Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Chế tạo và nghiên cứu quá trình hấp thụ Plasmon của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn Escherichia coli

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

Hà Duy Hiền

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

PLASMON CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM

ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN ESCHERICHIA COLI

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

Thái Nguyên - 2018

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

Hà Duy Hiền

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

PLASMON CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM

ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN ESCHERICHIA COLI

Chuyên ngành: Quang học

Mã số: 8840110

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Xuân Hòa

Thái Nguyên - 2018

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Vũ Xuân Hòa –

người thày đã hướng dẫn, định hướng, hỗ trợ cho em trong suốt quá trình thực

hiện luận văn.

Xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm và tập thể các thầy cô khoa Vật lý

và Công nghệ, trường Đại học Khoa học – Đại học Thái nguyên, trong suốt hai

năm qua đã truyền thụ cho em những kiến thức quý báu để em hoàn thành luận

văn.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, chia

sẻ và giúp đỡ tôi thực hiện tốt luận văn này.

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2018

Học viên

Hà Duy Hiền

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... i

MỤC LỤC ....................................................................................................................... ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ..................................................................... iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ......................................................................................... v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................................ viii

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

Chương 1. TỔNG QUAN................................................................................................ 3

1.1. Hạt keo nano bạc .................................................................................................. 3

1.1.1. Giới thiệu về hạt keo nano bạc ..................................................................... 3

1.1.2. Hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt ..................................................... 4

1.2. Các phương pháp chế tạo hạt keo nano bạc ......................................................... 9

1.2.1. Phương pháp từ dưới lên (bottom-up) .......................................................... 9

1.2.2. Phương pháp quang .................................................................................... 10

1.3. Tính kháng khuẩn của hạt keo nano bạc ............................................................ 15

1.3.1. Cơ chế kháng khuẩn của hạt keo nano bạc ................................................. 15

1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng diệt khuẩn của keo nano bạc .............. 17

1.3.3. Ảnh hưởng của hạt keo nano bạc đến sức khỏe con người ........................ 18

1.4. Ứng dụng của hạt keo nano bạc ......................................................................... 18

1.5. Khái quát về vi khuẩn ........................................................................................ 20

1.5.1. Khái niệm chung về vi khuẩn ..................................................................... 21

1.5.2. Vi khuẩn Gram âm “Escherichia coli” ....................................................... 21

Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC ..................................... 22

2.1. Trang thiết bị, vật liệu và hóa chất sử dụng ....................................................... 22

2.1.1. Các dụng cụ, thiết bị nghiên cứu ................................................................ 22

2.1.2. Các hoá chất sử dụng .................................................................................. 22

2.2. Chế tạo các hạt keo nano bạc dạng cầu .............................................................. 22

2.2.1. Phương pháp khử hóa học sử dụng citrate .................................................. 22

2.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mẫu .................................. 24

2.3. Chế tạo các hạt nano bạc dạng đĩa bằng cảm quang dùng LED ........................ 26

2.3.1. Quy trình ..................................................................................................... 26

2.3.2. Ảnh hưởng của lượng TSC lên các đĩa AgNPs .......................................... 27

MỤC LỤC

2.4. Khảo sát tính kháng khuẩn của hạt keo nano bạc với khuẩn E.coli ................... 27

2.5. Các phương pháp khảo sát ................................................................................. 28

2.5.1. Phổ hấp thụ UV-Vis .................................................................................... 28

2.5.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscope −TEM) .. 30

2.5.3 Phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X ........................................................ 32

2.5.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại .............................................................................. 33

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................... 36

3.1. Kết quả chế tạo các hạt keo nano bạc dạng cầu ................................................. 36

3.1.1. Phổ hấp thụ ................................................................................................. 36

3.1.2. Hình thái và kích thước hạt ......................................................................... 37

3.1.3. Phân tích cấu trúc ........................................................................................ 37

3.1.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mẫu .................................. 39

3.2. Kết quả chế tạo các hạt nano bạc dạng đĩa dẹt ................................................... 42

3.2.1. Phổ hấp thụ ................................................................................................. 42

3.2.2. Kích thước và hình dạng ............................................................................. 45

3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ TSC lên tính chất quang của hạt keo nano bạc ... 46

3.3. Tính ổn định của hạt keo nano bạc .................................................................... 50

3.4. Thí nghiệm khả năng diệt khuẩn Escherichia coli ............................................. 51

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .............................................. 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 54

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ..................................................... 59

iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

STT Ký hiệu Tên đầy đủ Tên tiếng Việt

1 AgNPs Sliver nanoparicles Nano bạc

2 SPR Surface Plasmon Resonace Cộng hưởng Plasmon bề mặt

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

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

Fourrier Transformation FTIR Phổ hồng ngoại 5 InfraRed

E. coli Escherichia coli Vi khuẩn đại tràng 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Sự tạo thành dao động Plasmon bề mặt [14] ........................................ 4

Hình 1.2. Sự phụ thuộc phổ hấp thụ plasmon bề mặt vào kích thước của thanh

nano vàng với các tỷ lệ tương quan: , [16] ................................... 8

Hình 1.3. Sơ đồ chế tạo hạt nano Ag bằng phương pháp ăn mòn laser .............. 10

Hình 1.4. Cấu trúc hóa học của citrate ................................................................ 11

Hình 1.5. Phổ hấp thụ của dung dịch tiền chất Ag trước và sau khi thêm NaBH4 . 12

Hình 1.6. Phổ hấp thụ của dung dịch hỗn hợp gồm AgNO3, citrate và BSPP ... 12

Hình 1.7. Mô hình oxy hóa citrate theo đề xuất của Redmond, Wu và Brus ..... 13

Hình 1.8. Sơ đồ quá trình phát triển nano Ag dạng đĩa tam giác từ Ag dạng cầu ...... 14

Hình 1.9. Một số hình dạng tiêu biểu của quá trình chuyển đổi hình thái học

theo Ref.. .................................................................................................. 14

Hình 1.10. Tác động của ion bạc lên vi khuẩn .................................................... 15

Hình 1.11. Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn ............... 15

Hình 1.12. Ion bạc liên kết với các base của DNA ............................................ 16

Hình 1.13. Các hạt nano tương tác với tế bào vi khuẩn bằng lực bám hút tĩnh điện

và phá vỡ cấu trúc màng...................................................................................... 16

Hình 1.14. Cơ chế diệt khuẩn của hạt keo nano bạc ........................................... 17

Hình 1.15. Một vài sản phẩm chứa hạt keo nano bạc ......................................... 19

Hình 1.16. Hình dạng của vi khuẩn E.coli quan sát dưới kính hiển vi .............. 21

Hình 2.1. Hình minh họa cơ chế phát triển mầm tạo thành các AgNPs bằng

phương pháp khử citrate. ..................................................................................... 23

Hình 2.2. a) Thí nghiệm chế tạo hạt nano bạc. ................................................... 23

b) Dung dịch hạt nano bạc sau khi chế tạo ......................................... 23

Hình 2.3. Sơ đồ chế tạo mầm Ag ........................................................................ 26

Hình 2.4. Phát triển mầm bằng đèn LED với mật độ công suất 0,51 mW/cm2 .. 27

Hình 2.5. Hình ảnh đĩa Petri được đục lỗ để làm thí nghiệm thử kháng khuẩn . 28

Hình 2.6. Biểu diễn định luật Lamber-Beer ........................................................ 29

Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý của hệ đo hấp thụ UV-Vis hai chùm tia ................... 29

Hình 2.8. Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử truyền qua ......................................... 31

Hình 2.9. Kính hiển vi điện tử truyền qua-TEM tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung

ương ............................................................................................................. 32

Hình 2.10. Giản đồ minh họa về mặt hình học của định luật Bragg ................... 33

Hình 3.1. Phổ hấp thụ của hạt keo nano bạc có kích thước ~40 nm được tổng hợp

bằng phương pháp khử citrate ............................................................................. 36

Hình 3.2. a) Ảnh TEM của các hạt keo AgNPs; ................................................. 37

b) Xác suất phân bố kích thước hạt tương ứng ................................... 37

Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu AgNPs với [TSC]/[AgNO3] = 5:1 .. 38

Hình 3.4. Phổ FTIR của các AgNPs với tỷ lệ [TSC]/[AgNO3] = 5:1 ................ 38

sau khi được tổng hợp ......................................................................................... 38

Hình 3.5. (a)- Phổ hấp thụ UV-vis của hạt keo nano bạc với tỷ lệ molTSC/AgNO3 khác

nhau. ................................................................................................................. 40

(b)-Cường độ đỉnh phổ hấp thụ plasmon như một hàm của tỷ lệ mol

TSC/AgNO3. ....................................................................................... 40

Hình 3.6. Dung dịch keo hạt nano bạc phụ thuộc vào thời gian phản ứng: ....... 41

(a)-Phổ hấp thụ UV-vis của AgNPs của 7 mẫu theo thời gian. .......... 41

(b)-Ảnh chụp dung dịch keo hạt nano bạc tương ứng. ....................... 41

(c)-Độ hấp thụ phụ thuộc vào thời gian phản ứng tương ứng (a). ...... 41

Hình 3.7. Dung dịch hạt nano bạc phụ thuộc vào độ pH của môi trường: ......... 41

(a)-Phổ hấp thụ UV-vis của các hạt nano bạc ứng với các giá trị pH khác

nhau. .................................................................................................... 41

(b)-Các cường độ hấp thụ cực đại tương ứng (a). ............................... 41

Hình 3.8. Đặc trưng quang của các AgNPs (với [NaBH4]/[AgNO3] =5:4, 2,5 ml

TSC 2,5 mM) sau khi được chế tạo bằng phương pháp quang hóa. ................... 44

(a)- Phổ hấp thụ của các hạt AgNPs dạng mầm và các dạng tam giác

sau khi chiếu LED (thời gian chiếu 1 h, 2 h, 3 h, 4h). ........................ 44

(b)- Ảnh chụp dung dịch bạc sau khi hoàn thiện quy trình chế tạo .... 44

của các mẫu tương ứng với Hình a. .................................................... 44

Hình 3.9. Giải thích cơ chế hình thành phổ hấp thụ của của các nano đĩa bạc dạng

tam giác ............................................................................................................... 44

Hình 3.10. Ảnh TEM của các hạt nano bạc sau khi chế tạo. .............................. 46

(a)-các mầm nano bạc. ...................................................................... 46

(b)-phân bố kích thước hạt tương ứng với ảnh a. ............................. 46

chế tạo bằng cách chiếu LED. .......................................................... 46

Hình 3.11. Tính chất quang của các mầm AgNPs với lượng TSC thay đổi. ...... 47

(a)-Phổ hấp thụ plasmon của các mầm AgNPs với lượng chất TSC lần

lượt 50, 100, 500, 1000, 2500 và 4000 µl. ........................................ 47

(b)- Ảnh chụp dung dịch chứa AgNPs mầm tương ứng với các ...... 47

mẫu hình a. ........................................................................................ 47

Hình 3.12. Tính chất quang của các hạt AgNPs phát triển theo thời gian với các

lượng TSC khác nhau. ......................................................................................... 49

(a), (b), (c) và (d) là phổ hấp thụ plasmon của các AgNPs ứng với các

thời gian chiếu LED là 1, 2, 3 và 4h. ................................................ 49

(e), (f), (g) và (h) là ảnh chụp kỹ thuật số các dung dịch chứa các

AgNPs theo các thời gian 1, 2, 3 và 4h tương ứng thay đổi lượng TSC

trong hình a, b, c và d. ....................................................................... 49

Hình 3.13. Phổ hấp thụ plasmon về sự ổn định của các hạt keo nano bạc

[TSC]/[AgNO3]=5:1 sau 2, 12, 21, 23, 30 và 43 ngày ........................................ 50

Hình 3.14. Kết quả hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs được tổng hợp bằng tác

nhân khử citrate chống lại vi khuẩn E.coli. Vùng kháng khuẩn của các mẫu T3,

vii

T4 và T5 lần lượt là 13 mm, 11 mm và 9 mm. ................................................... 51

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Sự liên quan đến kích thước và số nguyên tử trên bề mặt .................... 3

Bảng 2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ TSC/AgNO3 đến quá trình tổng hợp các

hạt keo nano bạc .................................................................................................. 24

Bảng 2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tổng hợp các hạt keo

nano bạc ............................................................................................................... 25

Bảng 2.3. Các điều kiện thực nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của pH ........... 25

viii

Bảng 2.4. Bảng số liệu thay đổi lượng TSC lên sự tạo thành mầm .................... 27

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây việc nghiên cứu hạt nano rất được quan tâm bởi

những tính chất đặc biệt và khả năng ứng dụng của nó [1-4]. Trong số các loại hạt

nano được nghiên cứu, ứng dụng thì hạt keo nano bạc đã gây được sự chú ý đặc

biệt bởi tính chất quang và khả năng kháng khuẩn vượt trội [5]. Trên thế giới,

nano bạc đã được nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng trong rất nhiều các sản phẩm

gần gũi với đời sống như: tẩm trên băng cứu thương, phủ lên các loại sợi vải, sử

dụng để chống nhiễm khuẩn nước sinh hoạt, các đồ dùng cho trẻ em và những

năm gần đây đã có nhiều ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp [6]... Ở Việt Nam,

việc nghiên cứu, chế tạo vật liệu nano nói chung, nano bạc nói riêng vẫn còn khá

mới mẻ và mới được tiến hành trong thời gian gần đây.

