là 10 Hz, năng lượng mỗi xung là 90 mJ, đường

kính vùng kim loại bị tác dụng là 1 - 3 mm. Dưới tác dụng của chùm laser xung,

các hạt nano có kích thước khoảng 10 nm được hình thành và được bao phủ bởi

chất hoạt hoá bề mặt CnH2n+1SO4Na với n = 8; 10; 12; 14 và nồng độ từ 0,001 -

0,1 M [12].

Phương pháp bay hơi vật lý: Kỹ thuật ngưng tụ khí trơ, đồng ngưng tụ và

ngưng tụ dòng hơi phun mạnh lên bia rắn.

Kỹ thuật ngưng tụ khí trơ: Cho hóa hơi sợi dây bạc tinh khiết ở nhiệt độ cao

trong điều kiện chân không, sau đó dòng hơi bạc nguyên tử quá bão hòa được

ngưng tụ và phát triển thành hạt bạc khi tiếp xúc với khí heli được làm lạnh bởi

nitơ lỏng.

16

Kỹ thuật đồng ngưng tụ: Quá trình phát triển hạt xảy ra trên lớp bằng

dung môi thích hợp đồng ngưng tụ (thường là iso-propanol).

Kỹ thuật ngưng tụ khí trơ và đồng ngưng tụ được thực hiện ở nhiệt độ cao

(>2000oC), sản phẩm có độ tinh khiết cao, kích thước hạt nano bạc trung bình 75

nm (phương pháp ngưng tụ khí trơ) và 15 nm (phương pháp đồng ngưng tụ).

Ngoài ra lớp mỏng hạt nano bạc có kích thước trung bình từ 15 - 50 nm lắng đọng

trên nền thạch anh hay thủy tinh được làm lạnh sâu cũng được tạo ra bằng kỹ thuật

ngưng tụ dòng hơi phun mạnh lên bia rắn ở nhiệt độ và áp suất cao [12].

Phương pháp bức xạ vi sóng điện từ: Thường được sử dụng để tổng hợp

dung dịch chứa nano bạc. Dung dịch hỗn hợp ban đầu gồm bạc ion, chất khử và

chất ổn định được chiếu xạ vi sóng điện từ. Dưới tác dụng của sóng ngắn và nhiệt

nóng phân bố đều trong dung dịch sẽ xúc tiến quá trình khử và phát triển thành

hạt bạc kim loại nhanh chóng. Dung dịch keo bạc thu được có kích thước hạt trung

bình khoảng 15 nm, tùy thuộc vào điều kiện phản ứng [13].

Phương pháp phân hủy nhiệt: Được sử dụng để tổng hợp nano bạc dạng

rắn. Các hạt nano bạc có thể được hình thành bằng phương pháp phân hủy nhiệt

các hợp chất phức bạc hữu cơ. Hạt nano bạc kích thước trung bình 10 nm được

tổng hợp bằng phương pháp gia nhiệt phức bạc oleat đến 2900C, ổn định 1 giờ, sau

đó hạ nhiệt độ đến nhiệt độ phòng [14].

Các phương pháp vật lý thường được nghiên cứu để tổng hợp một trong hai

đối tượng là dung dịch chứa nano bạc hoặc vật liệu chứa nano bạc. Không có

phương pháp nào cho thấy có thể đáp ứng được cả hai đối tượng nêu trên.

Qua phân tích các phương pháp chế tạo nano bạc khác nhau, có thể thấy

được ưu điểm của phương pháp khử hóa học nói riêng so với các phương pháp

hóa học còn lại cũng như so với phương pháp vật lý, trên phương diện ưu điểm

dễ thực hiện, sự đa dạng trong lựa chọn các đối tượng khác nhau để đạt được mục

đích tổng hợp nano bạc ở cả hai dạng dung dịch chứa nano bạc và vật liệu chứa

nano bạc.

17

1.2.4.4. Phương pháp quang hóa chế tạo nano Ag sử dụng đèn LED xanh.

Phương pháp quang hóa là một phương pháp hoá lí, phản ứng khử ion bạc

xảy ra dưới tác dụng của ánh sáng. Trong luận văn này, chúng tôi nghiên cứu chế

tạo nano Ag bằng phương pháp cảm ứng quang (dùng LED, λ 532nm), xảy ra

với sự có mặt của Tri- natriumcitrat-dihydrat (C6H5Na3O7 .2H2O) còn gọi là

citrate.

Hình 1.6. Cấu trúc hóa học của citrate.

Theo một số tài liệu, cơ chế của phương pháp quang xúc tác xảy ra là do

ảnh hưởng của biến đổi citrate. Hình dạng nanoprisms sẽ không được quan sát

nếu trong phản ứng không có mặt của citrate hoặc thay thế bằng một hợp chất

chứacarboxylate khác. Do vậy, citrate đóng vai trò quyết định trong việc có hình

thành dạng đĩa nanoprisms hay không [15].

Các phản ứng xảy ra như sau:

Quá trình tạo mầm: Tiền chất chứa Ag là dung dịch muối AgNO3 cung cấp ion Ag+. Các ion Ag+ bị khử thành nguyên tử Ag0 bằng sodium borohydride (NaBH4). Kết quả được kiểm tra bằng phương pháp đo độ hấp thụ của dung dịch

sau phản ứng (Hình 1.7). Phản ứng xảy ra theo phương trình:

(1.14)

18

Hình 1.7. Phổ hấp thụ của dung dịch tiền chất Ag trước và sau khi thêm NaBH4.

Citrate có ba nhóm carboxylic và được Munro và cộng sự chỉ ra rằng chủ

yếu hai trong số 3 nhóm đó sẽ liên kết với bề mặt bạc, để lại thứ ba ở bên ngoài

bề mặt hạt bạc để chịu trách nhiệm về sự ổn định của dung dịch keo bạc thông

qua lực đẩy tĩnh điện [16]. Citrate trong quá trình tạo mầm đóng vai trò là chất ổn

định bề mặt hạt, giữ cho kích thước hạt mầm trong khoảng 3nm với đỉnh hấp thụ

ở bước sóng 405nm. Dung dịch mầm tạo thành ở dạng hình cầu và có màu vàng

nhạt.

Quá trình biến đổi citrate do chiếu xạ LED: Trong dung dịch mầm sau phản

ứng còn chứa AgNO3, citrate dư và các hạt Ag mầm. Dung dịch AgNO3 và citrate

không hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến (Hình 1.8). [15]

Hình 1.8. Phổ hấp thụ của dung dịch hỗn hợp gồm AgNO3, citrate và BSPP.

19

Nhiều nghiên cứu cho rằng O2 trong H2O là cần thiết cho quá trình phát

triển hình dạng của các hạt Ag nano mầm. O2 có thể oxi hóa Ag tạo ra Ag+ cung

cấp cho quá trình phát triển hạt. Phản ứng xảy ra theo phương trình:

(1.15) Ag+ + ½ O2 +H2O  Ag+ + 2OH-

Ở nhiệt độ phòng phản ứng của citrate là không đáng kể. Khi chiếu sáng

bằng đèn LED (bước sóng 532nm), các hạt Ag mầm hấp thụ sánh sáng tạo ra dao

động plasmon bề mặt kích thích phản ứng hóa học của citrate, các phân tử citrate

trên bề mặt hạt nano Ag bị oxi hóa này thành acetonedicarboxylate và nhường lại

2 điện tử trên bề mặt hạt Ag mầm. Các ion Ag+ sẽ bị khử trên bề mặt của các hạt

Ag mầm. Qua đó, kích thước hạt mầm sẽ phát triển lớn hơn.

Hình 1.9. Mô hình oxi hóa citrate theo đề xuất của Redmond, Wu và Brus.

Khi bắt đầu phản ứng, các hạt nano mầm hình cầu hấp thụ ánh sáng đẳng

hướng, tạo nên các dao động plasmon lưỡng cực. Nhưng sau khi phản ứng của

citrate xảy ra thì các hạt Ag mầm không phát triển dạng cầu nữa. Khi tiếp tục

chiếu sáng, ánh sáng kích thích ưu tiên kích thích plasmon dao động lưỡng cực

dọc. Dao động lưỡng cực dọc ưu tiên phát triển theo những góc. Do vậy, các hạt

hình cầu phát triển dị hướng dẫn đến sự hình thành các dạng nano đĩa tam giác.

Khi các đĩa tam giác Ag được tạo ra bởi các dao động lưỡng cực dọc đủ lớn

và có bước sóng dao động plasmon lớn hơn bước sóng kích thích thì quá trình

20

phát triển tạo đĩa tam giác chậm lại (ánh sáng kích thích không còn kích thích dao

động lưỡng cực dọc nữa). Tiếp tục chiếu sáng thì ánh sáng kích thích dao động tứ

cực trên mặt phẳng đĩa làm cho kích thước đĩa lớn hơn trong khi quá trình phát

triển chóp rất chậm dẫn đến sự hình thành các dạng đĩa tam giác cụt. Nếu trong

phản ứng có sự tham gia của quá trình khử nhiệt và nó nhanh hơn quá trình khử

quang thì sẽ phát triển thành các đĩa tròn.

Hình 1.10. Tổng quát quá trình phát triển nano Ag dạng đĩa tam giác từ Ag

dạng cầu [9].

Bằng cách thay đổi các điều kiện phản ứng thì các hình dạng khác của đĩa

bạc nano cũng được tổng hợp thành công (Hình 1.11).

Ưu điểm của phương pháp cảm quang:

- Điều khiển phản ứng bằng ánh sáng;

- Phản ứng sẽ dừng lại khi không còn chiếu sáng.

21

Hình 1.11. Một số hình dạng tiêu biểu của quá trình chuyển đổi hình thái học

theo Ref [9].

