1
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN VẬT LÝ
ĐỖ THỊ HUẾ
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC
CẤU TRÚC NANO VÀNG DẠNG CẦU, DẠNG THANH VÀ DẠNG LÕI/VỎ
SILICA/VÀNG ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ
Hà Nội – 2018
i
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN VẬT LÝ
ĐỖ THỊ HUẾ
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC
CẤU TRÚC NANO VÀNG DẠNG CẦU, DẠNG THANH VÀ DẠNG LÕI/VỎ
SILICA/VÀNG ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH
Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số chuyên ngành: 944 01 04
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
1. TS. Nghiêm Thị Hà Liên
2. PGS.TS. Trần Hồng Nhung
Hà Nội – 2018
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ “Nghiên cứu chế tạo, tính chất quang của
các hạt nanô vàng và cấu trúc nanô lõi /vỏ silica/vàng ứng dụng trong hiện ảnh
tế bào” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và tài liệu trong luận án
là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Tất cả
những tham khảo và kế thừa đều được trích dẫn và tham chiếu đầy đủ.
Nghiên cứu sinh
Đỗ Thị Huế
iii
LỜI CẢM ƠN
Luận án này đã được hoàn thành tại phòng thí nghiệm của nhóm
NanoBioPhotonics của Viện Vật lý thuộc viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
dưới sự hướng dẫn của TS.Nghiêm Thị Hà Liên và PGS.TS. Trần Hồng Nhung.
Để có thể hoàn thành đƣợc luận án này, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng, và lòng
biết ơn chân thành, sâu sắc tới TS.Nghiêm Thị Hà Liên và PGS. TS. Trần Hồng
Nhung, những ngƣời thầy luôn tận tụy hết lòng hƣớng dẫn tôi, tạo mọi điều kiện
giúp đỡ trong thời gian tôi học tập và nghiên cứu ở Viện Vật Lý.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS Vũ Dƣơng, PGS. TS Đỗ Quang Hòa, TS. Nguyễn
Trọng Nghĩa cùng các anh chị em thuộc nhóm NanoBioPhotonics và thuộc trung tâm
Điện tử Lƣợng tử - Viện Vật Lý đã giúp đỡ và cho tôi những ý kiến quý báu cũng
nhƣ hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình làm thực nghiệm để hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới PGS. TS Chu Việt Hà, ngƣời luôn bên tôi, giúp
đỡ và cho tôi những lời khuyên quý báu để tôi vững bƣớc trong suốt giai đoạn học
tập của mình. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể lãnh đạo Khoa Vật
Lý, cùng các thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè, những ngƣời đã luôn quan tâm, giúp đỡ,
tạo điều kiện cho tôi để tôi có thời gian hoàn thành luận án.
Cuối cùng con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bố mẹ hai bên, tới gia đình
nhỏ ở đó có chồng và con gái con, những ngƣời vẫn luôn bên con, thay con gánh
vác việc gia đình, tạo cho con động lực và niềm tin để con có đƣợc ngày hôm nay.
Xin trân trọng cảm ơn tất cả!
Hà Nội, tháng 01 năm 2018
iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN.................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... x
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................................ xii
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ VÀ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ............. 9
1.1. Tính chất quang của các hạt nano kim loại .......................................................... 9
1.1.1. Hiện tƣợng cộng hƣởng plasmon bề mặt (Surface plasmon resonance -
SPR) .......................................................................................................................... 10
1.1.2. Lý thuyết Mie – sự phụ thuộc của tính chất quang vào kích thƣớc hạt .......... 11
1.1.3. Đặc trƣng quang học của các cấu trúc nano vàng ........................................... 16
1.1.3.1. Hạt nano vàng dạng cầu ............................................................................... 17
1.1.3.2. Thanh nano vàng – Lý thuyết Gans ............................................................. 19
1.1.3.3. Hạt nano cấu trúc lõi /vỏ silica/vàng (SiO2/Au) .......................................... 23
1.2. Các phƣơng pháp chế tạo cấu trúc nano vàng .................................................... 27
1.2.1. Phƣơng pháp nuôi mầm .................................................................................. 28
1.2.1.1. Cơ chế hình thành và phát triển hạt nano vàng bằng phƣơng pháp nuôi mầm ...... 29
1.2.1.2. Cơ chế ổn định keo của các hạt trong dung dịch ......................................... 31
1.2.2. Các phƣơng pháp chế tạo hạt nano vàng dạng cầu ......................................... 34
1.2.3. Các phƣơng pháp chế tạo hạt nano cấu trúc lõi/vỏ - SiO2/Au ........................ 37
1.2.4. Chế tạo thanh nano vàng ................................................................................. 39
1.3.1. Đánh dấu và hiện ảnh sinh học ....................................................................... 43
1.3.2. Ứng dụng hiệu ứng quang nhiệt ...................................................................... 45
1.4. Các phƣơng pháp đo đạc .................................................................................... 48
1.4.1.1. Phép đo kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .......................................... 48
1.4.1.2. Nhiễu xạ tia X (XRD) .................................................................................. 49