Tính chất quang của nano bạc phụ thuộc mạnh vào hình dạng và kích thước

do sự cộng hưởng và tán xạ Plasmon bề mặt [7,8]. Phổ hấp thụ trải rộng từ tử

ngoài gần đến vùng hồng ngoại, điều này cho nhiều ứng dụng lý thú trong y-sinh

học như hiện ảnh, tăng trưởng tán xạ Raman bề mặt, hiệu ứng quang nhiệt, làm

các cảm biến sinh học [9],..Ngoài ra, việc sử dụng tính chất cộng hưởng Plasmon

bề mặt như cảm biến sinh học còn để giám sát, cung cấp các thông tin về các quá

trình sinh học hay nó còn hứa hẹn các kết quả vô cùng đặc biệt về tương tác các

phân tử sinh học [10]. Hiện nay có nhiều nhóm trên thế giới đang nghiên cứu

nhiều về khả năng ứng dụng của hạt nano bạc như: kháng khuẩn, khử độc [11].

Tuy nhiên, việc nghiên cứu đầy đủ quá trình hấp thụ của các hạt nano bạc ở các

kích thước và hình dạng khác nhau vẫn còn thiếu, các cơ chế vật lý vẫn chưa được

lý giải thấu đáo. Vì vậy việc thực hiện đề tài “Chế tạo và nghiên cứu quá trình

hấp thụ Plasmon của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn

Escherichia coli” là cần thiết hiện nay. Thành công của đề tài sẽ bổ sung vào kho

kiến thức về tính chất quang của nano bạc nói chung và phổ hấp thụ cộng hưởng

Plasmon nói riêng. Từ nghiên cứu quá trình hấp thụ có thể tìm ra được “cửa sổ”

quang học lý thú hứa hẹn cho nhiều ứng dụng khác trong y sinh học.

Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu quá trình hấp thụ cộng hưởng Plasmon của các hạt nano bạc

dạng cầu và hình dạng khác nhau, từ đó thử nghiệm trong diệt khuẩn E.coli.

Phạm vi nghiên cứu

Chế tạo và nghiên cứu quá trình hấp thụ cộng hưởng Plasmon của các hạt

nano bạc dạng cầu, đĩa dẹt dạng tam giác.

Phương pháp nghiên cứu

Chủ yếu nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm.

- Sử dụng lý thuyết Mie và Gans để giải thích cơ chế hấp thụ Plasmon của

các hạt kim loại nhỏ

- Sử dụng phương pháp hóa ướt để chế tạo hạt nano bạc bằng Sodium citrate

và sodium borohydride như là tác nhân khử. Phương pháp cảm quang dùng đèn

LED để chế tạo các hạt nano đĩa dẹt dạng tam giác.

- Các phương pháp phổ hấp thụ cộng hưởng và tán xạ Plasmon bề mặt, phổ

hồng ngoại để nghiên cứu các tính chất quang của hạt nano bạc

- Phương pháp đo SEM và TEM để xác định kích thước và hình thái hạt

nano

- Phổ XRD được sử dụng để nghiên cấu trúc pha của tinh thể bạc.

Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu trên các hạt nano bạc dạng cầu, đĩa dẹt dạng tam giác.

- Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn E.coli.

Nội dung nghiên cứu

- Chế tạo các hạt nano bạc dạng cầu, đĩa dẹt dạng tam giác

- Nghiên cứu quá trình hấp thụ của các hạt nano bạc chế tạo được

- Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của các hạt nano bạc đối với khuẩn E.coli.

Báo cáo luận văn được trình bày trong 3 chương không kể phần mở đầu và

kết luận:

Chương 1. Tổng quan về các hạt keo nano bạc, các phương pháp chế tạo

và các tính chất của keo nano và các khả năng ứng dụng của nó.

Chương 2. Trình bày về thực nghiệm chế tạo mẫu. Các phương pháp khảo

sát đo đạc.

Chương 3. Trình bày về các kết quả và thảo luận các kết quả đạt được.

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1. Hạt keo nano bạc

1.1.1. Giới thiệu về hạt keo nano bạc

Hạt keo nano bạc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm [12]. Trong khi thường

được miêu tả là "bạc", một số chứa một lượng lớn oxit bạc do tỷ lệ lớn các nguyên

tử bạc từ bề mặt đến khối lượng lớn. Rất nhiều hình dạng của các hạt nano có thể

được xây dựng tùy thuộc vào ứng dụng. Thường được sử dụng là các hạt nano bạc

hình cầu nhưng các viên kim cương, hình bát giác và tấm mỏng cũng rất phổ biến

[12].

Diện tích bề mặt cực lớn của chúng cho phép phối hợp một số lượng lớn

các phối tử. Các tính chất của các hạt nano bạc áp dụng cho các phương pháp điều

trị của con người đang được điều tra trong các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

và động vật, đánh giá tiềm năng hiệu quả, độc tính và chi phí.

− Cấu hình electron của bạc: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1

− Bán kính nguyên tử Ag: 0.288 nm.

− Bán kính ion bạc: 0.23 nm.

Bảng 1.1. Sự liên quan đến kích thước và số nguyên tử trên bề mặt

Đường kính hạt nano Tỉ số nguyên tử ở trên Số nguyên tử bề mặt (%) (nm)

10 20 30.104

5 40 4.103

2 80 2,5.102

1 90 30

Hạt keo nano bạc thuộc hình dạng nano không chiều, có diện tích bề mặt

riêng rất lớn, có những đặc tính độc đáo sau [13]:

- Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ tia hồng ngoại

đi xa, chống tĩnh.

- Không có hại cho sức khỏe con người với liều lượng tương đối cao,

không có phụ gia hóa chất.

- Có khả năng phân tán ổn định trong các loại dung môi khác nhau (trong

các dung môi phân cực như: nước và trong các dung môi không phân cực như:

benzene, toluene).

- Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dưới tác dụng của ánh sáng và

các tác nhân oxy hóa khử thông thường.

- Chi phí cho quá trình sản xuất thấp.

- Ổn định ở nhiệt độ cao.

1.1.2. Hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt

Cộng hưởng Plasmon bề mặt (SPR) là sự kích thích tập thể đồng thời của

tất cả các điện tử “tự do” trong vùng dẫn tới một dao động đồng pha như Hình

1.1.

Hình 1.1. Sự tạo thành dao động Plasmon bề mặt [14]

Đối với các hạt có kích thước nhỏ, hiệu ứng SPR không lớn do hấp thụ không

mạnh. Đối với các hạt to hơn có kích thước vài chục nano mét, khi kích thước của

chúng còn nhỏ so với bước sóng ánh sáng thì ánh sáng nhìn thấy có thể kích thích

được SPR. Đối với cùng những hạt đó, năng lượng của Plasmon khối rất lớn (6-9

eV) [14, 15]. Rõ ràng rằng, bề mặt các hạt nano đóng vai trò rất quan trọng trong

việc quan sát SPR vì nó thay đổi các điều kiện biên cho khả năng phân cực của kim

loại và do đó dịch tần số cộng hưởng về tần số quang học. Trong nghĩa đó, hấp thụ

Plasmon bề mặt là một hiệu ứng của các hạt nhỏ (hoặc màng mỏng) nhưng chắc

chắn không phải là hiệu ứng kích thước lượng tử.

Hình 1.1 minh họa sự tạo thành của dao động Plasmon bề mặt. Điện trường

của sóng ánh sáng tới tạo nên phân cực của các điện tử dẫn (điện tử tự do) đối với

lõi ion nặng của một hạt nano cầu. Sự chênh lệch điện tích thực tế ở các biên của

hạt nano về phần của chúng hoạt động như: lực hồi phục (restoring force). Bằng

cách đó, một dao động lưỡng cực của các điện tử với chu kỳ T đã được tạo nên.

Hiệu ứng Plasmon bề mặt được giải thích bởi các lí thuyết của Mie và Gans.

a) Lý thuyết Mie

Đầu thế kỉ XX, Gustav Mie nghiên cứu tính chất của các hạt chất keo trong

dung dịch dạng lỏng để mô tả tính chất quang và điện của chúng. Ông đã phát

triển lí thuyết có khả năng mô tả toán học sự tán xạ ánh sáng tới của các hạt dạng

cầu nhúng trong một môi trường liên tục bằng cách giải phương trình Maxwell

khi cho sóng điện từ tương tác với một quả cầu nhỏ, có hằng số điện môi phụ

thuộc tần số tương tự vật liệu khối.

Theo các tính toán của Mie, chỉ có dao động lưỡng cực là ảnh hưởng đáng

kể tới thiết diện tắt dần Cext (kích thước hạt nano rất nhỏ so với bước sóng ánh

sáng tới: 2r < max/10). Thiết diện này được tính theo công thức:

(1.1)

Từ lí thuyết này, ta cũng tính được thiết diện tán xạ Csca và thiết diện hấp

thụ Cabs với hạt cầu nhỏ:

(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.

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:

(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 khuyếch

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.

b) Lý thuyết Gans

Phổ hấp thụ SPR của các hạt vàng tách làm hai vùng khi các hạt trở nên dài

hơn về một trục. Tỷ lệ tương quan R ( ) là giá trị của trục dài (độ dài) chia

cho trục ngắn (độ rộng) của hạt hình trụ hoặc dạng que. Khi tỷ lệ tương quan tăng,

khoảng cách năng lượng giữa các đỉnh cộng hưởng của hai dải Plasmon tăng. 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 (AR) và trùng với SPR của chấm

nano (nano dots). 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 SPR dọc (Hình 1.2). Hình vẽ

1.2 chỉ ra phổ hấp thụ của hai thanh nano vàng với các tỷ lệ tương quan 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.

) y . t . v . đ ( ụ h t p ấ h ộ Đ

Bước sóng  (nm)

Hình 1.2. Sự phụ thuộc phổ hấp thụ Plasmon bề mặt vào kích thước của thanh

nano vàng với các tỷ lệ tương quan: , [16]

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 [17].

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)

(1.8)

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

(1.9)

1.2. Các phương pháp chế tạo hạt keo nano bạc

Có 2 phương pháp để điều chế hạt nano kim loại bạc: phương pháp từ dưới

lên và phương pháp từ trên xuống.

− Phương pháp từ dưới lên “bottom-up” là phương pháp tạo hạt nano từ

các nguyên tử hoặc ion kết hợp lại với nhau. Phương pháp từ trên xuống “top-

down” là phương pháp tạo các hạt nano từ vật liệu khối ban đầu.

− Đối với hạt keo nano bạc, thường được điều chế bằng phương pháp từ

dưới lên.

1.2.1. Phương pháp từ dưới lên (bottom-up)

Đối với hạt nano kim loại như: hạt nano vàng, bạc, bạch kim,... thì phương

pháp thường được áp dụng là phương pháp từ dưới lên. Nguyên tắc là khử các ion

kim loại như: Ag+, Au+ để tạo thành các nguyên tử Ag0 và Au0. Các nguyên tử sẽ

liên kết với nhau tạo ra hạt nano.

Trong phương pháp từ dưới lên có 3 phương pháp để chế tạo hạt keo nano

bạc là: phương pháp khử hóa học, phương pháp vật lý và phương pháp hóa lý.

Trong đó, phương pháp vật lý và phương pháp hóa lý bị hạn chế bởi thiết bị sử

dụng phức tạp, tiêu hao nhiều năng lượng, kích thước hạt lớn và không đồng đều.

Do vậy, tôi lựa chọn phương pháp khử hóa học được sử dụng rộng rãi hơn do lợi

thế về hiệu suất tổng hợp hạt nano, chi phí thấp, dễ thực hiện, kích thước hạt nhỏ,

đồng đều và ít rủi ro. Sẽ được trình bày dưới đây:

 Phương pháp khử hóa học:

Cách tiếp cận phổ biến nhất để tổng hợp các hạt nano bạc là sự khử hóa học

bởi các chất khử hữu cơ và vô cơ. Nói chung, các tác nhân khử khác nhau như:

natri citrat, ascorbate, Sodium Bohidrua (NaBH4), nguyên tố hydro, quá trình

polyol, chất thử Tollens, N-dimethylformamid (DMF) và copolyme poly

(ethylene glycol), tương ứng với từng loại tác nhân khử sẽ tạo ra cỡ hạt khác nhau.

Các tác nhân khử nói trên làm giảm ion bạc (Ag+) và dẫn tới sự hình thành bạc

kim loại (Ag0), sau đó là sự kết tụ thành các cụm oligomeric. Các nhóm này cuối

cùng dẫn đến sự hình thành các hạt bạc kim loại. Nguyên lý cơ bản của phương

pháp này được thể hiện:

Ag+ + X → Ag0 → AgNPs

Điều quan trọng là sử dụng các tác nhân bảo vệ để ổn định các hạt nano

phân tán trong quá trình chuẩn bị hạt nano kim loại và bảo vệ các hạt nano có thể

hấp thụ hoặc bám vào bề mặt các hạt nano, tránh sự tích tụ của chúng (Oliveira et

al. 200). Sự hiện diện của các chất hoạt động bề mặt chứa các nhóm chức năng

(ví dụ: thiol, amin, axit và rượu) có thể ổn định bề mặt và bảo vệ các hạt khỏi lắng

đọng, tích tụ hoặc mất đi tính chất bề mặt của chúng. Các hợp chất polyme như:

poly (vinyl alcohol), poly (vinylpyrolidone), poly (ethylene glycol), poly

(methacrylic acid), polymethylmethacrylate, chitosan, tinh bột,… đã được báo

cáo là các chất bảo vệ hiệu quả để ổn định các hạt nano.

Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng Sodium Bohidrua (NaBH4) làm chất

khử do NaBH4 đóng vai trò là tác nhân khử mạnh, quy trình thực hiện phù hợp

với điều kiện trong phòng thí nghiệm, phương pháp đơn giản, không đòi hỏi thiết

bị đắt tiền, ít rủi ro và chế tạo được hạt với kích thước nhỏ

1.2.2. Phương pháp quang

a) Phương pháp quang lí

Các hạt nano Ag được sản xuất bằng phương pháp ăn mòn laser trực tiếp

của miếng kim loại đặt trong dung dịch chứa chất hoạt động bề mặt với laser (xung

năng lượng rất cao) cỡ ns bắn ra. Sơ đồ chế tạo được mô tả bởi hình dưới đây, vật

liệu là một tấm bạc đặt trong dung dịch chứa chất hoạt hóa bề mặt.