1.3. Ứng dụng các hạt nano bạc

1.3.1. Ứng dụng trong diệt khuẩn

Vi khuẩn là sinh vật đơn bào, có nhiều hình thái, kích thước và cách sắp

xếp khác nhau. Đường kính của phần lớn vi khuẩn nằm trong khoảng 0.2 đến

2.0µm, chiều dài cơ thể khoảng 2.0 đến 8.0µm [17]. Những hình dạng chủ yếu

của vi khuẩn là hình cầu, hình que, hình dấu phẩy, hình xoắn, hình có cuống, hình

có sợi…Ví dụ như trực khuẩn đại tràng Escherichiacoli (E. coli) có kích thước

2.5×0.5µm (1 tỷ vi khuẩn E. coli nặng 1mg) và thường có dạng hình que.

Vì vi khuẩn có kích thước nhỏ bé mà thường trong suốt, nên rất khó soi

tươi (quan sát trực tiếp dưới kính hiển vi). Năm 1884, nhà vi khuẩn học Đan Mạch

Hans Christian Gram đã phát minh ra phương pháp nhuộm màu Gram [17]. Với

phương pháp này, người ta đã chia vi khuẩn làm hai nhóm lớn là Gram âm và

Gram dương.

Hình 1.12. Cấu trúc tế bào.

Cấu tạo cơ bản của tế bào vi khuẩn gồm có: thành tế bào (cell wall), màng

tế bào chất (cytoplasmic membrane), tế bào chất (cytoplasm), thể nhân (nuclear

body), bao nhầy, tiên mao, khuẩn mao, bào tử.

22

Cơ chế tiêu diệt vi khuẩn của hạt bạc

Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ chủ yếu sự tấn công của hạt bạc

đến vi khuẩn tập trung vào lớp peptidoglycan của thành tế bào vi khuẩn

[18][19][20]. Do đó, hạt bạc không có khả năng tấn công đến các tế bào của động

vật bậc cao, đặc biệt là con người. Đây là lí do khiến hạt bạc được sử dụng làm

tác nhân diệt khuẩn. Với các vi khuẩn khác nhau, thành tế bào có chiều dày khác

nhau, và thành phần trên màng tế bào khác nhau ở một số điểm nào đó khiến

chúng có thể dễ hay khó bị tấn công bởi các tác nhân diệt khuẩn như hạt bạc. Hình

1.13. là ảnh chụp TEM cho thấy sự tấn công của các nguyên tử bạc tới màng tế

bào vi khuẩn E. coli.

Nhiều nghiên cứu khác cũng đã khẳng định sự tấn công vào các enzim bên

trong tế bào chất của vi khuẩn qua phân tích sản phẩm tạo thành xung quanh vi

khuẩn sau khi nó tiếp xúc với hạt bạc. Theo Sondi và Salopek – Sondi, khả năng

diệt khuẩn của hạt bạc tới các vi khuẩn Gram âm là do sự hình thành các “pits”

bên trong thành tế bào vi khuẩn [18]. Sau đó, bạc được gom lại trong màng tế bào

làm tế bào trở nên thẩm thấu tốt tất cả các chất, tức là mất khả năng kháng nguyên

và sẽ chết. Theo Amro [18], hạt kim loại tấn công vào tế bào gây ra sự hình thành

các “pits” có hình dạng lộn xộn ở bên trong màng tế bào và thay đổi khả năng

thẩm thấu của nó, và giải phóng ra các phân tử lipopolisaccarit và protein.

Hình 1.13. Ảnh TEM của tế bào vi khuẩn E. coli không tiếp xúc với hạt bạc (a)

và tiếp xúc với hạt bạc (b) và hình ảnh phóng đại (c và d).

23

Danilczuk và cộng sự đã khẳng định khả năng diệt khuẩn của hạt bạc là do

hình thành các gốc tự do có gắn hạt bạc (Ag – generated free radicals) qua nghiên

cứu ESR của hạt bạc [18]. Ion bạc cũng được chứng minh là có khả năng diệt

khuẩn [20]. Cơ chế diệt khuẩn của ion bạc được giải thích là do lực hút tĩnh điện

của các ion bạc mang điện tích dương với thành tế bào mang điện tích âm.

Đối với cơ chế vật lý, hạt nano bạc với kích thước nhỏ có thể đâm xuyên

qua màng tế bào dẫn đến sự phá hủy màng tế bào và gây ảnh hưởng đến quá trình

trao đổi chất của tế bào [21]. Hạt nano bạc cũng có thể tương tác với các hợp chất

chứa lưu huỳnh hay phốt pho và làm mất hoạt tính của chúng [22]. Đối với cơ chế hóa học, các ion Ag+ giải phóng từ hạt nao bạc bên trong tế bào có thể tương tác

với DNA của tế bào làm mất khả năng tái tạo của chúng [22][21].

1.3.2. Các ứng dụng khác

1.3.2.1. Trong y tế, mỹ phẩm

Bạc đã được sử dụng khá thành công trong chiến tranh thế giới thứ nhất để

ngăn ngừa sự truyền nhiễm trước khi có kháng sinh. Dung dịch bạc nitrat được

dùng như dung dịch chuẩn để bôi những vết bỏng nặng và sau này được thay thế

bằng kem silver sulfadiazine (SSD Cream) mãi đến những năm cuối thập kỷ 90.

Hiện nay, gạc phủ bạc hoạt hóa, được dùng kèm với kem SSD và tác dụng giảm

đau và thuận lợi trong việc điều trị tại gia.

Hình 1.14. Ứng dụng của nano bạc vào khẩu trang y tế và thuốc bôi khử trùng.

24

Việc phổ biến sử dụng bạc trong điều trị đã giảm hẳn vì sự phát triển của

nhiều loại thuốc kháng sinh hiện đại. Tuy nhiên gần đây, bạc lại được tái quan

tâm vì có phổ sát khuẩn rộng. Đặc biệt, khi nó được sử dụng chung với alginate,

một loại polymer sinh học tự nhiên chiết xuất từ rong biển. Một số sản phẩm bạc

alginate được điều chế nhằm ngăn ngừa việc nhiễm khuẩn trong quá trình điều trị

vết thương, đặc biệt là đối với bệnh nhân phỏng. Ngày này nano bạc còn được

ứng dụng rất nhiều trong các sản phẩm y tế ví dụ như: Găng tay kháng khuẩn,

khẩu trang kháng khuẩn, các loại vải kháng khuẩn trong bệnh viện...

1.3.2.2. Vật dụng, trang thiết bị

Samsung đưa ra loại máy giặt có lần xả cuối cùng chứa ion bạc để có thể

giúp áo quần kháng khuẩn trong nhiều ngày. Kohler đã giới thiệu một dòng sản

phẩm bồn cầu có phủ ion bạc để diệt khuẩn.

Hình 1.15. Ứng dụng của nano bạc vào thiết bị công nghệ.

1.3.2.3. Xử lý môi trường: Màng lọc nước thải nano bạc

Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu về việc ứng dụng công nghệ nano

bạc cho việc xử lý nước thải, xử lý những ô nhiễm nguồn nước do nước thải sinh

hoạt và các khu công nghiệp

Bạc hạn chế sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc, giảm mùi hôi và giảm

thiểu rủi ro nhiễm khuẩn và nấm. Áo quần, nhất là tất vớ có sử dụng bạc giúp

chúng có thể sử dụng nhiều ngày hơn mà ít bị bốc mùi.

25

CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

2.1. Hóa chất và dụng cụ

2.1.1. Thiết bị

- Cân phân tích;

- Các dụng cụ đo lấy mẫu chính xác: pipet, micropipet, nhiệt kế…;

- Máy đo độ pH;

- Máy khuấy từ gia nhiệt;

- Máy rung siêu âm;

- Máy quay li tâm;

- Bộ đèn LED ánh sáng xanh.

2.1.2. Hóa chất

- Silver nitrate AgNO3

- Tri-natriumcitrat-dihydrat (C6H5Na3O7.2H2O) (TSC)

- Sodium borohydride NaBH4

- Natri hiđroxit NaOH ( 10mM)

- Nước cất H2O

Các hóa chất được sử dụng trực tiếp từ nhà sản xuất, không chưng cất lại.

2.2.. Chế tạo hạt nano bạc bằng phương pháp quang hóa (Chiếu bằng đèn

LED)

2.2.1. Chuẩn bị

- Chuẩn bị hóa chất, dụng cụ: Rửa sạch các chai lọ, đồ dùng để dùng đựng

mẫu và làm thực nghiệm có sử dụng máy rung siêu âm làm sạch. Chuẩn hóa các

dụng cụ đo như cân điện tử chính xác, máy đo độ pH…

- Cân hóa chất và pha chế các dung dịch theo đúng nồng độ và tỷ lệ yêu cầu.

26

Bảng 2.1: Danh mục dung dịch các hóa chất dùng trong thực nghiệm

Nồng độ Thể tích

STT Hóa chất dung dịch dung dịch Ghi chú

(mM) (ml)

1 2,5 mM 10 Silver nitrate AgNO3

Pha trộn với Tri-natriumcitrat-

nước cất theo dihydrat 2 2,5 mM 10 tỷ lệ chính xác (C6H5Na3O7.2H2O)

(TSC)

Sodium borohydride Được giữ ở 3 10 mM 10 nhiệt độ 00C NaBH4

10 4 Natri hiđroxit NaOH 10 mM

2.2.2. Các bước tiến hành thực nghiệm

Quá trình chế tạo hạt nano bạc hình thù khác nhau bằng phương pháp quang

hóa gồm có 2 bước cơ bản:

Bước 1: Tạo mầm

- Chuẩn bị nước cất 100ml H2O cho vào bình cầu đã được làm sạch. Thêm

2ml dung dịch AgNO3 (2,5 mM) + 4 ml dung dịch TSC (2,5 mM). Cho vào hộp

xốp đá lạnh và khuấy từ trong thời gian 30 phút. Sau một giờ nhỏ giọt từ từ 0,2ml

dung dịch NaBH4 (10 mM) được giữ lạnh ở 00C. Khuấy từ 60 phút.

