Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp và nghiên cứu vật liệu nano spinel oxit MCo₂O₄ (M = Zn, Cu, Mn) thử nghiệm ứng dụng trong phát hiện dư lượng một số thuốc (Carbaryl, Carbendazim, Furazolidone) và ion kim loại nặng (Pb²⁺, Cu²⁺) trong thực phẩm

Trong bối cảnh toàn cầu ngày càng chú trọng đến an toàn và chất lượng thực phẩm, việc phát triển các phương pháp phân tích nhanh, hiệu quả và chi phí thấp để phát hiện các chất độc hại là vô cùng cấp thiết. Các phương pháp truyền thống thường gặp hạn chế về thời gian, chi phí và tính linh hoạt. Do đó, cảm biến điện hóa (electrochemical sensors) đã nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn nhờ khả năng phản hồi nhanh, độ nhạy cao và tính linh động. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và nghiên cứu các vật liệu nano spinel oxit MC02O4 (M = Zn, Cu, Mn), khai thác các đặc tính ưu việt của chúng để phát triển các cảm biến nano điện hóa tiên tiến. Mục tiêu chính là ứng dụng các cảm biến này trong việc phát hiện dư lượng của một số thuốc bảo vệ thực vật, thuốc kháng sinh và ion kim loại nặng trong thực phẩm, góp phần nâng cao hiệu quả kiểm soát an toàn thực phẩm.

Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực hóa học phân tích, khoa học vật liệu, công nghệ nano, an toàn thực phẩm, cũng như các chuyên gia trong ngành kiểm nghiệm thực phẩm và môi trường.

Nghiên cứu này trình bày một cách tiếp cận toàn diện để tổng hợp và ứng dụng vật liệu nano spinel cobaltite MC02O4 (M = Zn, Cu, Mn) trong lĩnh vực cảm biến điện hóa tiên tiến. Luận án đã thành công trong việc xây dựng quy trình tổng hợp các vật liệu nano spinel này bằng phương pháp thủy nhiệt có hỗ trợ vi sóng, đồng thời khảo sát chi tiết sự phân bố cation, hình thái học và kích thước của chúng. Các vật liệu tổng hợp sau đó được sử dụng để biến tính các điện cực in lưới (SPE), tạo ra các cảm biến nano điện hóa thông minh. Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc chế tạo và tối ưu hóa các cảm biến, đồng thời đánh giá đặc trưng điện hóa tại phòng thí nghiệm chuyên sâu. Các đặc tính vi cấu trúc, hình thái và tính chất bề mặt của vật liệu được phân tích bằng các thiết bị hiện đại. Giá trị ứng dụng của các cảm biến này được chứng minh thông qua khả năng phát hiện siêu nhạy và định lượng chính xác dư lượng thuốc bảo vệ thực vật (carbaryl, carbendazim), thuốc kháng sinh (furazolidone) và ion kim loại nặng (Pb2+, Cu2+) trong các mẫu thực phẩm thực tế. Đặc biệt, nghiên cứu còn khám phá ảnh hưởng của trường ánh sáng đến hiệu suất của cảm biến điện hóa, mở ra tiềm năng cho các cảm biến quang điện hóa. Những đóng góp chính của luận án bao gồm việc làm chủ công nghệ chế tạo vật liệu và quy trình biến tính điện cực, cung cấp một giải pháp công nghệ mới, nhanh chóng và hiệu quả cho kiểm soát chất lượng thực phẩm tại hiện trường. Đồng thời, nghiên cứu cũng đề xuất một mô hình làm sáng tỏ vai trò của cấu trúc nano spinel trong việc tăng cường hiệu suất cảm biến, qua đó góp phần nâng cao hiểu biết khoa học về thiết kế cảm biến điện hóa dựa trên công nghệ nano.