Hình 1.3. Sơ đồ chế tạo hạt nano Ag bằng phương pháp ăn mòn laser

b) Phương pháp quang hóa

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

xảy ra dưới tác dụng của bức xạ. Chúng ta có thể gây phản ứng quang hóa bằng

tia X trong môi trường Triton X-100 (Octyl phenol Ethoxylate) hay còn gọi là

TX-100, nó không chỉ đóng vai trò chất tham gia phản ứng quang hóa mà còn

đóng vai trò chất ổn định nhằm tránh kết đám của hạt theo thời gian [18]. Quá trình đầu tiên là quá trình oxy hóa TX-100 gây ra bởi các gốc OH-/H+ sinh ra do quá trình quang phân nước tạo ra một rượu có tính khử mạnh, sau đó rượu này sẽ

khử các ion bạc thành bạc nguyên tử, do năng lượng liên kết giữa bạc nguyên tử

với chính nó và các ion lớn hơn với dung môi nên chúng kết lại tạo ra các hạt chứa

cả Ag và Ag+. Cứ như vậy các ion bị hút lên bề mặt của bạc và bị khử, làm cho

kích thước của hạt bạc ngày càng lớn lên.

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 TSC

(C6H5Na3O7.2H2O).

Hình 1.4. Cấu trúc hóa học của citrate

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 chứa carboxylate khác.

Do vậy, citrate đóng vai trò quyết định trong việc có hình thành dạng đĩa

nanoprisms hay không.

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 1.5). Phản ứng xảy ra theo phương trình:

AgNO3 + NaBH4  Ag + H2 + B2H6 + NaNO3

Hình 1.5. Phổ hấp thụ của dung dịch tiền chất Ag trước

và sau khi thêm NaBH4

Citrate có ba nhóm carboxylic chủ yếu, hai trong số 3 nhóm đó sẽ liên kết

với bề mặt bạc, để lại nhóm 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[19]. 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 405 nm. Dung dịch mầm

tạo thành ở dạng hình cầu và có màu vàng nhạt.

Hình 1.6. Phổ hấp thụ của dung dịch hỗn hợp gồm AgNO3, citrate và BSPP

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 1.6).[20]

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 oxy hóa Ag tạo ra Ag+ cung cấp cho quá trình phát triển hạt. Phản ứng xảy ra theo phương trình:

Ag0 + 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 oxy 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 1.7. Mô hình oxy 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

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 thícch 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 1.8. Sơ đồ quá trình phát triển nano Ag dạng đĩa tam giác

từ Ag dạng cầu [21]

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 1.9).

Ưu điểm của phương pháp cảm quang:

- Điều khiển phản ứng bằng ánh sáng.

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

Hình 1.9. Một số hình dạng tiêu biểu của quá trình chuyển đổi

hình thái học [22].

1.3. Tính kháng khuẩn của hạt keo nano bạc

1.3.1. Cơ chế kháng khuẩn của hạt keo nano bạc

Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các

ion Ag+. Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo

nên thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong

tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn. Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay

sau đó, khả năng hoặt động của vi khuẩn lại có thể được phục hồi. Do động vật

không có thành tế bào,vì vậy chúng ta không bị tổn thương khi tiếp xúc với các

ion này.

Hình 1.10. Tác động của ion bạc lên vi khuẩn

Có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn đáng chú ý được mô

tả như sau: sau khi Ag+ tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn gây

bệnh nó sẽ đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrin –SH của

phân tử enzym chuyển hóa oxy và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình

hô hấp của tế bào vi khuẩn [23].

Hình 1.11. Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn [23]

Ngoài ra, các ion bạc còn có khả năng liên kết với các base của DNA và

trung hòa điện tích của gốc phosphate do đó ngăn chặn quá trình sao chép DNA

[24].

Hình 1.12. Ion bạc liên kết với các base của DNA [24]

Xét trên góc độ sinh học các nhà nghiên cứu đều có một quan điểm thống

nhất rằng hạt keo nano nạc diệt khuẩn theo một trong những cơ chế sau:

− Một là: Nano bạc phá hủy chức năng hô hấp.

− Hai là: Nano bạc phá hủy chức năng của thành tế bào.

− Ba là: Nano bạc liên kết với DNA của tế bào vi sinh vật và ức chế chức

năng sao chép của chúng, kìm hãm chúng, không cho chúng phát triển mạnh.

Hiện nay có nhiều lý thuyết về cơ chế tác dụng diệt vi khuẩn của nano

bạc đã được đề xuất, trong đó lý thuyết hấp thụ được nhiều người chấp nhận hơn

cả. Bản chất của thuyết này là ở chỗ tế bào vi khuẩn bị vô hiệu hóa là do kết quả

của quá trình tương tác tĩnh điện giữa bề mặt mang điện tích âm của tế bào vi

khuẩn và ion Ag+ được hấp phụ lên đó, các ion này sau đó xâm nhập vào bên trong

tế bào vi khuẩn và vô hiệu hóa chúng.

Hình 1.13. Các hạt nano tương tác với tế bào vi khuẩn bằng lực bám hút tĩnh

điện và phá vỡ cấu trúc màng

Cho đến nay, những gì liên quan đến cơ chế tác động của hạt keo nano bạc

lên tế bào vi sinh vật (đơn bào), mới chỉ có một quan điểm được hầu hết các nhà

khoa học thừa nhận. Đó là khả năng diệt khuẩn của hạt keo nano bạc là kết quả

của quá trình biến đổi (giải phóng liên tục) các nguyên tử bạc kim loại trên bề mặt

hạt nano nạc thành các ion Ag+ tự do và các ion tự do này sau đó tác dụng lên vi

khuẩn và diệt khuẩn theo những cơ chế đã nói ở trên. Tuy nhiên, nếu dùng Ag+ thì

lại không có hiệu quả cao mà phải là hạt nano Ag, tức phân tử bạc. Có 4 cơ chế

diệt khuẩn của hạt keo AgNPs thể hiện bằng hình ảnh dưới đây:

Hình 1.14. Cơ chế diệt khuẩn của hạt keo nano bạc

- Cơ chế thứ nhất: Ức chế quá trình vận chuyển các ion Na+ và Сa2+ qua màng

tế bào, ngăn cản quá trình trao đổi chất (Hình A).

- Cơ chế thứ hai: Phá vỡ màng tế bào, oxy hóa nguyên sinh chất của tế bào

vi khuẩn, phá hủy nguyên sinh chất bởi oxy hòa tan trong nước với vai trò xúc tác

của bạc (Hình B).

- Cơ chế thứ ba: Tác động gián tiếp lên phân tử DNA bằng cách tăng số lượng

các gốc tự do làm giảm hoạt tính của các hợp chất chứa ôxy hoạt động, làm rối loạn

các quá trình ôxy hóa cũng như Phosphoryl hóa trong tế bào vi khuẩn (Hình C).

- Cơ chế thứ tư: vô hiệu hóa enzym có chứa các nhóm –SH và –COOH, phá

vỡ cân bằng áp suất thẩm thấu, hoặc tạo phức với axit nucleic dẫn đến làm thay

đổi cấu trúc DNA của tế bào vi sinh vật (tác động trực tiếp đến cấu trúc DNA

(Hình D).

1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng diệt khuẩn của keo nano bạc

Kích thước, hình dạng hạt, nồng độ và sự phân bố là các yếu tố ảnh hưởng

trực tiếp đến tính kháng khuẩn của hạt keo nano bạc.

Kích thước hạt keo nano bạc là yếu tố quan trọng quyết định khả năng diệt

khuẩn của chúng. Hạt keo nano bạc có kích thước càng nhỏ thì khả năng diệt

khuẩn của chúng càng mạnh, vì khi ở kích thước càng nhỏ thì tỉ số giữa diện tích

bề mặt và thể tích càng lớn và hạt cũng có thể dễ dàng tương tác với vi khuẩn hơn.

Tuy nhiên các hạt có kích thước nhỏ lại có khuynh hướng liên kết với nhau trong

quá trình lưu trữ tạo thành các hạt lớn hơn gây ảnh hưởng tới khả năng diệt khuẩn

và bảo quản keo nano bạc. Do đó trong quá trình chế tạo chúng ta phải tìm ra các

phương pháp vừa tạo ra hạt nano bạc có kích thước nhỏ vừa bền vững.

Các hạt nano có thể có rất nhiều hình dạng khác nhau như: hình que, hình

cầu, hình tam giác, … Và sự thể hiện của các hạt nano bạc với cùng nồng độ, sự

phân bố nhưng với các hình dạng khác nhau là không giống nhau. Các hạt nano

bạc có hình tam giác có tính kháng khuẩn cao hơn các hạt hình cầu và các hạt

nano que có tính kháng khuẩn thấp nhất.

Hạt nano bạc có nồng độ càng cao và sự phân bố đều thì khả năng diệt

khuẩn càng tốt. Tuy nhiên khi nồng độ quá cao, do năng lượng bề mặt hạt nano

lớn, nên các hạt keo nano bạc sẽ va chạm vào nhau và phá vỡ cấu trúc nano. Vì

vậy chúng ta cũng cần tìm nồng độ thích hợp để các hạt phân bố đồng đều và tránh

kết tủa.

1.3.3. Ảnh hưởng của hạt keo nano bạc đến sức khỏe con người

Nano bạc được đưa vào sử dụng với mục đích kháng khuẩn và ngăn ngừa

sự phát triển của vi khuẩn. Điều đó nói lên mối quan hệ của nano bạc và con

người. Một nghiên cứu của trường đại học y khoa ODENSE cho thấy hạt keo nano

bạc không có tương tác mạnh với cơ thể con người và cũng không là tác nhân gây

độc. Chính vì vậy, nano bạc không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và

được xem là vô hại.

1.4. Ứng dụng của hạt keo nano bạc

Ứng dụng trong chẩn đoán bệnh: Các hạt keo nano bạc được sử dụng trong

các cảm biến sinh học và các xét nghiệm nhiều nơi các vật liệu nano bạc có thể

được sử dụng làm các thẻ sinh học để phát hiện định lượng.

Ứng dụng dẫn điện: Các hạt keo AgNPs được sử dụng trong các loại giấy dẫn

điện và được tích hợp vào các vật liệu composite để tăng tính dẫn nhiệt và điện.

Ứng dụng quang học: Các hạt keo AgNPs được sử dụng để thu thập năng

lượng một cách hiệu quả và tăng cường quang phổ quang học bao gồm cả tăng

cường sự phát quang huỳnh quang kim loại (MEF) và tán xạ Raman (SERS).

Ứng dụng kháng khuẩn: Các hạt keo AgNPs được kết hợp trong quần áo,

giày dép, sơn, băng vết thương, dụng cụ, mỹ phẩm, chất dẻo cho tính chất kháng

khuẩn của chúng. Do thể hiện tính kháng khuẩn tốt nên nano bạc thường được sử

dụng để làm chất khử trùng, kháng khuẩn, khử mùi…

Bình sữa làm bằng nhựa có pha Các hạt keo AgNPs được tẩm vào các

thêm nano bạc loại sợi để diệt khuẩn và khử mùi

Điều hòa Khẩu trang nano bạc

Hình 1.15. Một vài sản phẩm chứa hạt keo nano bạc

Trong năm gần đây nano bạc đã có nhiều ứng dụng trong sản xuất nông

nghiệp. Khử mùi hôi và diệt vi khuẩn, nấm theo cơ chế đặc thù, ức chế và kìm

hãm quá trình phát sinh và phát triển của virus gây bệnh. Khác với các dòng thuốc

kháng sinh, nano bạc không có tính kháng thuốc, không độc hại, an toàn khi sử

dụng. Hạt keo AgNPs không bị thay đổi tính chất, trơ với hầu hết mọi môi trường

nên hiệu quả diệt nấm và vi khuẩn rất bền vững. Các hạt keo AgNPs có tác dụng

diệt nấm khuẩn theo cơ chế đặc thù riêng biệt do đó hạt nano bạc được sử dụng

như một loại thuốc BVTV, có vai trò quan trọng trong việc phòng và trị bệnh. Hạt

nano bạc có tác dụng phòng chống sự xâm nhiễm của nấm và vi khuẩn gây bệnh

xâm nhập qua các tế bào lá và rễ. Phòng và trị rất tốt các nhóm bệnh do nấm khuẩn

gây ra như: bệnh lở cổ rễ, vàng lá thối rễ, các bệnh đốm lá, loét cam, thối nhũn…

− Đối với trồng trọt: Phòng và trị bệnh do nấm, khuẩn và virus gây ra (thay

thế hoàn thoàn thuốc BVTV hóa học dùng để phòng trị bệnh trên cây trồng). Sử

dụng hạt keo AgNP thường xuyên định kỳ theo các giai đoạn sinh trưởng, phát

triển của cây giúp cây trồng ngăn ngừa chủ động từ xa dịch bệnh, giảm chi phí

trong việc BVTV, tăng giá trị nông sản phẩm.

+ Nâng cao khả năng hấp thụ ánh sáng cho bộ lá cây trồng qua đó làm tăng

hiệu suất quang hợp của cây trồng, tăng cường vận chuyển dinh dưỡng về các cơ

quan dự trữ, giúp cây trồng tăng năng suất, sản lượng.

+ Sử dụng hạt keo AgNPs trong việc sản xuất giá đỗ và rau mầm làm tăng chất

lượng giá đỗ: giảm quá trình gây mùi hôi trong quá trình trồng rau mầm và sản xuất

giá đỗ, tăng thời gian bảo quản,tiêu diệt vi khuẩn và nấm gây bệnh thối nhũn…

+ Bổ sung hạt keo AgNPs vào nước cắm hoa, giúp hoa tươi lâu, kéo dài

thời gian chơi hoa, giảm mùi hôi thối và các bệnh thối nhũn hoa…

− Đối với thủy sản:

+ Cải thiện môi trường ao nuôi, giảm mùi hôi tanh của nước.