27

Hình 2.1. Sơ đồ tạo mầm.

Bước 2: Chiếu LED lên mầm đã tạo theo các thời gian chiếu khác

nhau.

- Lấy 20 ml mầm đã tạo đựng trong lọ thủy tinh sau đó dùng hệ thống chiếu

LED gồm 7 đèn LED ánh sáng xanh để chiếu và thu được các mẫu theo các thời

gian chiếu khác nhau

28

Hình 2.2. Hệ thống chiếu LED tạo hạt nano bạc.

2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các thông số phản ứng đến quá trình hình thành

hạt nano bạc.

Như đã miêu tả trong Chương 1, hình thái bề mặt của các hạt nano bạc phụ

thuộc vào các yếu tố tham gia quá trình phản ứng tạo và phát triển hạt mầm bạc

như: nồng độ ion Ag+, hoạt động bề mặt, thời gian chiếu LED, loại chất khử, nồng

độ chất khử, độ pH, vận tốc khuấy từ. Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng quy

trình chế tạo hạt nano bạc có hình thù khác nhau với chất khử Sodium borohydride

NaBH4. Khảo sát ảnh hưởng của các thông số phản ứng đến quá trình hình thành

hạt như nồng độ chất khử, thời gian chiếu LED, độ pH.

2.2.3.1. Thay đổi độ pH dung dịch mầm

Khảo sát chế tạo các hạt nano bạc hình dạng khác nhau với sự thay đổi độ

pH của dung dịch mầm theo như bảng sau:

29

Bảng 2.2: Thay đổi độ pH của dung dịch mầm

Dung dịch AgNO3

TSC (N3C6H5O7)

Dung dịch NaBH4

Dung dịch NaOH

Mầm

pH

H2O (ml)

C (mM)

V (ml)

C (mM)

V (ml)

C (mM)

V (ml)

C (mM)

V (ml)

S1

100

2,5

10

0,2

0

0

6.0

2

2,5

4

S2

100

2,5

2

2,5

4

10

0,2

10

0,2

7.4

S3

100

2,5

2

2,5

4

10

0,2

10

0,3

8.5

S4

100

2,5

2

2,5

4

10

0,2

10

0,4

9.4

2.2.3.2. Thay đổi nồng độ chất khử NaBH4 dung dịch mầm

Khảo sát chế tạo các hạt nano bạc hình dạng khác nhau với sự thay đổi nồng

độ chất khử NaBH4 của dung dịch mầm theo như bảng sau:

Bảng 2.3: Thay đổi nồng độ chất khử NaBH4 của dung dịch mầm

Dung dịch TSC Dung dịch Dung dịch

NaOH AgNO3 (N3C6H5O7) NaBH4 H2O Mầm t0C pH (ml) C V C V C V C V

(mM) (ml) (mM) (ml) (mM) (ml) (mM) (ml)

S5 50 2,5 2 2,5 4 10 0,1 10 0,2 0 7,4

S6 50 2,5 2 2,5 4 10 0,2 10 0,2 0 7,4

S7 50 2,5 2 2,5 4 10 0,3 10 0,2 0 7,4

S8 50 2,5 2 2,5 4 10 0,4 10 0,2 0 7,4

S9 50 2,5 2 2,5 4 10 0,5 10 0,2 0 7,4

2.2.3.3. Thay đổi thời gian chiếu LED, nhiệt độ

Khảo sát quá trình hình thành các hạt nano bạc hình dạng khác nhau với

sự thay đổi của thời gian chiếu LED và nhiệt độ theo bảng sau:

30

Bảng 2.4: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=6,0

Thời gian Nhiệt Mẫu Mầm Độ pH Thể tích chiếu độ LED

M1 S1 6,0 20 (ml) 800C 0,5h

M2 S1 20 (ml) 800C 1h 6,0

M3 S1 20 (ml) 800C 1,5h 6,0

M4 S1 20 (ml) 800C 2h 6,0

M5 S1 20 (ml) 800C 2,5h 6,0

M6 S1 20 (ml) 800C 3h 6,0

M7 S1 20 (ml) 800C 3,5h 6,0

M8 S1 20 (ml) 800C 4h 6,0

M9 S1 20 (ml) 800C 5h 6,0

M10 S1 20 (ml) 800C 6h 6,0

M11 S1 20 (ml) 800C 7h 6,0

M12 S1 20 (ml) 800C 8h 6,0

M13 S1 20 (ml) 800C 9h 6,0

M14 S1 20 (ml) 800C 10h 6,0

M15 S1 20 (ml) 800C 12h 6,0

31

Bảng 2.5: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=7,4

Nhiệt Thời gian Mẫu Mầm Độ pH Thể tích độ chiếu LED

M16 S2 7,4 20 (ml) 800C 0,5h

M17 S2 7,4 20 (ml) 800C 1h

M18 S2 7,4 20 (ml) 800C 1,5h

M19 S2 7,4 20 (ml) 800C 2h

M20 S2 7,4 20 (ml) 800C 2,5h

M21 S2 7,4 20 (ml) 800C 3h

M22 S2 7,4 20 (ml) 800C 3,5h

M23 S2 7,4 20 (ml) 800C 4h

M24 S2 7,4 20 (ml) 800C 5h

M25 S2 7,4 20 (ml) 800C 6h

M26 S2 7,4 20 (ml) 800C 7h

M27 S2 7,4 20 (ml) 800C 8h

M28 S2 7,4 20 (ml) 800C 9h

M29 S2 7,4 20 (ml) 800C 10h

M30 S2 7,4 20 (ml) 800C 12h

32

Bảng 2.6: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=8,5

Nhiệt Thời gian Mẫu Mầm Độ pH Thể tích độ chiếu LED

M31 S3 8,5 20 (ml) 800C 0,5h

M32 S3 8,5 20 (ml) 800C 1h

M33 S3 8,5 20 (ml) 800C 1,5h

M34 S3 8,5 20 (ml) 800C 2h

M35 S3 8,5 20 (ml) 800C 2,5h

M36 S3 8,5 20 (ml) 800C 3h

M37 S3 8,5 20 (ml) 800C 3,5h

M38 S3 8,5 20 (ml) 800C 4h

M39 S3 8,5 20 (ml) 800C 5h

M40 S3 8,5 20 (ml) 800C 6h

M41 S3 8,5 20 (ml) 800C 7h

M42 S3 8,5 20 (ml) 800C 8h

M43 S3 8,5 20 (ml) 800C 9h

M44 S3 8,5 20 (ml) 800C 10h

M45 S3 8,5 20 (ml) 800C 12h

M46 S3 8,5 20 (ml) 800C 36h

M47 S3 8,5 20 (ml) 800C 76h

33

Bảng 2.7: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=9,4

Thời gian Nhiệt Mẫu Mầm Độ pH Thể tích chiếu độ LED

M48 S4 9,4 20 (ml) 800C 0,5h

M49 S4 9,4 20 (ml) 800C 1h

M50 S4 9,4 20 (ml) 800C 1,5h

M51 S4 9,4 20 (ml) 800C 2h

M52 S4 9,4 20 (ml) 800C 2,5h

M53 S4 9,4 20 (ml) 800C 3h

M54 S4 9,4 20 (ml) 800C 3,5h

M55 S4 9,4 20 (ml) 800C 4h

M56 S4 9,4 20 (ml) 800C 5h

M57 S4 9,4 20 (ml) 800C 6h

M58 S4 9,4 20 (ml) 800C 7h

M59 S4 9,4 20 (ml) 800C 8h

M60 S4 9,4 20 (ml) 800C 9h

M61 S4 9,4 20 (ml) 800C 10h

M62 S4 9,4 20 (ml) 800C 12h

34

Bảng 2.8: Thay đổi thời gian chiếu LED và thay đổi tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]

Tỷ lệ nồng độ Thể Thời gian Nhiệt Mẫu Mầm Độ pH [NaBH4] tích chiếu độ (ml) LED :[AgNO3]

M63 S5 7,4 20 400C 1h 5:1

M64 S5 20 400C 2h 7,4 5:1

M65 S5 20 400C 3h 7,4 5:1

M66 S5 20 400C 4h 7,4

5:1

M67 S6 7,4 20 400C 1h 5:2

M68 S6 20 400C 2h 7,4 5:2

M69 S6 20 400C 3h 7,4 5:2

M70 S6 20 400C 4h 7,4

5:2

M71 S7 20 400C 1h 5:3 7,4

M72 S7 20 400C 2h 7,4 5:3

M73 S7 20 400C 3h 7,4 5:3

M74 S7 20 400C 4h 7,4

5:3

M75 S8 20 400C 1h 5:4 7,4

M76 S8 20 400C 2h 7,4 5:4

M77 S8 20 400C 3h 7,4 5:4

M78 S8 20 400C 4h 7,4

5:4

M79 S9 20 400C 1h 5:5 7,4

M80 S9 20 400C 2h 7,4 5:5

M81 S9 20 400C 3h 7,4 5:5

M82 S9 20 400C 4h 7,4 5:5

35

2.3. Khảo sát tính kháng khuẩn của hạt keo nano bạc với khuẩn Escherichia coli (E. coli) và Salmonella

Các mẫu nano bạc chế tạo được ở trên đem thử nghiệm kháng khuẩn với

chủng vi khuẩn Gram âm-vi khuẩn E. coli và vi khuẩn Salmonella. Các thí

nghiệm được tiến hành trên đĩa Petri đã được khử trùng. Phương pháp đục lỗ

được sử dụng để xác định đường kính vô khuẩn bởi đây là phương pháp dễ thực

hiện và phù hợp với điều kiện trong phòng thí nghiệm. Các bước tiến hành thí

nghiệm:

Phương pháp đục lỗ được tiến hành trong box nuôi cấy:

3 mL môi trường nuôi dưỡng được đổ vào các đĩa Petri vô trùng (như một

lớp cơ bản). Lấy 15 μL dịch huyền phù của chủng vi khuẩn để thử nghiệm có số

lượng khoảng 79 tế bào nhỏ trên bề mặt của môi trường của đĩa và trải đều trên

bề mặt đến khi khô bằng que trang thủy tinh vô trùng.

