Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo điện cực cấu trúc nano ứng dụng trong linh kiện pin mặt trời hữu cơ và cảm biến điện hoá

Luận án tiến sĩ này tập trung vào nghiên cứu chế tạo các điện cực cấu trúc nano tiên tiến để ứng dụng trong pin mặt trời hữu cơ (OPV) và cảm biến điện hóa. Công trình này nhằm giải quyết các hạn chế của vật liệu điện cực truyền thống như ITO, đồng thời phát triển các giải pháp bền vững và hiệu quả hơn cho các linh kiện quang điện tử và giám sát môi trường.

Luận án này hướng tới các nhà khoa học, nghiên cứu sinh, và sinh viên trong lĩnh vực khoa học vật liệu, hóa học hữu cơ, công nghệ nano, đặc biệt là những người quan tâm đến phát triển pin mặt trời hữu cơ, cảm biến điện hóa và các ứng dụng liên quan đến năng lượng bền vững và giám sát môi trường.

Luận án tiến sĩ này trình bày kết quả nghiên cứu chuyên sâu về chế tạo và ứng dụng các điện cực cấu trúc nano trong hai lĩnh vực quan trọng: pin mặt trời hữu cơ (OPV) và cảm biến điện hóa. Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết về năng lượng bền vững và giám sát môi trường, công trình này tập trung khắc phục những hạn chế của các vật liệu điện cực hiện có, đặc biệt là điện cực ITO giòn và khan hiếm trong OPV, cũng như nâng cao hiệu suất của cảm biến điện hóa. Mục tiêu chính của luận án là chế tạo thành công các điện cực cấu trúc nano dẻo, trong suốt, có độ dẫn điện và độ truyền qua cao để ứng dụng trong linh kiện quang điện tử, đồng thời phát triển các điện cực có diện tích hoạt động bề mặt lớn và khả năng truyền tải điện tích cao cho cảm biến điện hóa nhạy bén phát hiện chất ô nhiễm trong nước. Để đạt được các mục tiêu này, luận án đã thực hiện các nội dung nghiên cứu chính sau: 1. Tổng hợp và biến tính một loạt các vật liệu nano tiên tiến như sợi nano bạc (AgNW), oxit graphene (GO), PEDOT:PSS, ống nano cacbon (CNT) dạng oxi hóa, và các khung hữu cơ kim loại (MOF) lưỡng kim FeMg-BDC, MOF CuBTC. Các vật liệu này được tổng hợp thành công với các đặc tính mong muốn về kích thước, độ phân tán và diện tích bề mặt. 2. Chế tạo điện cực quang khắc cấu trúc nano dẻo, trong suốt ứng dụng trong linh kiện pin mặt trời hữu cơ. Luận án đã phát triển một phương pháp quang khắc hiệu quả để tạo ra điện cực PET/x-PVCn/AgNW với độ phân giải cao, cho phép kiểm soát chính xác các vùng dẫn điện và không dẫn điện. 3. Chế tạo điện cực cấu trúc nano ứng dụng trong cảm biến điện hóa để phát hiện ion kim loại nặng và dư lượng thuốc kháng sinh trong nước, tập trung vào việc tối ưu hóa diện tích bề mặt và khả năng truyền tải điện tích để đạt độ nhạy cao. Các kết quả thực nghiệm đã chứng minh khả năng chế tạo thành công các vật liệu nano và điện cực với cấu trúc và tính chất phù hợp, mở ra tiềm năng ứng dụng lớn trong việc phát triển các thế hệ linh kiện quang điện tử và cảm biến môi trường hiệu quả hơn.