+ Phòng và trị bệnh do các VSV đơn bào gây ra trên: tôm, cá, ba ba,

ếch(nấm, vi khuẩn và virus gây bệnh). Hạt keo nano bạc thể hiện vai trò diệt khuẩn

cực mạnh trong môi trường nước. Trong quá trình di chuyển và phân tán ở môi

trường nước chúng vừa khử mùi và tiêu diệt mầm bệnh. Các hạt keo nano bạc tồn

tại trong môi trường nước trong quá trình phân tán và di chuyển chúng sẽ bám hút

trên bề mặt tế bào vi khuẩn và diệt chúng theo cơ chế đặc thù. Các hạt keo AgNPs

mang điện tích dương, vi sinh vật (VSV) gây bệnh mang điện tích âm do đó hạt

keo nano bạc và vi khuẩn gây bệnh sẽ hút nhau.

− Đối với chăn nuôi gia súc, gia cầm:

+ Hạt keo AgNPs có tác dụng phòng và trị bệnh thông qua việc phun hạt

nano bạc trong môi trường sống của vật nuôi. Sử dụng hạt nano bạc pha loãng với

nước phun định kỳ 7-10 ngày có tác dụng phòng bệnh rất tốt, chúng sẽ tiêu diệt các

nhóm vi khuẩn, nấm gây bệnh trên vật nuôi tồn tại ở môi trường sống. Ngoài ra

AgNPs còn có tác dụng khử mùi hôi chuồng trại, giúp không khí sạch hơn qua đó

phòng bệnh cho vật nuôi một cách chủ động (đặc biệt là bệnh hô hấp).

+ Sử dụng hạt keo AgNPs cho vật nuôi ăn/uống: Tiêu diệt vi khuẩn E. coli

gây bệnh đường ruột (tiêu chảy, phân trắng), phòng và trị bệnh cầu trùng trên gà…

1.5. Khái quát về vi khuẩn

1.5.1. Khái niệm chung về vi khuẩn

Vi khuẩn là những sinh vật đơn bào, có cấu trúc tế bào đơn giản không có

nhân (Prokaryote – sinh vật nhân sơ). Vi khuẩn hiện diện ở khắp mọi nơi trong

đất, nước, không khí, kể cả những nơi có điều kiện sống khắc nghiệt như: trên

miệng núi lửa hay trên băng tuyết.v.v. Có rất nhiều chủng vi khuẩn, và mỗi chủng

vi khuẩn đều có sự khác nhau về đặc tính và hình thái.

Vi khuẩn có nhiều hình dáng khác nhau và được gọi với tên gọi theo hình

dạng của chúng như: trực khuẩn (bacillus), hình cầu, xoắn khuẩn (spirillum), hình

que, cầu khuẩn (coccus)… Hình dáng vi khuẩn là một đặc điểm quan trọng để

nhận dạng các chi được đặt tên theo hình dạng.

Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành thử nhiệm khả năng diệt khuẩn của

hạt keo nano bạc với hai lại vi khuẩn là: vi khuẩn Gram âm Escherichia coli (E.

coli).

1.5.2. Vi khuẩn Gram âm “Escherichia coli”

 Phân loại khoa học:

Ngành: Proteobacteria Họ : Enterobacteriaceae

Lớp: Gamma Proteobacteria Chi : Escherichia

Bộ : Enterobacteriales Loài: E.coli

Hình 1.16. Hình dạng của vi khuẩn E.coli quan sát dưới kính hiển vi [25]

Đặc điểm:

Escherichia coli (E.coli) hay còn gọi là vi khuẩn đại tràng, là một trong

những loài vi khuẩn chính ký sinh trong đường ruột của người và động vật máu

nóng. Chúng được phát hiện đầu tiên vào năm 1885 do Escherich phát hiện, thuộc

họ vi khuẩn Enterobacteriaceae. Chúng là các trực khuẩn Gram âm. Kích thước

trung bình (2-3µm) x 0.5 µm. Trong những điều kiện không thích hợp vi khuẩn

có thể dài như sợi chỉ.

Chương 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC

2.1. Trang thiết bị, vật liệu và hóa chất sử dụng

2.1.1. Các dụng cụ, thiết bị nghiên cứu

Máy khuấy từ gia nhiệt, cân phân tích 4 số GR-200, tủ sấy, máy ly tâm tốc

độ cao. Bộ sưu tập các chủng vi khuẩn và box nuôi cấy vi khuẩn; các đĩa petri

nuôi cấy vi khuẩn, nấm. Máy đo pH để bàn sension 3, máy đo quang phổ hấp thụ

UV-Vis HITACHI U-2900 (Japan). Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission

Electron Microscope-TEM) JEM 1010 (Jeol). Phổ kế hồng ngoại Spectrum FTIR

Affinity-1S (SHIMADZU). Máy đo phổ nhiễu xạ tia X.

2.1.2. Các hoá chất sử dụng

 Các hóa chất sử dụng: Bạc nitrat (AgNO3, 99.8%), tác nhân khử mạnh

Sodium Bohidrid (NaBH4) xuất sứ từ Đức; NaOH; axit nitric (HNO3) có độ tinh

khiết cao; Trisodium citrate dihydrate (TSC) (𝐶6𝐻5𝑁𝑎3𝑂7 · 2𝐻2𝑂, 99%) đóng vai

trò vừa là chất khử vừa là tác nhân ổn định, mua của hãng Sigma Aldrich. Các

hóa chất đều được pha bằng nước cất 2 lần và nước khử ion.

 Các môi trường nuôi cấy: Nuôi cấy vi khuẩn E.coli.

2.2. Chế tạo các hạt keo nano bạc dạng cầu

2.2.1. Phương pháp khử hóa học sử dụng citrate

Đây là phương pháp mà sử dụng một bước để tổng hợp các hạt keo nano

bạc với tác nhân khử là TSC. TSC ngoài việc đóng vai trò là tác nhân khử còn

đóng vai trò là tác nhân ổn định để ngăn cản sự kết đám của hạt nano trong quá

trình tổng hợp các hạt nano AgNPs. Quá trình tổng hợp được thực hiện như sau:

Đầu tiên, dung dịch muối bạc AgNO3 có nồng độ 1mM được khuấy từ mạnh và

gia nhiệt đến sôi. Tiếp theo, dung dịch TSC được thêm từng giọt vào bình đựng

AgNO3 khi nhiệt độ trong bình phản ứng đã đạt 100oC. Quan sát thấy khi mầu của

dung dịch chuyển sang hơi vàng nhạt, chứng tỏ đã xảy ra phản ứng khử ion Ag+.

Ngừng các điều kiện phản ứng và để bình phản ứng nguội dần đến nhiệt độ phòng.

Quá trình tạo thành hạt nano bạc được mô tả trên Hình 2.1.

Hình 2.1. Hình minh họa cơ chế phát triển mầm tạo thành các AgNPs

bằng phương pháp khử citrate.

Sơ đồ thí nghiệm được bố trí như Hình 2.2.

Hình 2.2. a) Thí nghiệm chế tạo hạt nano bạc.

b) Dung dịch hạt nano bạc sau khi chế tạo

Các mẫu sau khi chế tạo được bảo quản trong bóng tối và ở nhiệt độ 4oC.

Một số tham số ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp hạt nano bạc được khảo sát

nhằm tìm ra điều kiện tối ưu để ổn định hạt nano với hiệu suất cộng hưởng

Plasmon cao. Phản ứng khử ion Ag+ theo tác giả Pillai Z.S và cộng sự [1] như

sau;

4Ag+ + C6H5O7Na3 + 2H2O → 4Ag0+ C6H5O7H3 + 3Na+ + H+ +O2↑

Để khảo sát ảnh hưởng của 3 tham số (tỷ lệ mol TCS/AgNO3), thời gian

phản ứng và pH), đối với mỗi thí nghiệm chỉ một tham số thay đổi còn các tham

số khác được giữ nguyên.

2.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mẫu

Qua kết quả khảo sát ảnh hưởng của 3 tham số đối với quá trình tổng hợp

các hạt nano bạc, ảnh hưởng cụ thể của từng tham số được trình bày cụ thể sau

đây.

a) Ảnh hưởng của tỷ lệ mol TSC/AgNO3 lên AgNPs

Để nghiên cứu sự ảnh hưởng của hàm lượng chất khử, tiến hành làm 7 thí

nghiệm riêng rẽ, với tỷ lệ mol giữaTSC/AgNO3 lần lượt: 2:1; 3,5:1; 5:1; 8:1;

15:1; 20:1 và 35:1 và phản ứng được thực hiện trong 25 phút. Thí nghiệm các tỷ lệ

này được trình bày trong bảng 2.1.

Bảng 2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ TSC/AgNO3 đến quá trình tổng

hợp các hạt keo nano bạc

Tên mẫu TSC (mol) AgNO3 (mol) Thời gian phản ứng (phút)

2 M1

3,5 M2

5 M3

8 1 3 M4

15 M5

20 M6

35 M7

b) Ảnh hưởng của thời gian tiêm TSC và thời gian phản ứng lên AgNPs

Thí nghiệm về ảnh hưởng của thời gian phản ứng được chuẩn bị 90ml

AgNO3(10-3M) và 15ml TSC (5x10-3M). Tỷ lệ mol của TSC/AgNO3 là 5:1 được

lựa chọn để nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian phản ứng lên quá trình chế tạo

các hạt nano bạc. Đầu tiên khảo sát sự ảnh hưởng của tốc độ bơm TSC vào dung

dịch AgNO3 trong 2 trường hợp: Tiêm nhanh và tiêm chậm (từng giọt). Kết quả

chi tiết sẽ được bàn luận trong chương 3. Thứ hai là, khảo sát ảnh hưởng của thời

gian phản ứng lên sự tạo thành hạt nano bạc. 7 mẫu với thời gian phản ứng khác

nhau được khảo sát lần lượt: 4, 8, 14, 20, 25, 32 và 42 phút. Ở mỗi thời gian phản

ứng này, 10 ml dung dịch keo hạt nano bạc được lấy ra và để nguội đến nhiệt độ

phòng. Các thông số của thí nghiệm được trình bày tóm tắt trong bảng 2.2.

Bảng 2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tổng hợp các

hạt keo nano bạc

Tên mẫu Tỷ lệ mol TSC/ AgNO3 Thời gian phản ứng (phút)

5:1 4 T1

5:1 8 T2

5:1 14 T3

5:1 20 T4

5:1 25 T5

5:1 32 T6

5:1 42 T7

c) Khảo sát sự ảnh hưởng của pH

Bảng 2.3. Các điều kiện thực nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của pH

Thời gian HNO3 NaOH Tỷ lệ mol Thể tích Mẫu phản ứng (30%) (0.3 M) pH (TSC:AgNO3) mẫu[ml] (min) [µl] [µl]

10 - - 7.3 P1

10 100 - 1.53 P2

10 30 - 2.1 P3

10 10 - 2.5 P4 5:1 25 10 - 20 10.3 P5

10 - 10 10 P6

10 - 5 9.6 P7

30 - 200 11.3 P8

Để nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến tính chất quang của các hạt nano bạc

AgNPs, pH của môi trường được điều chỉnh bằng axit nitric (HNO3) và natri

hydroxit (NaOH) vào dung dịch hạt nano bạc ở nhiệt độ phòng sau khi tổng hợp.

Tỷ lệ mol của TSC/AgNO3 được chọn là 5:1, nhiệt độ phản ứng ở 100°C và thời

gian phản ứng là 25 phút. Các thông số điều chỉnh pH của môi trường chứa AgNPs

được trình bày trong bảng 2.3.

2.3. Chế tạo các hạt nano bạc dạng đĩa bằng cảm quang dùng LED

2.3.1. Quy trình

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

Lấy 50ml H2O cho vào bình cầu đã được làm sạch. Thêm 2ml AgNO3 (2,5

mM) + 4 ml TSC (2,5 mM). Cho bình cầu vào hộp xốp đá lạnh và khuấy từ trong

thời gian 30 phút. Sau đó, nhỏ giọt từ từ 400l dung dịch NaBH4 (10 mM) đã

được làm lạnh. Khuấy từ thêm 60 phút. Nhỏ từ từ 200l dung dịch NaOH (10

mM) và khuấy từ thêm 15 phút. Sơ đồ tạo mầm được thể hiện ở Hình 2.3.

Hình 2.3. Sơ đồ chế tạo mầm Ag

Bước 2: Phát triển mầm để tạo các đĩa AgNPs bằng chiếu LED

Dung dịch mầm nano bạc sau khi tạo ra sẽ được chiếu bằng hệ thống LED

(532 nm) trong những khoảng thời gian cần khảo sát ở nhiệt độ phòng. Hình 2.4

là ảnh chụp thí nghiệm các hạt nano bạc được chiếu sáng bởi LED với công suất

0,51 mW/cm2.

Hình 2.4. Phát triển mầm bằng đèn LED với mật độ công suất 0,51 mW/cm2

2.3.2. Ảnh hưởng của lượng TSC lên các đĩa AgNPs

Để nghiên cứu ảnh hưởng của lượng citrate lên sự tạo thành đĩa AgNPs

dưới kích thích của LED, đề tài tiến hành khảo sát thay đổi lượng TSC ngay trong

quá trình tạo mầm. Các thông số thay đổi TSC được trình bày như trong bảng 2.4.

Trong trường hợp này tỷ số nồng độ [NaBH4]/[AgNO3] được chọn cố định bằng

5:4. Sự ảnh hưởng chi tiết của TSC sẽ được trình bày chi tiết trong chương 3.