Hình 2.3. Thử nghiệm diệt khuẩn E. coli và Salmonella bằng hạt nano bạc.

2.4. Các phương pháp khảo sát đặc trưng của vật liệu

2.4.1. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

TEM là một thiết bị hữu ích trong việc nghiên cứu hình dạng, kích thước

thực và sự phân bố của các hạt nano thông qua việc chụp ảnh các hạt nano.

Nguyên tắc hoạt động của TEM là nhờ vào sự truyền qua mẫu (rất mỏng)

của một chùm điện tử. Khi chùm điện tử truyền qua mẫu, tương tác với mẫu và

một ảnh được tạo ra từ tương tác đó. Ảnh được khuếch đại nhờ các thấu kính điện

tử và hội tụ trên một thiết bị thu ảnh như màn huỳnh quang, phim quang học, hay

36

có thể ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số. Độ tương phản trên ảnh TEM chủ

yếu phụ thuộc vào khả năng tán xạ điện tử của vật liệu.

Các ảnh TEM nhận được trên thiết bị JEM1010 (JEOL) của Viện Vệ sinh

Dịch tễ Trung ương. Các mẫu chụp TEM được chuẩn bị bằng cách nhỏ dung dịch

chứa các hạt nano bạc lên một lưới đồng phủ carbon và sau đó để bay hơi tự nhiên.

Các lưới đồng đã chuẩn bị được sấy khô trong chân không khoảng một giờ trước

khi đo.

Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua.

2.4.2. Nhiễu xạ tia X (XRD)

Phương pháp nhiễu xạ tia X được sử dụng rất phổ biến để xác định, phân

tích cấu trúc tinh thể và khảo sát độ sạch pha của vật liệu. XRD là hiện tượng

chùm tia X bị nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của vật rắn do tính tuần hoàn của cấu

trúc tinh thể. Khi chiếu chùm tia X vào tinh thể thì các nguyên tử trở thành tâm

phát sóng thứ cấp. Do sự giao thoa của các sóng thứ cấp, biên độ của các sóng

đồng pha sẽ được tăng cường trong khi đó các sóng ngược pha sẽ triệt tiêu nhau,

tạo nên ảnh nhiễu xạ với các đỉnh cực đại và cực tiểu. Điều kiện nhiễu xạ được

xác định từ phương trình Bragg (Hình 2.5):

(2.1)

37

Trong đó d là khoảng cách giữa các mặt phẳng mạng tinh thể, n= 1,2,3…

là số bậc phản xạ, là góc tới và là bước sóng của tia X.

Giản đồ XRD của các mẫu chế tạo được thực hiện trên hệ nhiễu xạ kế tia X

sử dụng nhiễu xạ kế D5000 (Siemens) với nguồn tia X là Cu Kα có bước sóng

1,5406 Å, có khả năng phân giải 0,010 với thời gian đếm xung tùy chọn được đặt

tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Hình 2.5. Minh họa về mặt hình học của định luật nhiễu xạ Bragg.

Các hạt nano bạc trong luận văn được chế tạo bằng phương pháp hóa học

trong nước, vì thế để đo XRD của các hạt nano này thì ta cần chuyển chúng thành

dạng bột. Các hạt nano Ag sẽ được ly tâm làm sạch, sau đó được lấy ra sấy khô

và được ép chặt trên đế thủy tinh. Nói chung, tín hiệu XRD của NC là yếu, vì vậy

khi đo cần một tốc độ quét chậm.

2.4.3. Phổ hấp thụ

Tất cả các hợp chất hoá học đều tương tác với bức xạ điện từ và làm giảm

cường độ của chùm bức xạ [9]. Phổ hấp thụ dựa trên việc đo độ giảm của cường

độ bức xạ đi qua mẫu cần phân tích là một lĩnh vực quan trọng của hoá học phân

tích. Dải điện từ được sử dụng để phân tích thường dùng có bước sóng nằm trong

vùng khả kiến và tử ngoại (UV – Vis = ultraviolet visible).

Khi ánh sáng truyền qua mẫu, một phần bị phản xạ, một phần bị truyền qua

và một phần bị tán xạ, hấp thụ trong mẫu. Đo tỉ số cường độ ánh sáng truyền qua,

phản xạ so với ánh sáng tới, tương ứng ta có thể xác định được độ truyền qua (T),

phản xạ (R) và suy ra độ hấp thụ (A): A + T + R =1. Với vật liệu kim loại, phổ

hấp thụ luôn xuất hiện đỉnh cộng hưởng plasma đặc trưng .

38

Hình 2.6 trình bày sơ đồ của phép đo phổ hấp thụ với mẫu dung dịch và

mẫu truyền qua nói chung. Ánh sáng từ đèn được chiếu trực tiếp vào mẫu, ánh

sáng truyền qua mẫu được đưa qua một bộ chọn bước sóng trước khi được khuếch

đại rồi đưa ra máy phân tích. Sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng truyền qua vào

bước sóng sẽ được ghi lại và chúng ta thu được phổ truyền qua của mẫu.

Hình 2.6. Sơ đồ hệ đo phổ hấp thụ tử ngoại và khả kiến.

Nguồn bức xạ thường được dùng là đèn hiđrô, đèn đơtri, đèn thuỷ ngân…

Máy đơn sắc có thành phần chính là lăng kính hoặc cách tử nhiễu xạ có tác dụng

tạo ra dải sóng hẹp, gần như đơn sắc. Máy phân tích có tác dụng đổi tín hiệu quang

thành tín hiệu điện và hiển thị thông tin lên màn hình máy tính.

Cường độ của chùm bức xạ sau khi đi qua dung dịch tuân theo định luật

Beer – LamBert: I = I0. exp(-klC), do đó mật độ quang (cường độ hấp thụ) A =

lg(I0/I) tỉ lệ thuận với nồng độ dung dịch và bề dày lớp dung dịch mà chùm bức

xạ đi qua.

Hình 2.7. Mô tả định luật Lambert-Beer.

Đầu tiên chuẩn bị mẫu trắng (blank) là nước cất.

Mẫu nghiên cứu được hòa tan trong dung môi tạo dung dịch có nồng độ

thích hợp.

Chọn chế độ cần đo (đo dải sóng từ 200 nm tới 800 nm)

Cho mẫu trắng vào cuvet cho vào buồng mẫu của máy để đo blank chuẩn

máy. Sau đó cho dung dịch mẫu đã chuẩn bị vào một cuvet khác cho vào máy để

39

đo. Trên máy sẽ cho ta kết quả phổ đồ của phổ tử ngoại – khả kiến của mẫu nghiên

cứu.

Hình 2.8. Sơ đồ hệ đo hấp thụ quang UV-Vis.

Phổ hấp thụ của các mẫu trong luận văn được đo trên thiết bị UV-Vis hai

chùm tia Jasco V530 tại Khoa Môi Trường và Trái Đất-Trường Đại học Khoa học –Đại

học Thái Nguyên. Thiết bị này cho phép đo phổ từ 200nm đến 1100nm.

40

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Phổ hấp thụ của hạt nano bạc (AgNPs)

Để khảo sát tính chất quang của các hạt AgNPs sau khi chế tạo, phương

pháp phổ hấp thụ UV-Vis được lựa chọn. Như trong Chương 2 đã trình bày, các

đĩa nano bạc dạng tam giác được chế tạo 2 giai đoạn, gồm giai đoạn tạo mầm và

giai đoạn phát triển mầm dưới sự kích thích của LED xanh lá. Từ kết quả đo phổ

hấp thụ của AgNPs trong Hình 3.1 cho thấy, đối với các mầm nano chỉ có duy

nhất một đỉnh plasmon ở bước sóng 401 nm. Điều này chứng tỏ dung dịch hạt

mầm có dạng cầu và kích thước nhỏ (khoảng 8-10 nm) và dung dịch chứa mầm

AgNPs có mầu vàng nhạt (như ảnh TEM và ảnh chụp được đính kèm trong hình).

Các đường mầu đỏ và mầu xanh dương là phổ hấp thụ plasmon của các AgNPs

sau khi chiếu LED 2h và 5h tương ứng. Quan sát trên hình thấy rằng, cả hai phổ

này đều xuất hiện thêm hai đỉnh hấp thụ tại 332 nm (đối với mẫu LED_2h và

LED_5h), đỉnh 401 nm (đối với mẫu LED_2h), đỉnh hấp thụ 661 nm (đối với mẫu

LED_5h), đỉnh 645 nm (đối với mẫu LED_2h) và đỉnh 817 nm (đối với mẫu

LED_5h).

Hình 3.1. Phổ hấp thụ plasmon của các hạt AgNPs sau khi được chế tạo bằng

phương pháp cảm quang dưới sự kích thích của LED (mẫu có pH=9,4) gồm:

mầm, hạt AgNPs sau khi chiếu LED 2h và 5h.