Bảng 2.4. Bảng số liệu thay đổi lượng TSC lên sự tạo thành mầm

Stt Mẫu [NaBH4]/[AgNO3] TSC (2,5mM) (µl)

50 1 E1

100 2 E2

500 3 E3 5:4 1000 4 E4

2500 5 E5

4000 6 E6

2.4. Khảo sát tính kháng khuẩn của hạt keo nano bạc với khuẩn E.coli

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

chủng vi khuẩn Gram âm-vi khuẩn E.coli. 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:

Cho 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 2.5. Hình ảnh đĩa Petri được đục lỗ để làm thí nghiệm thử kháng khuẩn

2.5. Các phương pháp khảo sát

2.5.1. Phổ hấp thụ UV-Vis

Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc có cường độ vào môi trường vật chất

có bề dày 1(cm) và nồng độ C(mol/l), thì chùm tia này sẽ bị môi trường vật chất

hấp thụ và truyền qua. Cường độ I của chùm tia truyền qua môi trường này bị

giảm theo quy luật Lamber-Beer:

𝐼0 𝐼

(2.1) 𝐿𝑜𝑔 ( ) = 𝐾. 𝑛

𝐼0 𝐼

(2.2) Hay: log ( ) = 𝜀1𝐶

Trong đó: 𝐾: là hệ số hấp thụ mol hay độ hấp thụ của môi trường, 𝑛: là số

mol chất nghiên cứu đặt trên đường đi của bức xạ.

Đại lượng log( / ) được gọi là mật độ quang (D) hoặc độ hấp thụ (A).

𝜀 là hệ số hấp thụ mol (hệ số mol) có giá trị bằng mật độ quang của dung

dịch khi nồng độ chất hấp thụ bằng một đơn vị và độ dầy chất hấp thụ bằng một

đơn vị. Hệ số hấp thụ chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ và bước sóng

của bức xạ bị hấp thụ. Độ truyền qua của môi trường T= / .

Bộ dò bức xạ

Dung dịch mẫu

Nguồn bức xạ Hình 2.6. Biểu diễn định luật Lamber-Beer

Không một chất nào lại hấp thụ trong toàn bộ các vùng phổ điện từ. Sự hấp

thụ thường tập trung vào từng vùng phổ hẹp, cho nên để thuận lợi, người ta thường

biểu diễn và xem xét từng vùng phổ riêng biệt như: vùng tử ngoại, khả kiến, hồng

ngoại…

Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ vào tần số hoặc

bước sóng gọi là đường cong hấp thụ (hay phổ hấp thụ). Mỗi chất hấp thụ đều

hấp thụ lọc lựa ở những tần số bước sóng khác nhau.

Phương trình (2.1) là biểu thức toán học của định luật Beer-Lamber: khi

hấp thụ tia đơn sắc, độ hấp thụ phụ thuộc bậc nhất vào nồng độ chất hấp thụ. Tùy

từng chất, định luật Beer-Lamber thường đúng trong một khoảng nồng độ.

Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý của hệ đo hấp thụ UV-Vis hai chùm tia

Đối với các dung dịch nano kim loại nói chung và nano bạc nói riêng thì

việc phân tích phổ hấp thụ UV-Vis (hay còn gọi là phổ hấp thụ Plasmon) cho

các thông tin quan trọng về tính chất quang của chúng.

Hình 2.4 trình bày sơ đồ nguyên lý của hệ đo hấp thụ quang hai chùm tia.

Ánh sáng tới được tách thành các bước sóng đơn sắc nhờ cách tử nhiễu xạ. Tiếp

đó, chùm sáng đơn sắc được chia thành hai tia có cường độ bằng nhau nhờ gương

bán phản xạ. Một trong hai tia sáng truyền qua cuvet thạch anh chứa dung dịch

mẫu cần nghiên cứu, có cường độ I sau khi truyền qua mẫu. Tia còn lại truyền

qua cuvet tương tự chứa dung môi để so sánh. Cường độ của tia sáng sau khi

truyền qua mẫu so sánh là I0. Việc quay cách tử và tự động so sánh cường độ các

tia sáng sau khi truyền qua dung dịch chứa mẫu nghiên cứu và mẫu dung môi sẽ

cho phép nhận được phổ hấp thụ của mẫu nghiên cứu dưới dạng sự phụ thuộc của

độ hấp thụ vào bước sóng.

Các dung dịch chứa keo nano bạc 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.

2.5.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscope

−TEM)

Đối với hạt nano bạc kích thước nanomet, chúng tôi sử dụng kính hiển vi

điện tử truyền qua để xác định hình dạng, kích thước của mẫu. Kính hiển vi điện

tử truyền qua có ưu điểm nổi bật: nhờ bước sóng của chùm điện tử ngắn hơn rất

nhiều so với ánh sáng nhìn thấy nên nó có thể quan sát tới kích cỡ 0,2 nm. Hơn

nữa, việc xác định hình dạng và kích thước của hạt nano bạc cũng rất quan trọng.

Vì vậy việc sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua là cần thiết.

Kính hiển vi điện tử truyền qua (tiếng Anh: transmission electron

microscopy, viết tắt: TEM) là một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng

chùm điện tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng

các thấu kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thể tới hàng triệu lần), ảnh

có thể tạo ra trên màn huỳnh quang, hay trên fim quang học, hay ghi nhận bằng

các máy chụp kỹ thuật số.

Nguyên lý hoạt động:

Kính hiển vi điện tử truyền qua làm việc theo nguyên tắc phóng đại nhờ các

thấu kính, ánh sáng tới là tia điện tử có bước sóng ngắn cỡ 0,05 Å và thấu kính

thường là các thấu kính điện tử có tiêu cự f thay đổi được. Chùm tia điện tử phát

ra từ súng điện tử được gia tốc với điện thế tăng tốc (80 kV), qua một số kính hội

tụ và chiếu lên mẫu. Kính vật tạo ra ảnh trung gian và kính phóng sẽ phóng đại

ảnh trung gian thành ảnh cuối cùng với độ phóng đại M = Mv ∗ Mp.

Hiện nay, năng suất phân giải của kính hiển vi điện tử truyền qua không bị

giới hạn. Phương pháp này có độ phân giải cỡ 2-3Å. Một nhược điểm cơ bản của

kính hiển vi điện tử truyền qua là các mẫu nghiên cứu phải được xử lý thành các

lát rất mỏng (< 0.1 mm), hoặc tạo thành các dung dịch để nhỏ lên các tấm lưới

bằng đồng mà đã được trải một lớp màng Cacbon, các hạt nano tinh thể sẽ mắc

trên các lưới đỡ này khi đo dưới kính hiển vi điện tử. Các lớp này phải đủ dày để

tồn tại ở dạng rắn, ít nhất là vài chục đến vài trăm lớp nguyên tử. Như vậy ứng

với mỗi điểm trên ảnh hiển vi điện tử truyền qua là những cột điện tử mẫu (chiều

cao của cột nguyên tử là chiều dày trên mẫu). Việc quan sát chi tiết của vật rắn

như: lệch mạng, các sai hỏng,…được giải thích theo cơ chế tương phản nhiễu xạ.

Nguyên lý hoạt động của TEM được minh họa trong Hình 2.8.

Hình 2.8. Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử truyền qua

Cơ chế tương phản nhiễu xạ ở ảnh TEM: Điện tử đi vào mẫu gặp các

nguyên tử, bị tán xạ, nguyên tử số Z của mẫu càng lớn, phần tán xạ càng mạnh,

phần truyền thẳng càng yếu. Mặt khác, khi điện tử đi qua chỗ dày gặp nhiều

nguyên tử hơn là đi qua chỗ mỏng. Một trong những ưu điểm của TEM là có thể

dễ dàng điều khiển thay đổi tiêu cự (bằng cách thay đổi dòng điện kích thích vào

thấu kính) nên có thể thay đổi tiêu cự của kính phóng để trên màn có ảnh hiển vi

hay ảnh nhiễu xạ, nhờ đó mà kết hợp biết được nhiều thông tin về cấu trúc, cách

sắp xếp các nguyên tử của mẫu nghiên cứu. Hơn nữa, có thể dùng diafram đặt ở

vị trí thích hợp để che bớt các tia tán xạ, chỉ lấy các tia đi giữa, đó là cách tạo ảnh

trường sáng BF (Bright Field) thông thường.

Kính hiển vi điện tử truyền qua cho phép quan sát được nhiều chi tiết nano

của mẫu cần nghiên cứu: hình dạng, kích thước hạt, biên các hạt…

Hình 2.9 là ảnh chụp thiết bị TEM tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương.

Đây cũng là thiết bị mà trong quá trình thực hiện đề tài tác giả đã sử dụng đo và

hiện ảnh các hạt nano bạc chế tạo được.

Hình 2.9. Kính hiển vi điện tử truyền qua-TEM tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương

2.5.3 Phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X tương tác với các mặt tinh thể

của chất rắn, do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực

tiểu nhiễu xạ. Chiếu một chùm tia X đơn sắc có bước sóng λ tới một tinh thể chất

rắn, tia X đi vào bên trong mạng lưới. Tinh thể mạng lưới này đóng vai trò như

một cách tử nhiễu xạ gây ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X tới. Định luật phản

xạ Bragg cho biết mối quan hệ giữa khoảng cách của hai mặt phẳng tinh thể

song song (d), góc giữa phương tia X tới và mặt phẳng tinh thể (θ) và bước sóng

tia X (λ) được xác định:

(2.1) 2dhklsinθ = nλ

với n là bậc nhiễu xạ (n = 1, 2, 3, …).

Từ thực nghiệm có thể xác định được bước sóng λ, góc nhiễu xạ θ tương

ứng với vạch nhiễu xạ thu được. Khi đó xác định được khoảng cách giữa các mặt

mạng d theo phương trình (2.1) và (2.2).

(2.2)

Trong đó, h,k,l là các chỉ số Miler và a,b,c là các hằng số mạng. Hình 2.7

minh họa về mặt hình học định luật Bragg.

Vì mỗi một tinh thể khác nhau được đặc trưng bằng các giá trị d khác nhau.

Do vậy, phương pháp nhiễu xạ tia X có thể xác định được thành phần pha tinh thể

của vật liệu, xác định được kích thước tinh thể cũng như cấu trúc tinh thể của vật

liệu.

Hình 2.10. Giản đồ minh họa về mặt hình học của định luật Bragg

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 0,01o với thời gian đếm xung tùy chọn được đặt

tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

2.5.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại

Phổ hấp thụ hồng ngoại chính là phổ dao động quay vì khi hấp thụ bức xạ

hồng ngoại thì cả chuyển động dao động và chuyển động quay đều bị kích thích.

Tất cả các phân tử được cấu tạo từ các nguyên tử nối với nhau bằng các liên

kết hóa học. Dao động của các nguyên tử liên kết hóa học giống như dao động

của một hệ thống các quả cầu nối với nhau bằng các lò xo. Chuyển động của các

quả cầu đó có thể coi là kết quả của sự chồng chập hai dao động: kéo căng và uốn

cong.

Tần số dao động không những phụ thuộc vào bản chất của từng liên kết

riêng biệt như: C-H hay C-O, mà còn phụ thuộc vào cả phân tử và môi trường

xung quanh nó. Tương tự như trong hệ các quả cầu tự do, cả hệ thống tác động

lên dao động của từng quả cầu. Biên độ dao động của một hệ sẽ tăng lên dưới tác

động của sự va đập. Tương tự như vậy, biên độ dao động của các liên kết hóa học

và cùng với chúng là dao động của các điện tích cũng tăng lên khi trường điện từ

(sóng hồng ngoại) tác động lên chúng. Sự khác nhau giữa hệ cầu lò xo và phân tử

nằm ở mức năng lượng của dao động phân tử lượng tử hóa. Do đó, các phân tử

chỉ hấp thụ các sóng hồng ngoại có năng lượng tương ứng với khoảng cách giữa

hai mức năng lượng dao động của nguyên tử. Như vậy, biên độ dao động tăng

không liên tục mà nhảy bậc.

Đối với các phân tử nhiều nguyên tử, dao động quay thường rất phức tạp,

tuy nhiên luôn có thể quy một chuyển động phức tạp thành một số những dao

động đơn giản hơn gọi là dao động riêng. Mỗi dao động riêng có một mức năng

lượng nhất định. Trường hợp 2-3 dao động có cùng một mức năng lượng gọi là

dao động suy biến.

Người ta phân biệt dao động riêng thành hai loại:

1) Dao động hóa trị (ký hiệu là ) là những dao động làm thay đổi góc

liên kết.

2) Dao động biến dạng (ký hiệu là ) là những dao động làm thay đổi góc

liên kết nhưng không làm thay đổi chiều dài liên kết của các nguyên tử trong

phân tử.

Mỗi loại dao động còn được phân chia thành dao động đối xứng (ký hiệu

là: và ) và bất đối xứng (ký hiệu là: và ).

 Cường độ và hình dạng phổ:

Phổ hồng ngoại được ghi dưới dạng đường cong sự phụ thuộc của phần

trăm truyền qua (100I/I ) vào số sóng. Sự hấp thụ của các nhóm nguyên tử được

thể hiện bởi những đám phổ với các đỉnh phổ ở các số sóng xác định. Việc định

lượng chính xác cường độ thường gặp khó khăn, sai số lớn nên các phổ thường

chỉ được đánh giá định tính với độ mạnh (m), trung bình (tb) và yếu (y).

Khi phân tích phổ hồng ngoại, ngoài việc xem xét vị trí như đã trình bày ở

trên, phân tử không thể hấp thụ bức xạ một cách hỗn loạn, mà chỉ hấp thụ những

bức xạ tương ứng chính xác với biến thiên giữa các mức năng lượng của chúng

và tuân theo nguyên tắc chọn lọc của cơ lượng tử, để một chuyển dời dao động có

thể xảy ra thì phải có sự biến đổi mô men lưỡng cực điện trong quá trình

chuyển dời.

Những chuyển mức được phép thì có xác suất lớn và được đặc trưng bởi

cường độ hấp thụ lớn. Những chuyển mức bị cấm có xác suất nhỏ và đặc trưng

cường độ hấp thụ nhỏ.

Phổ hồng ngoại của các mẫu trong thí nghiệm được ghi trên phổ kế hồng

ngoại biến đổi Fourrier (FTIR) NICOLET.

Chương 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả chế tạo các hạt keo nano bạc dạng cầu

3.1.1. Phổ hấp thụ

Các hạt keo nano bạc sau khi chế tạo từ phương pháp trên được đo phổ hấp

thụ UV-Vis để khảo sát tính chất quang của chúng. Đây chính là bản chất hấp thụ

Plasmon bề mặt của kim loại bạc. Quang phổ UV-Vis là một trong những kỹ thuật

được sử dụng rộng rãi nhất để mô tả cấu trúc của các hạt nano bạc. Nó rất nhạy với

hạt keo bạc vì những hạt nano này có độ hấp thụ Plasmon bề mặt phụ thuộc mạnh

vào kích thước và hình dạng.

Hình 3.1. Phổ hấp thụ của hạt keo nano bạc có kích thước ~40 nm được tổng

hợp bằng phương pháp khử citrate

Dải hấp thụ trong phạm vi khả kiến 350nm đến 450nm là đặc trưng điển

hình cho cộng hưởng Plasmon bề mặt của các hạt keo nano bạc [26]. Hình 3.1 là

kết quả đo phổ UV-Vis của mẫu được tổng hợp theo tỷ lệ [TSC]/[AgNO3] = 2:1

có 𝜆𝑚𝑎𝑥 = 427 𝑛𝑚. Chi tiết phổ hấp thụ của các mẫu chế tạo trong luận văn này

sẽ được trình bày trong các phần sau đây.

3.1.2. Hình thái và kích thước hạt

Một số mẫu sau khi tổng hợp được khảo sát kích thước và hình dạng hạt

nano bằng phương pháp đo dưới kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Nhìn

chung các hạt nano bạc sau chế tạo có dạng tựa cầu, đơn phân tán, kích thước khá

đồng đều. Điều này là do sau phản ứng tạo khử Ag+ thành Ag0, các hạt nano được

bọc bởi một lớp citrate. Lớp này đóng vai trò là tác nhân ổn định. Hình 3.2a và

3.2b thể hiện hình thái bề mặt và phân bố kích thước của các hạt nano bạc sau chế

tạo tương ứng. Kết quả cho thấy, các hạt AgNPs được chế tạo theo tỷ lệ

[TSC]/[AgNO3] = 5:1 có dạng tựa cầu, đơn phân tán và khá đồng đều với kích

thước trung bình 40nm. Trên hình 3.2 cho thấy rằng, phân bố kích thước có dạng

phân bố Gauss (đường mầu đỏ là đường làm khớp theo hàm Gauss).

Hình 3.2. a) Ảnh TEM của các hạt keo AgNPs;

b) Xác suất phân bố kích thước hạt tương ứng

3.1.3. Phân tích cấu trúc

Để xác định cấu trúc tinh thể và cấu trúc hóa học của các hạt nano bạc, đề

tài này lựa chọn phương pháp giản đồ tia X và phổ hồng ngoại để phân tích.

a) Phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X

Hình 3.3 mô tả kết quả đo phổ nhiễu xạ tia X của mẫu AgNPs với tỷ lệ

[TSC]/[AgNO3] = 5:1. Kết quả xác nhận rằng, mẫu chế tạo được 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 [27]

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

b) Phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại

Hình 3.4. Phổ FTIR của các AgNPs với tỷ lệ [TSC]/[AgNO3] = 5:1

sau khi được tổng hợp

Phổ FTIR được sử dụng để phân tích cấu trúc hóa học và xác định nhóm

chức năng của hạt keo nano bạc chế tạo được. Hình 3.4 cho thấy phổ hấp thụ FTIR

của AgNPs (tỷ lệ [TSC]/[AgNO3] = 5:1). Các đỉnh phổ FTIR hấp thụ mạnh ở các

số sóng 1550,1 cm-1, 1397,8 cm-1 và 1371,8cm-1 tương ứng với sự có mặt của các

nhóm NO2 mà nó xuất hiện từ trong dung dịch AgNO3. Thêm vào đó, cũng từ phổ

hấp thụ FTIR này các nhóm chức năng được phát hiện quy cho nhóm OH, như ở

số sóng 3413 cm-1 (kéo căng OH) và 1058 cm-1 (giãn COH) và 1157 cm-1 (kéo

căng C-O). Đây là bằng chứng chỉ ra sự tương tác của nhóm OH với AgNPs [28–

30].

3.1.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mẫu

Để nghiên cứu sự ảnh hưởng của các tham số chế tạo lên sự hình thành hạt

keo nano bạc, đề tài tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ nồng độ mol chất

khử TSC và tiền chất AgNO3, ảnh hưởng của thời gian phản ứng và ảnh hưởng

của pH của môi trường. Dưới đây trình bày chi tiết kết quả đạt được.

a) Ảnh hưởng của tỷ lệ nồng độ mol [TSC]/[AgNO3]

Để nghiên cứu sự ảnh hưởng của hàm lượng chất khử, đề tài đã tiến hành

làm 7 thí nghiệm riêng rẽ, với tỷ lệ mol giữa TSC/AgNO3 lần lượt: 2:1; 3,5:1; 5:1;

8:1; 15:1; 20:1 và 35:1 và phản ứng được thực hiện trong 25 phút (như đã trình

bày trong bảng 2.1 ở chương 2). Để khảo sát tính chất quang của các mẫu sau chế

tạo, chúng được đo đạc phổ hấp thụ Plasmon. Hình 3.5 cho thấy, phổ hấp thụ của

các AgNPs được tổng hợp với các tỷ lệ nồng độ mol [TSC]/[AgNO3] khác nhau

có dải hấp thụ Plasmon khoảng 420 nm, đây là đặc trưng của các hạt bạc [26].

Hơn nữa, phổ chỉ có một đỉnh có nghĩa là các hạt chủ yếu là hình cầu. Theo lý

thuyết của Mie, số đỉnh cực đại cộng hưởng Plasmon bề mặt (SPR) tăng lên khi

sự đối xứng của các hạt giảm. Cường độ hấp thụ cực đại tăng khi tăng nồng độ

TSC (đến tỷ lệ mol 5:1-Hình 3.5b) và đạt được gần bão hòa cho các nồng độ TSC

cao hơn (cho đến khi tỷ lệ mol 20:1). Sau đó cực đại hấp thụ giảm với tỷ lệ mol

lớn hơn 20:1. Kết quả này phù hợp với công bố trước đó bởi G. Zhou và cộng sự

[31]. Cường độ hấp thụ tăng tương ứng với tỷ lệ mol phân tử, điều này có nghĩa

số hạt nano bạc tăng. Cuối cùng, ở tỷ lệ mol TSC/AgNO3 (35:1) rất thấp (Hình

3.5b), độ hấp thụ giảm tương ứng do các hạt co cụm dẫn đến chúng có kích thước

lớn lơn và phân bố kích thước rộng hơn. Ở quá trình co cụm này, cường độ đỉnh

hấp thụ Plasmon ở 420 nm bị giảm. Từ đó, tìm ra tỷ lệ nồng độ mol

[TSC]/[AgNO3] tối ưu cho tổng hợp hạt nano bạc là 5:1 hoặc 8:1.

Hình 3.5. (a)- Phổ hấp thụ UV-vis của hạt keo nano bạc với tỷ lệ

molTSC/AgNO3 khác nhau.

(b)-Cường độ đỉnh phổ hấp thụ Plasmon như một hàm

của tỷ lệ mol TSC/AgNO3.

b) Ảnh hưởng của thời gian phản ứng

Thời gian phản ứng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc hình thành

nên các hạt keo nano bạc. Đó là thời gian cần thiết để khử ion Ag+ thành nguyên

tử bạc Ag0. Do đó, đề tài đã khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian phản ứng lên

AgNPs. Tỷ lệ mol của TSC/AgNO3 là 5:1 được lựa chọn để nghiên cứu sự ảnh

hưởng của thời gian phản ứng lên quá trình chế tạo các hạt nano bạc. 7 mẫu với

thời gian phản ứng khác nhau được khảo sát lần lượt: 4, 8, 14, 20, 25, 32 và 42

phút. Ở mỗi thời gian phản ứng này, 10 ml dung dịch keo hạt nano bạc được lấy

ra và để nguội đến nhiệt độ phòng. Kết quả được khảo sát bằng phổ hấp thụ UV-

vis được thể hiện trên hình 3.6. Cường độ cực đại phổ hấp thụ Plasmon bề mặt ở

bước sóng khoảng 425 nm tăng theo thời gian phản ứng cho đến 15 phút. Sau đó,

cường độ này tăng chậm và đạt ổn định. Hình 3.6b là ảnh chụp dung dịch keo

AgNPs tương ứng với phổ hấp thụ hình 3.6a. Từ hình 3.6c thể hiện rằng, không

có thay đổi đáng kể về cường độ đỉnh hấp thụ trong thời gian 25-42 phút phản

ứng (Hình 3.6a và Hình 3.6c). Hơn nữa, đỉnh phổ hấp thụ Plasmon cực đại là

khoảng 425nm cho 7 mẫu, có nghĩa là kích thước của AgNPs khá đồng đều và

không phụ thuộc vào thời gian phản ứng. Các AgNPs được tạo ra theo thời gian

trong những phút đầu tiên của quy trình. Sau đó, các phản ứng tạo mầm và tăng

trưởng hoàn thành sau 25 phút.

Hình 3.6. Dung dịch keo hạt nano bạc phụ thuộc vào thời gian phản ứng:

(a)-Phổ hấp thụ UV-vis của AgNPs của 7 mẫu theo thời gian. (b)-Ảnh chụp dung dịch keo hạt nano bạc tương ứng. (c)-Độ hấp thụ phụ thuộc vào thời gian phản ứng tương ứng (a).

c) Ảnh hưởng của pH

Để nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến tính chất quang của các hạt nano bạc

AgNPs, pH của môi trường được điều chỉnh bằng axit nitric (HNO3) và natri

hydroxit (NaOH) vào dung dịchhạt nano bạc ở nhiệt độ phòng sau khi tổng hợp.

Tỷ lệ mol của TSC/AgNO3 được chọn là 5:1, nhiệt độ phản ứng ở 100°C và thời

gian phản ứng là 25 phút. Các thông số thay đổi pH như được trình bày trong bảng

2 (chương 2).

(a)-Phổ hấp thụ UV-vis của các hạt nano bạc ứng với các giá trị pH khác nhau. (b)-Các cường độ hấp thụ cực đại tương ứng (a).

Hình 3.7. Dung dịch hạt nano bạc phụ thuộc vào độ pH của môi trường:

Kết quả thí nghiệm này được chỉ ra trên hình 3.7. Hình 3.7a biểu diễn phổ

hấp thụ UV-Vis của 8 mẫu tại các giá trị pH khác nhau, kết quả cho thấy bước

sóng cực đại của đỉnh hấp thụ Plasmon của các mẫu thu được 426,9±5,13nm. Hình

3.7b thể hiện sự phụ thuộc của cực đại hấp thụ Plasmon theo giá trị pH và hình

đính kèm là ảnh chụp tương ứng với các mẫu này. Từ đồ thị cho thấy cường độ

cực đại Plasmon rất thấp đối với các mẫu có độ pH bằng 1,53 và 2,1 (môi trường

axit), mầu sắc dung dịch chứa AgNPs khá trong, điều này chứng tỏ các hạt AgNPs

bị co cụm và kết đám (xem ảnh hình 3.7b). Sau đó, cường độ hấp thụ tăng khi pH

tăng và đạt đến ổn định khi pH lớn hơn 8. Chúng ta có thể kết luận rằng các AgNPs

không ổn định ở môi trường có độ pH thấp (môi trường axit) và bền ở môi trường

trung tính hoặc bazơ.

3.2. Kết quả chế tạo các hạt nano bạc dạng đĩa dẹt

3.2.1. Phổ hấp thụ

Sau khi các hạt nano bạc được chế tạo theo phương pháp quang hóa dùng

đèn LED (532 nm) chiếu như đã mô tả trong chương 2, chúng được đo phổ hấp

thụ UV-Vis trong dải bước sóng từ 250 nm đến 1100 nm. Kết quả cho thấy, đối

với các mầm nano bạc phổ hấp thụ có một đỉnh duy nhất ở bước sóng 412 nm,

chứng tỏ các mầm chế tạo được có dạng cầu [32,33] (như Hình 3.8 a). Dung dịch

chứa các hạt nano mầm có màu vàng nhạt có kích thước khoảng 11 nm (Hình 3.8

b).

NaBH4 + AgNO3 → Ago+ NaNO3 + H2 + B2H6

Hình 3.8 a chỉ ra rằng, phổ hấp thụ Plasmon tăng số đỉnh hấp thụ theo thời

gian chiếu LED. Điều này chứng tỏ, ở cùng một công suất LED chiếu các hạt

AgNPs có số bậc đối xứng giảm khi số đỉnh phổ hấp thụ tăng [34]. 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 oxy 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. Đặc biệt, so với phổ

hấp thụ của các hạt nano mầm chỉ có một đỉnh duy nhất thì đối với các hạt nano

dạng đĩa dẹt tam giác này lại xuất hiện thêm một đỉnh hấp thụ có cường độ nhỏ ở

bước sóng ngắn hơn (~329 nm). Đây chính là đỉnh đặc trưng cho sự hấp thụ của

bề dầy của đĩa nano. Điều này còn được thể hiện chi tiết hơn trong Hình 3.9. Trong

Hình 3.9, các chế độ kích thích Plasmon tương ứng cho mỗi đỉnh hấp thụ của dung

dịch cũng được cung cấp. Ba đỉnh đặc trưng tương ứng với các chế độ kích thích

Plasmon khác nhau của các nano hình tam giác [34]. Hai đỉnh phổ nằm ở 329 nm

và 583 nm 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 hình ảnh TEM quan sát được

(Hình 3.10).