41

Kết quả phổ hấp thụ này chứng tỏ, sau khi chiếu LED được 2h và 5h thì

hình dạng của các hạt AgNPs bị thay đổi so với mầm ban đầu (dạng cầu). Các

mẫu này sau khi được đo bởi kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) thấy rằng có

các hạt đĩa nano bạc dạng tam giác và dạng tam giác cụt ở góc. Hiện tượng quan

sát được phù hợp với một số đã công bố trong vài năm gần đây [23]–[26] . Dung

dịch chứa hai mẫu này có mầu xanh lá và xanh lục đậm tương ứng (ảnh đính kèm

trong hình). Kết quả của sự xuất hiện phổ hấp thụ này chỉ ra rằng: ở cùng một

công suất LED chiếu các hạt AgNPs có số bậc đối xứng giảm khi số đỉnh phổ hấp

thụ tăng [24]. Điều này được giải thích rằng: trong quá trình chế tạo mầm, citrate

đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển và ổn định của nano bạc. Khi chiếu

sáng bằng LED, các hạt mầm AgNPs hấp thụ ánh sáng tạo ra dao động plasmon

bề mặt kích thích phản ứng hóa học của citrate. Từ đó dẫn đến các phân tử citrate

trên bề mặt hạt nano bạc bị oxi hóa này thành acetonedicarboxylate và nhường lại

2 điện tử trên bề mặt hạt Ag mầm. Các ion Ag+ sẽ bị khử trên bề mặt của các hạt

Ag mầm. Do đó, hạt mầm sẽ được phát triển có kích thước lớn hơn. Khi có năng

lượng photon chiếu đến, phản ứng bắt đầu diễn ra, các hạt mầm hình cầu hấp thụ

ánh sáng đẳng hướng tạo nên các dao động plasmon lưỡng cực. Nếu tiếp tục chiếu

sáng, khi đó ánh sáng kích thích sẽ ưu tiên kích thích plasmon dao động lưỡng

cực dọc. Dao động lưỡng cực dọc ưu tiên phát triển theo những góc. Do đó, các

hạt hình cầu phát triển dị hướng dẫn đến sự hình thành các dạng nano đĩa tam

giác. Khi đó trên phổ hấp thụ sẽ xuất hiện nhiều hơn 1 đỉnh hấp thụ plasmon. Đỉnh

phổ có cường độ thấp ở bước sóng 332 nm là đặc trưng cho hấp thụ bề dày của

đĩa. Trên Hình 3.1, các chế độ kích thích plasmon tương ứng cho mỗi đỉnh hấp

thụ của dung dịch cũng được thể hiện rõ. Ba đỉnh đặc trưng tương ứng với các

chế độ kích thích plasmon khác nhau của các nano hình tam giác [24]. Hai đỉnh

phổ nằm ở 332 nm và 645 nm đối với mẫu LED_2h là do cộng hưởng tứ cực ngoài

mặt phẳng và cộng hưởng lưỡng cực trong mặt phẳng, tương ứng. Đỉnh ở bước

sóng 400 nm là kết quả của sự hình thành các hạt nano dị hướng và nó được gán

cho sự cộng hưởng tứ cực mặt phẳng trong của các đĩa nano. Ba chế độ kích thích

plasmon này phù hợp với cấu trúc của hình tam giác dạng đĩa được thể hiện trong

42

hình ảnh TEM quan sát được (Hình 3.2). Cũng trong mẫu này, khi tăng thời gian

chiếu LED thì cực đại hấp thụ ở 401 nm có xu hướng giảm cường độ và đỉnh phổ

hấp thụ plasmon ở bước sóng 645 nm tăng lên. Điều này chứng tỏ kích thước hạt

nano tăng và sự hình thành hạt nano dạng tam giác càng rõ dệt. Hiện tượng này

còn được quan sát rõ ràng hơn đối với mẫu đó nhưng thời gian chiếu LED dài hơn

(5h). Đường phổ hấp thụ mầu xanh lục cho thấy rõ đỉnh phổ dịch hẳn về phía sóng

dài. Cực đại hấp thụ plasmon ở bước sóng 645 nm bị biến mất hoàn toàn thay vào

đó là cực đại hấp thụ ở 661 nm, và đỉnh phổ thứ ba dịch đến 817 nm. Đây là bước

sóng nằm trong vùng hồng ngoại gần, nó có tính chất quang nhiệt rất cao và có

thể dùng để nghiên cứu hiệu quang nhiệt trong liệu pháp nhiệt trong y-sinh. Khi

quan sát dưới ảnh TEM tương ứng thì cho thấy các đĩa nano bạc dạng tam giác bị

cụt 3 góc (ảnh TEM được thêm vào trong Hình 3.1). Từ kết quả đo đạc và quan

sát này cho thấy thời gian chiếu LED có ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành kích

thước và hình dạng của hạt AgNPs. Bằng cách điều khiển thời gian chiếu có thể

tạo ra được các hạt nano bạc có phổ hấp thụ như mong muốn.

3.2. Hình thái và kích thước hạt

Để xác định hình thái và kích thước của các AgNPs sau chế tạo, một số

mẫu được đo bởi TEM. Đối với các mẫu mầm sau khi chế tạo có dạng tựa cầu,

đơn phân tán và có kích thước khá đồng đều. Điều này cũng đã được thể hiện trên

Hình 3.1 về phổ hấp thụ plasmon. Điều này chứng tỏ sau phản ứng tạo khử Ag+

thành Ag0, các hạt nano được bọc bởi một lớp citrate. Lớp này đóng vai trò rất tốt

làm tác nhân ổn định. Hình 3.2 biểu diễn hình ảnh của các hạt nano bạc mầm và

đĩa nano dạng tam giác chụp bởi TEM. Hình 3.2 a và b là ảnh TEM của các mầm

AgNPs với tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:1, và 100 µl TSC (2,5 mM) với

các độ phóng đại khác nhau. Hình 3.2 d là phân bố kích thước hạt của các AgNPs

sau khi tạo mầm tương ứng với hình b. Từ phân bố này cho thấy, các mầm dạng

tựa cầu có kích thước tập trung khoảng 10-15 nm. Khi chiếu LED (λ~532 nm) với

công suất 0,51 mW/cm2 trong 2h, các mầm phát triển thành các dạng đĩa tam giác.

Theo như công bố của nhóm Q. Zhang và các cộng sự 2011 [27], các hạt nano bạc

được hình thành trong giai đoạn đầu bởi vì các ion citrate có thể gắn kết ưu tiên

43

với các mặt (111), do đó hạt nhân bạc có dạng tấm và có độ ổn định tương đối

cao. Một khả năng khác là sự kết hợp giữa hạt gây ra bởi sự kích thích của ánh

sáng [25]. Khi ánh sáng chiếu xạ trên hạt bạc, trường điện từ (EM) cục bộ mạnh

bao quanh các hạt có thể gây ra sự kết dính của hạt. Một khi sự kết hợp chính

được hình thành, trường EM trong mặt phẳng đặc biệt, sẽ mạnh hơn hướng vuông

góc do sự tương tác giữa SPR lưỡng cực và ánh sáng, sẽ gây ra sự tăng trưởng hai

chiều, do đó tạo ra các cấu trúc nano dạng tấm phẳng. Trên Hình 3.2 c và e cho

thấy ảnh chụp TEM của các đĩa dẹt AgNPs dạng tam giác với độ phóng đại khác

nhau. Kích thước của các cạnh đĩa thay đổi theo thời gian chiếu LED và nó phụ

thuộc vào một số tham số công nghệ chế tạo mẫu. Một số đĩa AgNPs có cạnh dài

nhất 41 nm (dùng phần mềm ImageJ để đo kích thước). Quan sát trên Hình 3.2 e

thấy rằng, xuất hiện một số đĩa AgNPs tam giác mất góc, điều này có thể giải

thích thích là: đối với các đĩa nhận được trực tiếp năng lượng photon chiếu trực

tiếp trong thời gian dài và bởi các dao động lưỡng cực dọc đủ lớn và có bước sóng

dao động plasmon lớn hơn bước sóng kích thích thì quá trình phát triển đĩa tam

giác bị chậm lại. Điều này là do năng lượng photon không còn kích thích kích

thích dao động lưỡng cực dọc nữa. Do đó, nếu tiếp tục nhận được năng lượng tới

thì ánh sáng kích thích dao động tứ cực trên mặt phẳng đĩa làm cho kích thích đĩa

lớn hơn trong khi quá trình phát triển chóp rất chậm dẫn đến sự hình thành các đĩa

tam giác cụt (Hình 3.2f). Trên thực tế rất khó có thể quan sát đầy đủ các khía cạnh

của đĩa nano AgNPs vì chúng luôn có xu hướng tựu sắp xếp chồng lấn lên nhau

trong khi chuẩn bị mẫu đo TEM.

44

Hình 3.2. Hình thái kích thước hạt AgNPs được chế tạo bằng phương pháp cảm

quang dưới chiếu sáng đèn LED trong 2h. (a), (b) - Ảnh TEM của các hạt

AgNPs mầm ở các độ phóng đại khác nhau. (d) – là phân bố mật độ kích thước

hạt của hình (b). (c)- Ảnh TEM của các hạt đĩa AgNPs dạng tam giác. (f)- Ảnh

TEM phóng to của 2 đĩa AgNPs dạng tam giác.