Chúng ta cũng thấy rằng, trong Hình 3.8 a, khi thời gian chiếu LED tăng,

thì cường độ đỉnh phổ ở bước sóng 400 nm có xu hướng giảm xuống và cường độ

hấp thụ cộng hưởng Plasmon ở đỉnh 500 nm tăng dần và xu hướng dịch về phía

sóng dài. Điều đó chứng tỏ, kích thước của các hạt đĩa nano lớn dần (chiều dài

cạnh tăng dần). Hình 3.8b là biểu diễn ảnh chụp dung dịch nano bạc khi được

chiếu sáng bởi LED ở các thời gian tương ứng 0h (mầm), 1h, 2h, 3h và 4h. Kết

quả cho thấy, mầu sắc biến đổi từ mầu vàng nhạt sang mầu xanh đậm-nó phù hợp

với lý thuyết Mie. Sự tăng kích thước của các hạt đĩa nano có thể được giải thích

là: Đối với các đĩa tam giác Ag được tiếp tục chiếu sáng 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 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 (chúng ta sẽ xem chi tiết trong ảnh TEM phần sau). Thậm chí nếu

tiếp tục chiếu sáng thì các đĩa nano bạc này có thể trở thành các đĩa tròn. Khi đó

trên phổ hấp thụ Plasmon, chúng ta sẽ quan sát thấy số đỉnh phổ biến đổi theo số

bậc đối xứng của hạt nano.

Hình 3.8. Đặc trưng quang của các AgNPs (với [NaBH4]/[AgNO3] =5:4, 2,5 ml TSC 2,5 mM) sau khi được chế tạo bằng phương pháp quang hóa. (a)- Phổ hấp thụ của các hạt AgNPs dạng mầm và các dạng tam giác sau khi chiếu LED (thời gian chiếu 1 h, 2 h, 3 h, 4h). (b)- Ảnh chụp dung dịch bạc sau khi hoàn thiện quy trình chế tạo của các mẫu tương ứng với Hình a.

Hình 3.9. Giải thích cơ chế hình thành phổ hấp thụ của của các nano đĩa bạc

dạng tam giác

Trên Hình 3.9 giải thích cơ chế hình thành phổ hấp thụ Plasmon của các

hạt nano đĩa bạc dạng tam giác.

3.2.2. Kích thước và hình dạng

Để quan sát hình dạng và kích thước của các hạt nano sau khi chế tạo, các

dung dịch hạt keo nano này được quan sát và đo đạc bằng TEM. Hình 3.10 là

hình ảnh của các hạt nano bạc mầm và nano bạc đĩa dẹt dạng tam giác sau khi tiến

triển bằng chiếu LED dưới kính hiển vi điện tử truyền qua. Kết quả Hình 3.9 a

cho thấy các hạt AgNPs mầm có dạng tựa cầu, đơn phân tán. Kích thước tập trung

chủ yếu khoảng 11 nm như trong Hình 3.10 b. Điều này hoàn toàn phù hợp với

phổ hấp thụ đã được thảo luận ở trên, và citrate đóng vai trò tốt là tác nhân ổn

định các hạt nano bạc. Khi các hạt mầm AgNPs được chiếu sáng, tùy theo thời

gian chiếu, công suất chiếu,..mà các hạt nano dạng đĩa được hình thành. Theo tài

liệu tham khảo [35], các hạt nano bạc được hình thành trong giai đoạn đầu bởi vì

các ion citrate có thể gắn kết ưu tiên 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 [32]. 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. Hình 3.9 c và d biểu diễn các hạt nano dạng đĩa (tấm) tam giác với các độ

phóng đại khác nhau của mẫu AgNPs có [NaBH4]/[AgNO3] =5:4, 2,5 ml TSC 2,5

mM được chiếu LED ở công suất 0,51 mW/cm2 trong 2h. Các đĩa mỏng AgNPs

được hình thành có kích thước khác nhau. Điều này được giải thích là có thể năng

lượng photon kích thích đến mẫu không đồng đều cho các hạt mầm nhận được.

Một số đĩa có kích thước cạnh lớn nhất khoảng 32 nm. Để phân loại các hạt có

kích thước và hình dạng khác nhau, chúng ta có thể dùng phương pháp quay li

tâm tốc độ cao.

Hình 3.10. Ảnh TEM của các hạt nano bạc sau khi chế tạo.

(a)-các mầm nano bạc. (b)-phân bố kích thước hạt tương ứng với ảnh a. (c) và (d) là ảnh TEM của của các nano bạc dạng đĩa dẹt tam giác được chế tạo bằng cách chiếu LED.

3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ TSC lên tính chất quang của hạt keo nano bạc

Trong thực tế việc điều khiển kích thước hạt và hình dạng hạt nano bạc phụ

thuộc vào rất nhiều các thông số công nghệ chế tạo mẫu. Trong giới hạn của luận

văn này, tôi chỉ khảo sát một thông số ảnh hưởng trực tiếp lên mẫu chế tạo là

lượng chất TSC. Sau đó thay đổi thời gian chiếu LED lên mẫu. Để nghiên cứu

tính chất quang của AgNPs thay đổi theo lượng TSC, phổ hấp thụ UV-Vis được

lựa chọn. Như trong chương 2 đã trình bày, các lượng TSC được thêm ngay vào

trong quá trình tạo mầm, từ đó các mầm được tạo ra sẽ có sự ảnh hưởng mạnh từ

nhóm citrate tạo nên hạt.

Hình 3.11 thể hiện tính chất quang của của các mầm chế tạo được với các

lượng TSC khác nhau. Trên Hình 3.11a biểu diễn phổ hấp thụ Plasmon của các

mầm với lượng chất TSC lần lượt 50, 100, 500, 1000, 2500 và 4000 µl. Kết quả

cho thấy, phổ hấp thụ có một đỉnh duy nhất ở các bước sóng lần lượt 393, 383,

401, 401, 413, 419 nm tương ứng với các mẫu có lượng TSC 50, 100, 500, 1000,

2500 và 4000 µl . Điều này chứng tỏ các hạt mầm tạo thành có dạng cầu, kích

thước từ vài nm đến 15 nm (theo lý thuyết Mie). Dung dịch của chứa các mầm

này có mầu sắc biến đổi nhẹ từ mầu vàng hơi đậm (50 µl của TSC) và nhạt dần

(4 ml của TSC). Điều này phù hợp với lý thuyết Mie khi hạt có kích thước lớn thì

mầu của dung dịch chứa hạt nhạt hơn hạt có kích thước nhỏ và đỉnh phổ Plasmon

dịch dần về phía sóng dài.

Hình 3.11. Tính chất quang của các mầm AgNPs với lượng TSC thay đổi.

(a)-Phổ hấp thụ Plasmon của các mầm AgNPs với lượng chất TSC lần lượt 50, 100, 500, 1000, 2500 và 4000 µl. (b)- Ảnh chụp dung dịch chứa AgNPs mầm tương ứng với các mẫu hình a. Các mầm này được chiếu LED có cùng công suất với các thời gian chiếu

lần lượt là 1h, 2h, 3h và 4h cho phổ hấp thụ như Hình 3.12 a, b, c và d tương ứng.

Từ phổ hấp này cho thấy: đối với mẫu chỉ thêm 50, 100 và 500 µl TSC sau 1h

chiếu LED thì phổ gần như chưa có sự thay đổi nhiều, chứng tỏ chưa có sự biến

đổi đáng kể về hình dạng hạt. Tiếp tục chiếu LED sau 2 h thì bắt đầu hơi nhú lên

đỉnh hấp thụ Plasmon thứ 2 (ở 583 nm), chứng tỏ rằng bắt đầu có sự hình thành

hạt dị hướng về mặt cấu trúc. Tuy nhiên, dạng phổ này vẫn tiếp tục giữ nguyên

cho đến khi chiếu LED đến 4h. Trên ảnh chụp dung dịch chứa các hạt nano này

cho thấy mầu sắc có sự biến đổi nhẹ từ hình 3.12 e-g. Điều này có thể do lượng

TSC chưa đủ để cung cấp nhóm citrate bao bọc hạt mầm để quá trình oxy hóa

diễn ra khi có photon chiếu tới là thay đổi cấu trúc của hạt. Đối với các mẫu được

thêm lượng TSC (1000, 2500, 4000 µl) nhiều hơn, nhìn chung phổ hấp thụ biến

đổi ngay sau khi chiếu LED 1h và xuất hiện thêm 2 đỉnh Plasmon ở 334 nm và

580 nm (mẫu 1000 µl TSC và chiếu 1h). Trong 3 mẫu này, càng tăng thêm lượng

TSC và thời gian chiếu LED thì các đỉnh phổ phía sóng dài có xu hướng dịch

chuyển đỏ và cường độ phổ hấp thụ tăng. Điều này chứng tỏ các hạt nano lớn dần

khi nhận được năng lượng kích thích. Thêm vào đó, điều này còn được thể hiện

rõ ràng khi quan sát mầu sắc của dung dịch chứa các hạt nano này trên hình 3.12

e-f. Ví dụ như đối với mẫu 4000 µl TSC mầu dung dịch biến đổi từ mầu ánh tím

(LED 1h) sang mầu xanh lục đậm (LED 4h).

Từ thí nghiệm khảo sát này chứng tỏ rằng, lượng TSC có ảnh hưởng rất lớn

đến việc hình thành mầm và hình dạng cũng như kích thước của AgNPs. Do đó

cần khảo sát cẩn thận và chi tiết lượng TSC thêm vào để có được lượng tối ưu cho

hạt AgNPs có hình dạng và kích thước như mong muốn.

Hình 3.12. Tính chất quang của các hạt AgNPs phát triển theo thời gian với các lượng TSC khác nhau. (a), (b), (c) và (d) là phổ hấp thụ Plasmon của các AgNPs ứng với các thời gian chiếu LED là 1, 2, 3 và 4h. (e), (f), (g) và (h) là ảnh chụp kỹ thuật số các dung dịch chứa các AgNPs theo các thời gian 1, 2, 3 và 4h tương ứng thay đổi lượng TSC trong hình a, b, c và d.

3.3. Tính ổn định của hạt keo nano bạc

Để kiểm tra tính ổn định theo thời gian của các hạt keo nano bạc, luận văn

này trình bày đối với hạt nano dạng cầu sau khi chế tạo được khảo sát bằng phổ

hấp thụ Plasmon. Đây là phương pháp phổ tương đối đơn giản và thuận tiện để

kiểm tra nhanh sự bền quang của các AgNPs này. Một thực tế là, khi các AgNPs

không ổn định và kết tụ thì đỉnh phổ hấp thụ Plasmon ở 420 nm giảm xuống và

màu sắc của dung dịch chứa AgNPs thay đổi.

Các mẫu sau khi chế tạo được bảo quản ở nhiệt độ phòng và trong bóng tối

bằng cách bọc giấy nhôm. Qua khảo sát cho thấy, các mẫu có tỷ lệ nồng độ mol

[TSC]/[AgNO3]=35:1 và [TSC]/[AgNO3]=8:1 ổn định trong khoảng 25 ngày. Tuy

nhiên, cường độ đỉnh phổ Plasmon của các mẫu này giảm đáng kể sau 33 ngày.

Chỉ có mẫu [TSC]/[AgNO3]=35:1 với nồng độ chất khử cao là ổn định dưới 10

ngày.

Trong các mẫu đã khảo sát thì mẫu [TSC]/[AgNO3]=5:1 cho kết quả ổn

định trên 40 ngày và phổ hấp thụ của nó được chỉ ra trên Hình 3.13. Quan sát thấy

rằng, đỉnh phổ hấp thụ Plasmon giảm nhẹ theo thời gian. Do đó, mẫu này có thể

được giữ và bảo quản trong thời gian dài để phục vụ cho nghiên cứu hoạt động

kháng khuẩn.

Hình 3.13. Phổ hấp thụ Plasmon về sự ổn định của các hạt keo nano bạc

[TSC]/[AgNO3]=5:1 sau 2, 12, 21, 23, 30 và 43 ngày

3.4. Thí nghiệm khả năng diệt khuẩn Escherichia coli

Các mẫu có các nồng độ chất khử khác nhau sau khi chế tạo được mang thử

nghiệm hoạt tính kháng khuẩn với vi khuẩn E.coli.

Hình 3.14. Kết quả hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs được tổng hợp bằng tác

nhân khử citrate chống lại vi khuẩn E.coli. Vùng kháng khuẩn của các mẫu T3,

T4 và T5 lần lượt là 13 mm, 11 mm và 9 mm.

Tác giả cũng đã thử nghiệm đánh giá hoạt tính kháng khuẩn E.coli của các

hạt keo AgNPs, kết quả được chỉ ra trong Hình 3.14. Sau 12 giờ nuôi cấy với mẫu

T3, T4 và T5 (xem bảng 2 ở chương 2) cho thấy xuất hiện vòng kháng khuẩn. Kết

quả cho thấy, các hạt keo AgNPs đã ức chế một vùng rộng đối với chủng vi khuẩn

E.coli gây bệnh ở nồng độ thử nghiệm 100μl/giếng. Vùng kháng khuẩn của các

mẫu T3, T4 và T5 lần lượt là 13 mm, 11 mm và 9 mm. Điều đó chứng tỏ phương

pháp tổng hợp này citrate đã bao bọc tốt và làm ổn định bề mặt các hạt keo nano

bạc, từ đó 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

ion bạc (100μl/giếng-nồng độ 0,001M) riêng phân ly trong nước và kháng sinh

Ampicillin (0.875 mg/giếng) có độ rộng vùng ức chế tương ứng 10 mm và 12

mm. Cho đến nay, cơ chế ức chế tăng trưởng của vi sinh vật do các AgNPs gây ra

vẫn chưa được giải thích một cách sáng tỏ. Tuy nhiên, người ta cho rằng các

AgNPs xâm nhập vào thành tế bào của vi khuẩn gây ra sự hư hỏng trong màng tế

bào, dẫn đến sự chết của tế bào vi khuẩn [29,36]. Một số nhà nghiên cứu cho rằng,

hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano bạc có liên quan đến cấu trúc của thành tế bào

vi khuẩn và sự thay đổi hoạt tính kháng khuẩn có thể phát sinh từ sự khác biệt cấu

trúc của tế bào vi khuẩn và độ dày của lớp tế bào vi khuẩn peptidoglycan [37].