45

3.3. Phân tích cấu trúc

Để xác định cấu trúc tinh thể của các AgNPs sau chế tạo được đo phổ nhiễu

xạ tia X tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Kết quả Hình 3.3 xác nhận rằng,

mẫu mầm (đường mầu đỏ) chế tạo được ([NaBH4]:[AgNO3]=5:1, và 100 µl TSC

(2,5 mM) ) có cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC), có các mặt tinh thể (111),

(200), (220) và (311) tương ứng với các đỉnh nhiễu xạ ở các góc 2 theta: 37,93;

44,23; 65,07 và 76,97. Điều này chứng tỏ hạt nano chế tạo được là nano bạc [28].

Đường mầu đen trên Hình 3.3 là phổ nhiễu xạ tia X của đĩa nano tại mặt (220) và

(311) bị dịch đến vị trí góc 63,98o và 77,29o tương ứng, thay vì ở vị trí góc 2 theta

65,07o và 76,7o như trong trường hợp mầm. Tuy nhiên, nó vẫn thuộc dạng cấu

trúc lập phương tâm mặt (được so sánh với thẻ pdf số 04-0783). Điều này có thể

được giải thích là khi các hạt mầm nhận được photon chiếu tới, chúng hấp thụ

năng lượng này để ưu tiên phát triển hạt theo các hướng (111) và còn một phần

năng lượng chuyển thành nhiệt dao động của mạng tinh thể làm méo mạng dẫn

đến hai mặt (220) và (311) bị dịch đi so với mầm (dạng cầu).

Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu AgNPs với [NaBH4]:[AgNO3]=5:1,

và 100 µl TSC (2,5 mM). Đường mầu đỏ là thể hiện của mầm và đường mầu đen

là của đĩa nano dạng tam giác sau khi chiếu LED trong 2h.

3.4. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến chất lượng mẫu

Trong thực tế, để điều khiển kích thước và hình dạng AgNPs thì cần điều

chỉnh các tham số chế tạo mẫu. Tuy nhiên, trong phương pháp cảm quang để tạo

46

ra các AgNPs có kích thước mong muốn thì nó phụ thuộc và rất nhiều các tham

số về công nghệ chế tạo. Do đó, trong khuôn khổ của luận văn này, chúng tôi chỉ

khảo sát được một số tham số cơ bản nhất ảnh hưởng lên kết quả mẫu chế tạo

được. Các tham số ảnh hưởng được trình bày chi tiết trong các phần dưới đây.

3.4.1. Thời gian chiếu LED

Như trên phần phổ hấp thụ (Hình 3.1) đã trình bày, khi thời gian chiếu LED

tăng làm xuất hiện các dao động của tứ cực ưu tiên dẫn đến hạt mầm AgNPs phát

triển dị hướng và tạo thành các đĩa nano dẹt dạng tam giác. Trên cơ sở lý thuyết

này, để khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiếu LED lên sự phát triển của các hạt

AgNPs, chúng tôi lựa chọn phương pháp phổ hấp thụ plasmon để nghiên cứu.

Hình 3.4 cho thấy sự phụ thuộc của phổ hấp thụ plasmon vào thời gian chiếu LED

(công suất 0,51 mW/cm2) ở pH=8,5. Trên Hình 3.4 a cho thấy có sự xuất hiện

thêm các đỉnh phổ hấp thụ plasmon khi được chiếu LED so với mẫu mầm không

được chiếu (chỉ có một đỉnh). Ở vị trí đỉnh phổ 404 nm cho thấy, cường độ hấp

thụ của 2 mẫu 0,5h và 1h chiếu LED tăng lên so với mầm. Điều này chứng tỏ sự

hình thành các hạt dạng mầm vẫn được diễn ra dưới kích thích của photon, đồng

thời cũng hình thành thêm các hạt AgNPs dạng đĩa (hoặc tựa cầu) vì trên phổ có

xuất hiện thêm một đỉnh plasmon (nhú nhỏ) ở bước sóng 331 nm và đỉnh thứ 3 ở

602,4 nm và 619 nm (xem bảng 3.1). Đây là một hiện tượng mới được phát hiện

trong đề tài này so với các công bố trước [29]. Tuy nhiên, đối với các mẫu có thời

gian chiếu LED dài hơn (từ 1,5h đến 5h) thì cường độ hấp thụ plasmon ở 404 nm

có xu hướng giảm đều theo thời gian phản ứng. Quan sát này cho thấy, các AgNPs

dạng cầu chuyển sang dạng đĩa dẹt chậm theo quá trình phản ứng quang hóa. Kết

quả này phù hợp với công bố của Lee và cộng sự năm 2014. Ở vị trí đỉnh phổ thứ

3 (phía sóng dài) của các mẫu được chiếu LED đều có xu hướng dịch về phía sóng

dài và cường độ tăng hấp thụ tăng (thể hiện chi tiết trong Hình 3.4 b và c và Bảng

3.1). Điều này chứng tỏ, sự hình thành các hạt nano bạc dạng đĩa dẹt càng được

tăng cường, kích thước tăng và hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Mie. Trong khi

đó, vị trí đỉnh phổ thứ nhất (331 nm) không thay đổi và có cường độ tăng nhẹ.

47

Điều này là do bề dày của đĩa tăng theo thời gian chiếu sáng hay thời gian kích

thích dao động tứ cực tăng.

Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian chiếu LED (công suất 0,51 mW/cm2) lên sự

phát triển của mẫu AgNPs có pH=8,5. (a)- Phổ hấp thụ của mầm và của 11 mẫu

khi tăng dần thời gian chiếu LED (0,5h; 1h; 1,5h; 2h; 2,5h; 3h; 3,5h; 4h; 5h;

36h và 76h). (b)- Vị trí các đỉnh phổ cực đại thay đổi theo thời gian chiếu LED.

(c) – Phần phóng to của vị trí các cực đại phổ hấp thụ plasmon phụ thuộc vào

thời gian chiếu LED trong khoảng 0-5h. (d)- Ảnh chụp kỹ thuật số mầu sắc của

các dung dịch chứa các AgNPs theo thời gian chiếu LED.

Đặc biệt hơn, đối với hai mẫu được chiếu LED thời gian 36h và 76h thì

đỉnh phổ ở vị trí 404 nm bị mất hoàn toàn. Thay vào đó, chúng xuất hiện thêm

đỉnh phổ hấp thụ plasmon ở bước sóng 834 và 835 nm. Đây chính là sự hình thành

của các đĩa dẹt dạng tam giác cụt như đã trình bày ở phần trên. Trong thời gian

chiếu dài này thì các dao động của các tứ cực tăng mạnh và kích thước của các

đĩa cũng tăng. Quan sát trên hình 3.4 b và c cho thấy rõ sự dịch đỉnh của các mẫu

48

này. Hình 3.4 d là ảnh chụp kỹ thuật số của các mẫu sau khi chiếu sáng đến 5h.

Theo thời gian chiếu sáng, màu sắc của dung dịch chứa các hạt AgNPs thay đổi

tương ứng. Khi thời gian chiếu dài thì mầu xanh lục đậm hơn. Hiện tượng này

được giải thích theo lý thuyết Mie và Gans về mầu sắc của các hạt nano kim loại

quý phụ thuộc vào kích thước và hình dạng hạt.

Bảng 3.1: Cực đại hấp thụ plasmon của mầm và của các hạt nano bạc được

chiếu LED theo thời gian

Mẫu Mầm Mẫu được chiếu LED

Thời gian

0h

0,5h

1 h

1,5h

2h

2,5h

3h

3,5h

4h

5h

36h

chiếu LED

76h

331

331

331

331

331

331

331

331

331

331

λmax1 (nm)

331

404,5

404,5

404,5

404,5

404,5

404,5

404,5

404,5

404,5

404,5

λmax2 (nm)

602,4

619,7

620,6

635

639

649

656

658

665

679

λmax3 (nm)

683

805

835

λmax4 (nm)

834

3.4.2. Ảnh hưởng của độ pH

Tham số thứ 2 có ảnh hưởng đến sự hình thành các AgNPs là độ pH của

môi trường chứa hạt. Cách thay đổi pH của môi trường chứa hạt được điều khiển

ngay từ khi tạo mầm và được trình bày trong Chương 2.

Hình 3.5. Phổ hấp thụ của các mẫu mầm với các độ pH khác nhau

(pH=6; 7,4; 8,5; 9,4).

49

Để nghiên cứu ảnh hưởng của độ pH, phương pháp phổ hấp thụ plasmon

được lựa chọn để phân tích tính chất quang của các hạt AgNPs. Hình 3.5 thể hiện

phổ hấp thụ plasmon của các mầm ở các pH khác nhau: pH=6; 7,4; 8,5; 9,4. Chúng

ta thấy rằng, vị trí cực đại hấp thụ đối với 4 mẫu ứng với các pH khác nhau đều ở

bước sóng khoảng 402 nm. Riêng mẫu với pH=6 có cực đại hấp thụ dịch về sóng

ngắn hơn (398 nm), chứng tỏ rằng các hạt nano mầm được tạo thành có kích thước

nhỏ hơn so với 3 mầm còn lại.

Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH lên phổ hấp thụ plasmon của các AgNPs. (a)-

pH=6; (b)-pH=7,4; (c)-pH=8,5 và (d)-pH=9,4.

Giai đoạn tiếp theo, các mầm này được phát triển thành hạt có dạng tam

giác nhờ chiếu sáng của đèn LED với cùng điều kiện (công suất, nhiệt độ). Các

kết quả khảo sát được trình bày trong Hình 3.6 và Hình 3.7 về phổ hấp thụ

plasmon. Hình 3.6 là phổ hấp thụ của các dung dịch hạt AgNPs ở các pH =6; 7,4;

8,5 và 9,4 thay đổi theo thời gian chiếu. Đối với các mẫu pH=6 và pH=7,4 cho

50

thấy rằng khi thời gian chiếu LED tăng đến 3h thì đỉnh phổ thứ 3 (ứng với dao

động của tứ cực) ở bước sóng 652 nm dịch về phía sóng dài, sau đó tiếp tục chiếu

đến 14,5h thì cực đại hấp thụ này lại dịch về phía sóng ngắn hơn đồng thời hình

thành thêm cực đại hấp thụ ở 980 nm. Đây chính là thời gian mà các tam giác cụt

góc được hình thành và đã được phân tích trong phần trên.

Đối với các mẫu có pH =8,5 và pH=9,4 hiện tượng phát triển hạt khi mầm

được chiếu sáng diễn ra giống nhau. Các cực đại plasmon ở cùng sóng dài đều có

xu hướng dịch đỏ và xuất hiện thêm đỉnh phổ hấp thụ mới ở vùng hồng ngoại gần

khi thời gian chiếu LED đến 5h và lâu hơn.

Trên Hình 3.7 biểu diễn sự ảnh hưởng của pH lên mẫu thông qua nghiên

cứu phổ hấp thụ plasmon ở các thời gian chiếu LED 1h; 2h; 4h và 5h. Đối với thời

gian chiếu LED là 1h và 2h các mẫu có pH=9 cho cường độ hấp thụ mạnh ở bước

sóng 403 nm và cường độ phía sóng ài thấp hơn so với các mẫu pH khác còn lại.

Các mẫu có pH=6 và pH=7,4 thì cường độ đỉnh phổ ở sóng dài lớn hơn. Điều này

chứng tỏ sự hình thành các hạt nano dạng đĩa ở pH thấp hơn sẽ nhanh hơn ở môi

trường pH cao. Tuy nhiên, khi chiếu sáng dài hơn đến 4h và 5h trở lên thì các mẫu

có pH=6 và pH=7,4 có sự hình thành đỉnh phía sóng dài nhanh và đây cũng chính

là sự hình thành các dạng tam giác cụt. Kết quả quan sát này còn chứng tỏ rằng,

khi thời gian chiếu sáng dài với độ pH thấp thì các dao động tứ cực được ưu tiên

mạnh hơn và chiếm ưu thế. Như vậy, qua nghiên cứu sự thay đổi phổ hấp thụ

plasmon lên các mẫu có độ pH khác nhau cho thấy có sự ảnh hưởng rõ dệt lên sự

hình thành các hạt nano bạc dị dướng. Đâu cũng là một tham số quan trọng cần

nghiên cứu chi tiết hơn. Đối với các hạt nano kim loại nói chung và nano bạc nói

riêng thì môi trường chứa hạt nano có ảnh hưởng mạnh lên tính chất quang của

hạt. Do đó, qua nghiên cứu này cho thấy độ pH của môi trường đã đóng góp sự

ảnh hưởng đáng kể lên sự hình thành các cấu trúc nano bạc dị hướng.

51

Hình 3.7. So sánh phổ hấp thụ plasmon của các mẫu có pH khác nhau ứng với

thời gian chiếu sáng khác nhau. (a)- 1h; (b)- 2h; (c)- 4h và (d)-5h.

3.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử NaBH4

Trong phần này, luận văn sẽ trình bày sự ảnh hưởng của nồng độ chất khử

NaBH4 lên sự tạo thành mầm. Các tỷ lệ [NaBH4]:[AgNO3] được chọn nghiên cứu

là: 5:1; 5:2; :5:3; 5:4 và 5:5. Sở dĩ cần thiết phải nghiên cứu nồng độ chất khử vì

khi nồng chất khử tăng thì tăng khả năng tạo thành Ag0, điều đó dẫn tới kích thước

của hạt AgNPs sẽ thành đổi. Trong giới hạn của luận văn này, đề tài sẽ dùng phổ

hấp thụ plasmon để khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaBH4 lên sự hình thành

các hạt nano mầm. Từ đó ảnh hưởng lên sự hình thành các hạt nano đĩa dạng tam

giác. Hình 3.8 là phổ hấp thụ plasmon của các mẫu mầm với các tỷ lệ nồng độ

[NaBH4]:[AgNO3] khác nhau. Kết quả trên Hình 3.8 cho thấy rằng, đối với các

mẫu có tỷ lệ [NaBH4]:[AgNO3]=5:1 và 5:2 có độ hấp thụ cao nhất (có OD~1) cực

đại hấp thụ ở 401 nm, chứng có các hạt mầm có dạng cầu và kích thước khá đồng

đều. Tuy nhiên, đối với các mẫu mầm có tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:3;

52

5:4 và 5:5 có cực đại hấp thụ dịch về phía sóng dài hơn và có độ bán rộng phổ lớn

hơn. Điều này chứng tỏ các hạt mầm được tạo thành có kích thước lớn hơn. Kết

quả này có thể được giải thích là: khi lượng ion bạc tăng thì lượng chất khử cần

thiết để khử Ag+ thành Ag0 nhỏ hơn khi lượng AgNO3 giảm. Do đó, các hạt AgNPs

mầm được tạo thành có kích thước lớn hơn.

Hình 3.8. Phổ hấp thụ của các hạt AgNPs mầm với các tỷ lệ [NaBH4]:[AgNO3]

thay đổi: 5:1; 5:2; 5:3; 5:4 và 5:5.

Tiếp đến, các mầm này được chiếu sáng theo thời gian chiếu khác nhau và

kết quả được khảo sát bằng phổ hấp thụ plasmon trên Hình 3.9. Hình 3.9 thể hiện

phổ hấp thụ plasmon của các mẫu với các tỷ lệ nồng độ khác nhau với các thời

gian chiếu sáng có cùng công suất LED là 1h; 2h 3h và 4h. Quan sát phổ hấp thụ

plasmon cho thấy, đối với mẫu được chiếu LED trong thời gian 1h hầu hết vị trí

đỉnh phổ ở bước sóng 401 nm không có sự thay đổi. Cường độ phổ giảm dần khi

tăng nòng độ Ag+. Riêng đối với mẫu có tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:5

trong thời gian này đã bắt đầu có sự hình thành đỉnh phổ thứ 2 ở bước sóng 550

nm, chứng tỏ có sự hình thành cấu trúc nano bạc dị hướng trong khi các mẫu còn

lại vẫn có dạng tựa cầu. Nếu tiếp tục chiếu sáng, các mẫu này nhận được năng

lượng photon chiếu tới càng tăng thì sự hình thành các hạt nano dị hướng tăng

theo và đỉnh phổ ở phía sóng dài dần xuất hiện (quan sát trên Hình 3.9b) và mầu

sắc dung dịch biến đổi tương ứng. Quan sát phổ hấp thụ trên Hình 3.9c và 3.9d

cho thấy kết quả nhận được tương tự. Riêng mẫu có tỷ lệ nồng độ

53

[NaBH4]:[AgNO3]=5:5 theo thời gian chiếu sáng luôn có tốc độ hình hành cấu

trúc dị hướng lớn nhất so với các mẫu còn lại. Do đó, ở tỷ lệ nồng độ này nên

được dùng để chế tạo các hạt nano bạc có hình dạng khác nhau.

Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử lên phổ hấp thụ plasmon của các

AgNPs ở các thời gian chiếu LED khác nhau. (a)- 1h; (b)- 2h; (c)- 3h và (d)-4h.

3.5. Thử nghiệm về tính kháng khuẩn

Như trên đã trình bày mục tiêu của đề tài đặt ra là chế tạo các hạt nano bạc

để nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn, do đó các mẫu sau khi chế tạo được thử

nghiệm hoạt tính kháng khuẩn đối với một số loại khuẩn. Kết quả cho thấy, chỉ

có các AgNPs mầm là có hoạt tính kháng khuẩn đối với chủng khuẩn Salmonella

và E. coli trong khi các đĩa nano bạc dạng tam giác thì không có hoạt tính. Các

hạt keo mầm AgNPs đã ức chế một vùng rộng đối với chủng vi khuẩn Salmonella

gây bệnh ở nồng độ thử nghiệm 100μl/giếng. Vùng kháng khuẩn của các mẫu với

các nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:4 và [NaBH4]:[AgNO3]=5:5 lần lượt là 21 mm

54

và 22 mm, trong khi đối với khuẩn E. coli vùng kháng khuẩn chưa được rõ ràng

hoàn toàn. Với khuẩn E. coli kết quả cho thấy vùng kháng khuẩn cho 2 nồng đồng

này tương ứng là 11 mm và 10 mm. Điều đó chứng tỏ các mầm AgNPs đã sản

sinh được các ion Ag+ hấp phụ trên bề mặt của hạt nano do đó mà ức chế được vi

khuẩn. Bên cạnh đó, kết quả này cũng đã được đối chứng với kháng sinh penicillin

(0.862 mg/giếng) có độ rộng vùng ức chế tương ứng 45 mm. Tuy đề tài này chưa

tìm thấy hoạt tính kháng khuẩn của các đĩa nano bạc, nhưng chắc chắn rằng với

các hạt nano kim loại có các góc cạnh như dạng đĩa tam giác sẽ cho nhiều ứng

dụng khác. Đặc biệt là trong tăng trưởng tán xạ Raman bề mặt (SERS). Để nghiên

cứu ứng dụng này cần có nhiều thời gian hơn, vậy nên đây cũng là một hướng

nghiên cứu tiếp theo của đề tài này.

Hình 3.10. Thử kháng khuẩn của các mầm AgNPs đối với vi khuẩn Salmonella

và khuẩn E. coli. (a) - mẫu mầm AgNPs với tỷ lệ nồng độ

[NaBH4]:[AgNO3]=5:4 và [NaBH4]:[AgNO3]=5:5, KS là kháng sinh penicillin

làm đối chứng. (b) – Mẫu mầm AgNPs với tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:4

và [NaBH4]:[AgNO3]=5:5.

55

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

 KẾT LUẬN

Luận văn đã tập trung vào chế tạo các hạt keo nano bạc dạng cầu và các

dạng khác nhau; đã nghiên cứu các tính chất quang của chúng và thử nghiệm hoạt

tính kháng khuẩn Salmonella và E. coli. Đề tài đã đạt được một số kết quả mới và

lý thú, cụ thể:

- Chế tạo thành công các hạt nano bạc dạng cầu có kích thước chủ yếu

khoảng 14 nm. Đây cũng là hạt nano để làm mầm và phát triển thành dạng nano

khác (đĩa tam giác, đĩa tam giác cụt, lục giác,..).

- Khảo sát các tính chất quang của các hạt nano bạc chế tạo được. Kết quả

cho thấy, phổ hấp thụ plasmon đối với các hạt nano dạng đĩa có xuất hiện 3 cực

đại trong khi các hạt AgNPs dạng cầu chỉ có 1 cực đại. Đây là do sự dao động của

các lưỡng cực của trường điện từ và tứ cực tương ứng. Các kết quả từ phổ hấp thụ

plasmon cho các nano bạc có hình dạng khác nhau thu được phù hợp với lý thuyết

Mie và lý thuyết Gans.

- Cấu trúc của các đĩa nano bạc được chế tạo bằng phương pháp chiếu ánh

sáng LED không thay đổi so với mẫu nano bạc dạng cầu (mầm), tuy nhiên cũng

có sự biến đổi ở góc 2 theta tương ứng với hai mặt (220) và (311). Đây có thể là

hiện tượng méo mạng do ảnh hưởng của nhiệt sinh ra bởi sự hấp thụ photon của

đèn LED dẫn đến làm biến dạng dao động mạng tinh thể.

- Đã khảo sát các tham số công nghệ ảnh hưởng lên chất lượng mẫu. Từ đó

khảo sát các tính chất quang tương ứng.

- Đã thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của các hạt AgNPs sau khi chế tạo.

Kết quả cho thấy chỉ có các hạt AgNPs mầm mới có hoạt tính kháng khuẩn đối

với chủng khuẩn Salmonella và E. coli. Đây cũng là mục tiêu đặt ra của đề tài.

 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

56

Tuy các đĩa tam giác nano bạc chưa có hoạt tính kháng khuẩn, nhưng nó

chứa đựng rất nhiều tính chất quang lý thú và các khả năng ứng dụng. Do đó,

hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài có thể là:

- Nghiên cứu chi tiết và có hệ thống về công nghệ chế tạo các hạt nano bạc

đa hình dạng. Từ đó tìm ra các tham số công nghệ tối ưu để chế tạo được các

AgNPs có kích thước và hình dạng mong muốn

- Nghiên cứu các khả năng ứng dụng của các AgNPs dạng đĩa dẹt, nhất là

ứng dụng trong tăng trưởng tán xạ Raman bề mặt, hay hiệu ứng quang nhiệt,..

57

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] N. Dagalakis, J. Flink, P. Stasikelis, J. F. Burke, and I. V Yannas, “Design

of an artificial skin. 3. Control of pore structure ,” J. Biomed. Mater. Res., vol.

14, no. 4, pp. 511–528, 1980.

[2]

Kenneth J. Klabunde, “Nanoscale Materials in Chemistry“, 2001, pp. 121

[3] P. V. Tiến, “Tính chất quang của các hạt nano vàng dùng trong đánh dấu

sinh học” Khoá luận tốt nghiệp vật lí kỹ thuật, 2007.

[4] Sondi I. and Salopek-Sondi B. (2004) "Silver nanoparticles as

antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative

bacteria," Journal of Colloid and Interface Science ,Vol. 275, pp. 177-182.

[5] Krutyakov. Y. A., A. A. Kudrinskiy, A. Y. Olenin, and G. V

Lisichkin (2008) "Synthesis and properties of silver nanoparticles: advances

and prospects". Russ. Chem. Rev., 77 (3), pp. 233–257.

[6] Agnihotri. S., S. Mukherji, and S. Mukherji (2014) "Size-

controlled silver nanoparticles synthesized over the range 5–100 nm using the

same protocol and their antibacterial efficacy." RSC Adv., 4 (8), pp. 3974–

3983.

[7] Đỗ Thị Xuân Thu, Nguyễn Thị Ngọc Thùy, Cao Văn Dư (2009)

"Tổng hợp nanocomposite Ag/PVA bằng phương pháp khử hóa học." Báo cáo

nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Lạc Hồng Lạc Hồng.

[8] Campion. A. and P. Kambhampati (1998) "Surface-enhanced Raman scattering. Chem." Soc. Rev, 27, pp. 241–250.

[9] N. L. Pacioni, C. D. Borsarelli, V. Rey, and A. V. Veglia, “Synthetic

Routes for the Preparation of Silver Nanoparticles A Mechanistic Perspective,”

in Silver Nanoparticle Applications, 2015.

[10] Y. C. Lu and K. S. Chou, "A simple and effective route for the synthesis

of nano-silver colloidal dispersions," Journal of the Chinese Institute of

Chemical Engineers, 2008, 39, 673-678.

58

[11] Y. Badr and M. A. Mahmoud, "Enhancement of the optical propertied

of poly vinyl alcohol by doping with silver nanopartic", J. Appl. Polym. Sci.,

2006, 99, 3608-3614.

[12] B. Taneja, B. Ayyub, and R. Chandra, "Size dependence of the optical

spectrum in nanocrystalline silver", Physical Review B, 2002, 65, 1-6.

[13] H. Jiang, "Variable frequency microwave synthesis of silver nanoparticles", J. Nanopart. Res., 2006, 8, 117-124.

[14] D. K. Lee and Y. S. Kang, "Synthesis of silver nanocrystallites by a new

thermal decomposition method and their characterization", ETRI Journal, 2004,

26 (3), 252-256.

[15] Can Xue, Gabriella S. Me´traux, Jill E. Millstone, and Chad A.

Mirkin, “Mechanistic Study of Photomediated Triangular

SilverNanoprismGrowth”, Chem. Soc. , 2008 , 130 (26), pp.8337-8344.

[16] Mathieu Maillard, Pinray Huang,and Louis Brus, “Silver Nanodisk

Growth by SurfacePlasmon Enhanced Photoreduction ofAdsorbed

[Ag+]”, AmericanChemicalSociety, Published on Web 10/03/2003.

[17] Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty (2009), Vi sinh vật học, Nhà xuất bản giáo dục.

[18] Dhermendra K. Tiwari1, J. Behari, P. Sen (2008), "Time and dose-

dependent antimicrobial potential of Ag nanoparticles synthesized by top-down

approach"; CURRENT SCIENCE 95 No. (5), tr 647 – 655.

[19] Nelson Durán, Priscyla D. Marcato, Roseli De Conti, Oswaldo L. Alves, Fabio T. M. Costa, Marcelo Brocchi (2010), "Potential use of Silver Nanoparticles on pathogenic bacteria, their toxicity and possible mechanisms of action"; J. Braz. Chem. Soc. 21, No. (6), tr 949-959.

[20] Pavel Dibrov, Judith Dzioba, Khoosheh K. Gosink, Claudia C. Hase (2002), "Chemiosmotic Mechanism of Antimicrobial Activity of Ag+ in Vibrio cholerae"; Antimicrobial Agents and Chemotherapy 46 No.8, tr 2668 – 2670.

59

[21] A. T. Le et al., “Synthesis of oleic acid-stabilized silver nanoparticles

and analysis of their antibacterial activity,” Mater. Sci. Eng. C, no. 30 (6), pp.

910–916, 2010.

[22] Z. Xiu, Q. Zhang, H. L. Puppala, V. L. Colvin, and P. J. J. Alvarez,

“Negligible particle-specific antibacterial activity of silver nanoparticles,” Nano

letters. pp. 4271–4275, 2012.

[23] N. A. Bakar, J. G. Shapter, M. M. Salleh, and A. A. Umar, “Self-Assembly

of High Density of Triangular Silver Nanoplate Films Promoted by 3-

Aminopropyltrimethoxysilane,” pp. 209–221, 2015.

[24] R. Jin, Y. C. Cao, E. Hao, G. S. Metraux, G. C. Schatz, and C. A. Mirkin,

“Controlling Anisotripic Nanoparticle Growth Through Plasmon Excitation,”

Nature, vol. 425, no. 4, pp. 487–490, 2003.

[25] Z. Yi et al., “Convenient synthesis of silver nanoplates with adjustable

size through seed mediated growth approach,” Trans. Nonferrous Met. Soc.

China (English Ed., vol. 22, no. 4, pp. 865–872, 2012.

[26] X. Zheng, Y. Peng, J. R. Lombardi, and X. Cui, “Photochemical growth

of silver nanoparticles with mixed-light irradiation,” Colloid Polym. Sci., pp.

911–916, 2016.

[27] Q. Zhang, N. Li, J. Goebl, Z. Lu, and Y. Yin, “A systematic study of the

synthesis of silver nanoplates: Is citrate a ‘magic’ reagent?,” J. Am. Chem.

Soc., vol. 133, no. 46, pp. 18931–18939, 2011.

[28] P. Raveendran, J. Fu, and S. L. Wallen, “Completely ‘Green’ Synthesis

and Stabilization of Metal Nanoparticles,” J. Am. Chem. Soc., vol. 125, no. 46,

pp. 13940–13941, 2003.

[29] S. W. Lee et al., “Effect of temperature on the growth of silver

nanoparticles using plasmon-mediated method under the irradiation of green

LEDs,” Materials (Basel)., vol. 7, no. 12, pp. 7781–7798, 2014.

60