Một số các nhà nghiên cứu khác cho rằng, hiệu quả ức chế của hạt nano bạc với

kích thước nano của chúng cho phép chúng gắn dễ dàng với màng tế bào vi khuẩn

làm ức chế cấu trúc của chúng [38].

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

Kết luận

Luận văn đã tập trung vào chế tạo các hạt keo nano bạc và nghiên cứu các

quá trình hấp thụ của chúng và thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn E.coli. Đề tài

đã đạt được một số kết quả mới và lý thú, cụ thể:

- Chỉ với một quy trình đơn giản và giá rẻ đã chế tạo được các hạt keo

nano bạc dạng cầu dùng TSC là chất khử. Các hạt nano này khá đồng đều và có

kích thước khoảng 40 nm.

- Khảo sát các tham số ảnh hưởng lên chất lượng mẫu (kích thước, hình

dạng, độ ổn định). Qua nghiên cứu này tôi đã tìm ra được tỷ lệ mol của

[TSC]/[AgNO3] tối ưu là 5:1, thời gian phản ứng hoàn thành là sau 25 phút ở

100oC. Tại pH>7 hay môi trường trung tính hoặc kiềm, các hạt nano bạc tạo thành

có hình dạng tựa cầu, đơn phân tán trong nước và có kích thước trung bình khoảng

40 nm là ổn định tốt và có thể bảo quản để sử dụng lâu dài.

- Chế tạo thành công các hạt đĩa nano bạc dạng tam giác bằng phương

pháp cảm ứng quang dưới sự kích thích của LED. Quy trình chế tạo gồm hai giai

đoạn chính là: i) giai đoạn tạo mầm và ii) giai đoạn phát triển mầm. Đề tài đã khảo

sát một số tham số ảnh hưởng trực tiếp lên kích thước và hình dạng của hạt. Qua

đó cho thấy, lượng TSC có ảnh hưởng quan trọng lên hình thái và kích thước hạt

AgNPs. Để tạo các đĩa nano bạc dạng tam giác thì lượng TSC sử dùng trong

khoảng từ 1ml đến 4ml là tốt trong miền đề tài đã khảo sát. Bên cạnh đó, thời gian

chếu LED cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình hình thành và

phát triển thành hạt nano có cấu trúc dị hướng.

- Đề tài đã nghiên cứu tính chất quang của các hạt AgNPs chế tạo được

chủ yếu bằng phổ hấp thụ Plasmon. Lựa chọn này là phù hợp với đối tượng nghiên

cứu vì bạc thuộc kim loại quý và tính chất quang chủ yếu được thể hện qua hấp

thụ cộng hưởng Plasmon bề mặt và tán xạ Plasmon bề mặt (theo lý thuyết Mie).

Các quá trình hấp thụ Plasmon được phân tích và khảo sát kỹ lưỡng theo các mẫu

chế tạo được. Kết quả cho thấy phổ hấp thụ Plasmon của các hạt hình cầu chủ yếu

đóng góp của dao động lưỡng cực của trường EM. Và đối với các hạt đĩa AgNPs

dạng tam giác còn có sự đóng góp của dao động tứ cực của trường EM. Các kết

quả thực nghiệm về hấp thụ Plasmon này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Mie và

Gans và các công bố trong thời gian gần đây.

- Với các hạt nano dạng cầu chế tạo bằng phương pháp khử TSC đã được

thử nghiệm kháng khuẩn E.coli và cho kết quả tốt. Kết quả cho thấy vòng kháng

khuẩn đối với các mẫu T3, T4 và T5 là 13 mm, 11 mm và 9 mm tương ứng. Những

kết quả này cũng đã được kiểm chứng và so sánh với vùng ức chế khi sử dụng ion

Ag+ và thuốc kháng sinh Ampicillin là 10 mm và 12 mm tương ứng.

- Với các kết quả đạt được trên đây có thể thấy, các hạt nano bạc dạng cầu có

thể được dùng để diệt các khuẩn E.coli và nó có thể đóng góp vào các phương pháp

bảo quản thực phẩm mà không ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

Nano bạc tuy đã được đề cập và khảo sát nhiều, nhưng vẫn còn nhiều vấn

đề cần được tiếp tục được phát triển và nghiên cứu tiếp để làm thấu đáo các hiệu

ứng, cơ chế vật lý trong việc hình thành cấu trúc và khả năng ứng dụng của nó.

- Chế tạo cấu trúc nano bạc khác nhau và nghiên cứu sự hình thành cấu trúc

của nó

- Nghiên cứu các khả năng ứng dụng mới như: tăng trưởng tán xạ raman bề

mặt (SERS) nhằm phát hiện các chất độc trong thực phẩm.

- Nghiên cứu các ứng dụng của nó trong y-sinh học dựa vào hấp thụ và tấn

xạ cộng hưởng Plasmon bề mặt, như: hiệu ứng quang nhiệt các liệu pháp nhiệt,..

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] K. M.M, "Synthesis and applications of silver nanoparticles," Arabian Journal

of Chemistry, 2010.

[2] B. Khodashenas, "Synthesis of silver nanoparticles with different," Arabian

Journal of Chemistry, 2014.

[3] Pillai Z.S., Kamat P.V., "What factors control the size and shape of silver

nanoparticles in the citrate ion reduction method?," J. Phys. Chem. , 2004.

[4] R. S. Jawaad, "Synthesis of silver nanoparticles," ARPN Journal of

Engineering and Applied Sciences , 2014.

[5] M. Pris, "Influence of different parameters on wet synthesis of silver

nanoparticles".

[6] Bonsak, "http://folk.uio.no/jackb/bonsak.pdf," September 2016. [Online].

[7] M. ACM, "Graphene oxide-silver nanocomposite as a promising biocidal

agent against methicillin-resistant Staphylococcus aureus," International

Journal of Nanomedicine, 2015.

[8] Q. H. Tran, "Silver nanoparticles: synthesis, properties, toxicology,

applications and perspectives," ADVANCES IN NATURAL SCIENCES:

NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY, 2013.

[9] A. J. Haes, "Preliminary studies and potential applications of localized surface

plasmon resonance spectroscopy in medical diagnostics," Future Drugs ,

2004.

[10] C. Caro, "Silver Nanoparticles: Sensing and Imaging Applications," In Tech,

2010.

[11] L. Ouay, "Antibacterial Activity of Silver Nanoparticles: A Surface Science

Insight," Nano Today, 2015.

[12] Graf, Christina; Vossen, Dirk L.J.; Imhof, Arnout; van Blaaderen,

Alfons (July 11,. “A General Method To Coat Colloidal Particles with

Silica”. Langmuir. 19 (17): 6693–6700, 2003.

[13] Nguyễn Ngọc Tú. “Nghiên cứu gel nước thông minh nhạy pH lai nano bạc”.

Khóa luận tốt nghiệp đại học chính quy 2009. Trang 8-9.

[14] Craige. Bohren, Donaald R. Huffman, “Absorption and Scattering of Light

by Small Particles”, Wiley Science Paperback Series Published 1998, pp.136.

[15] Zhu Jian, Wang Yongchang, “Suface Plasmon Ressonance Enhanced

Scattering of Au Colloidal Nanoparticle”, Plasma Science & Technology,

Vol.5, No.3 (2003), pp. 1835-1839.

[16] Challa S. S. R. Kumar, “Biofunctionalization of Fluorescent Nanoparticles”,

Vol.1. 2005, pp. 3

[17] International Application Published under The Patent Cooperation Treaty,

“Water soluble chitosan nanoparticle for delivering an anticancer agent and

preparing method thereof”, Wo 2007/029898 A1, pp. 1-12

[18] Sougata Sarkar, Atish Dipankar Jana, Samir Kumar Samanta, Golam Mostafa

(2007), “Facile synthesis of silver nano particles with highly efficient anti-

microbial property”, Sciencedirect (26) tr 4419–4426.

[19] M. Maillard, P. Huang, and L. Brus, “Silver Nanodisk Growth by Surface

Plasmon Enhanced Photoreduction of Adsorbed [Ag +]”, Nano Lett., 2003.

[20] C. Xue, G. S. Métraux, J. E. Millstone, and C. A. Mirkin, “Mechanistic study

of photomediated triangular silver nanoprism growth”, J. Am. Chem. Soc., no.

130 (26), pp. 8337–8344, 2008.

[21] A. Campion and P. Kambhampati, “Surface-enhanced Raman scattering,”

Chem. Soc. Rev., 1998.

[22] 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.

[23] Nguyễn Ngọc Tú. “Nghiên cứu gel nước thông minh nhạy pH lai nano bạc”.

Khóa luận tốt nghiệp đại học chính quy 2009. Trang 8-9.

[24] “http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3807907”.

[25] “Bacillus coli communis Escherich 1885”.

[26]M.U. Rashid, M.K.H. Bhuiyan, M.E. Quayum, "Synthesis of silver nano

particles (AgNPss) and their uses for quantitative analysis of vitamin C

tablets", Dhaka Univ. J. Pharm. Sci. 12 (2013) 29–33.

[27]P. Raveendran, J. Fu, S.L. Wallen, "Completely “Green” Synthesis and

Stabilization of Metal Nanoparticles", J. Am. Chem. Soc. 125 (2003) 13940–

13941.

[28]G.M. Raghavendra, J. Jung, D. kim, J. Seo, "Step-reduced synthesis of starch-

silver nanoparticles", Int. J. Biol. Macromol. 86 (2016) 126–128.

[29]G.M. Raghavendra, T. Jayaramudu, K. Varaprasad, R. Sadiku, S.S. Ray, K.

Mohana Raju, "Cellulose-polymer-Ag nanocomposite fibers for antibacterial

fabrics/skin scaffolds", Carbohydr. Polym. 93 (2013) 553–560.

[30]F. Seitz, R.R. Rosenfeldt, K. Storm, G. Metreveli, G.E. Schaumann, R.

Schulz, M. Bundschuh, "Effects of silver nanoparticle properties, media pH

and dissolved organic matter on toxicity to Daphnia magna", Ecotoxicol.

Environ. Saf. 111 (2015) 263–270.

[31]G. Zhou, W. Wang, "Synthesis of silver nanoparticles and their

antiproliferation against human lung cancer cells in vitro", Orient. J. Chem.

28 (2012) 651–655.

[32]Z. Yi, J.B. Zhang, H. He, X. Bin Xu, B.C. Luo, X.B. Li, K. Li, G. Niu, X.L.

Tan, J.S. Luo, Y.J. Tang, W.D. Wu, Y.G. Yi, "Convenient synthesis of silver

nanoplates with adjustable size through seed mediated growth approach",

Trans. Nonferrous Met. Soc. China (English Ed. 22 (2012) 865–872.

[33]H. Yu, Q. Zhang, H. Liu, M. Dahl, J.B. Joo, N. Li, L. Wang, Y. Yin, U. States,

C.P. Control, R. Reuse, B. Engineering, F. Nano, S. Materials, "Thermal

Synthesis of Silver Nanoplates Revisited", A Modi fi ed Photochemical,

(2014) 10252–10261.

[34]R. Jin, Y.C. Cao, E. Hao, G.S. Metraux, G.C. Schatz, C.A. Mirkin,

"Controlling Anisotripic Nanoparticle Growth Through Plasmon Excitation",

Nature. 425 (2003) 487–490.

[35]Q. Zhang, N. Li, J. Goebl, Z. Lu, Y. Yin, "A systematic study of the synthesis

of silver nanoplates: Is citrate a “magic” reagent?", J. Am. Chem. Soc. 133

(2011) 18931–18939.

[36]G. V. Pavan Kumar, "Near-field optical resonance and enhancement of a

plasmonic nanocrescent cylinder tuned by a proximal plasmonic

nanostructure", J. Opt. Soc. Am. B. 29 (2012) 594.

[37]Junaidi, K. Triyana, H. Sosiati, E. Suharyadi, "Effect of Temperature on the

Silver Nanorods Formation Synthesized by Polyol Method", Adv. Mater. Res.

1123 (2015) 256–259.

[38]H.J. Klasen, "A historical review of the use of silver in the treatment of burns"

. II . Renewed interest for silver, 26 (2000).

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

Vũ Xuân Hòa, Phạm Thị Thu Hà, Hà Duy Hiền, Tổng hợp và khảo sát các

tham số ảnh hưởng đến tính chất quang của các hạt nano bạc, Tạp chí Nghiên

cứu KH&CN quân sự, Số 54, 04. 2018.

Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Chế tạo và nghiên cứu quá trình hấp thụ Plasmon của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn Escherichia coli

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Hà Duy Hiền

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

PLASMON CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM

ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN ESCHERICHIA COLI

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

Hà Duy Hiền

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

PLASMON CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM

ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN ESCHERICHIA COLI

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

Nguồn bức xạ Hình 2.6. Biểu diễn định luật Lamber-Beer

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok

Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Chế tạo và nghiên cứu quá trình hấp thụ Plasmon của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn Escherichia coli

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Hà Duy Hiền

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

PLASMON CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM

ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN ESCHERICHIA COLI

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

Hà Duy Hiền

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

PLASMON CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM

ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN ESCHERICHIA COLI

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

Nguồn bức xạ Hình 2.6. Biểu diễn định luật Lamber-Beer

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok