Luận án tiến sĩ khảo sát tính chất động lực học hạt nano bằng phương pháp FCS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Thị Thanh Bảo KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MỘT SỐ HẠT NANO BẰNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG QUAN HUỲNH QUANG TRÊN HỆ ĐO TỰ XÂY DỰNG LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Hà Nội – 2022 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Thị Thanh Bảo KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MỘT SỐ HẠT NANO BẰNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG QUAN HUỲNH QUANG TRÊN HỆ ĐO TỰ XÂY DỰNG Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 9.19 LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Đặng Tuyết Phương 2. Đinh Văn Trung Hà Nội – 2022 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. Đặng Tuyết Phương và PGS.

Đinh Văn Trung, không trùng lặp với bất kỳ công trình khoa học nào khác. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực, chưa từng được công bố trên bất kỳ tạp chí nào đến thời điểm này ngoài những công trình của tác giả. Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Thị Thanh Bảo LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS. Đặng Tuyết Phương, người đã tận tâm hướng dẫn, định hướng nghiên cứu, động viên khích lệ và tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS. Đinh Văn Trung, thầy hướng dẫn đồng thời cũng là người đồng hành cùng tôi trong những ngày tháng nghiên cứu vất vả. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, nhân viên phòng Hóa học Bề mặt - Viện Hóa học, các đồng nghiệp trong nhóm Quang phổ Laser và nhóm Vật lý khí quyển - Viện Vật lý đã luôn hỗ trợ, giúp đỡ, ủng hộ, trao đổi khoa học và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học, Học viện Khoa học và Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng các cán bộ trong Viện, Học viện đã quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện luận án.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Vật lý đã tạo mọi điều kiện về thời gian, vật chất để tôi có thể hoàn thành được luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các cô, chú, anh, chị và các bạn đồng nghiệp tại Trung tâm Điện tử học Lượng tử, Viện Vật lý đã luôn quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi trong thời gian thực hiện luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, người thân và bạn bè đã luôn dành cho tôi những tình cảm chân thành, khích lệ, động viên và chia sẻ với tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án này. Nguyễn Thị Thanh Bảo LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TĂT.

i DANH MỤC CÁC BẢNG. iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ. iv MỞ ĐẦU. Chấm lượng tử bán dẫn.

Hiệu ứng giam giữ lượng tử. Cấu trúc của chấm lượng tử. Tính chất quang của chấm lượng tử. Nano bạc dạng lăng trụ tam giác.

Ảnh hưởng của kích thước hạt nano trong nghiên cứu y sinh. Phương pháp đo tương quan huỳnh quang FCS. Nguyên lý đo và các phương trình lý thuyết FCS. Các đối tượng phát quang trong đo đạc FCS.

Cấu hình của hệ đo FCS. Phương pháp FCS xác định tương tác phân tử. Hiệu ứng chống bó (antibunching) của đơn phân tử và đơn hạt phát quang. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước.

Tình hình nghiên cứu trên thế giới. Tình hình nghiên cứu trong nước. Kết luận phần tổng quan. 30 CHƯƠNG II.

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Hoá chất và dụng cụ thí nghiệm. 32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tổng hợp các hạt nano.

Tổng hợp nano silica. Tổng hợp cacbon nanodot. Tổng hợp nano bạc dạng lăng trụ. Tổng hợp chấm lượng tử CdTe/CdS.

Thiết kế hệ và đo đạc tương quan huỳnh quang FCS. Thiết kế hệ đo FCS. Xây dựng hệ điện tử thu nhận và xử lý tín hiệu quang. Tính toán đường tương quan thực nghiệm.

Tương quan tán xạ SCS. Hiệu ứng chống bó. Chuẩn bị mẫu. Các phương pháp bổ trợ đặc trưng vật liệu.

Phổ huỳnh quang. Phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến UV-VIS. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Tán xạ ánh sáng động (DLS).

44 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3. Kết quả xây dựng và đặc trưng hệ đo FCS. Cấu hình hệ đo FCS.

Khảo sát kích thước của thể tích đo. Hệ số khuếch tán của chất màu R6G. Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ chất màu. Ảnh hưởng của cường độ laze.

FCS xác định tương tác giữa các phân tử sinh học. Xác định kích thước thủy động lực học của chấm lượng tử bán dẫn. Xác định kích thước thủy động lực học của chấm lượng tử CdTe/CdS. 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Xác định kích thước thủy động lực học của chấm lượng tử CdTe. Nghiên cứu quá trình khuếch tán của phân tử chất màu và chấm lượng tử trong môi trường có độ nhớt thay đổi. FCS của nano silica mang tâm màu. FCS của cacbon nanodot.

Tương quan tán xạ SCS. Tương quan tán xạ của nano bạc. Tương quan tán xạ của nano silica không phát quang. Đo đạc đơn hạt/đơn phân tử.

Hiệu ứng chống bó của đơn phân tử chất màu và đơn hạt phát quang. 94 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN. 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 97 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.

113 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, chữ Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh viết tắt  Thời gian trễ Delay Time D Thời gian khuếch tán Diffusion Time d Đường kính hạt Particle Diameter DT Hệ số khuếch tán Diffusion Coefficient Số phân tử trung bình trong Average number of molecules in the N thể tích đo measurement volume Rh Bán kính thuỷ động lực học Hydrodynamic Radius G(0) Giá trị của G() tại  = 0 G() at  = 0 ADN Axit deoxyribonucleic Deoxyribonucleic Acid AFM Hiển vi lực nguyên tử Atomic Force Microscopy AgNPr Nano bạc dạng lăng trụ Silver Nanoprism APD Photodiode thác lũ Avalanche Photodiode APTEOS 3-Aminopropyl trietoxy silan (3-Aminopropyl)triethoxysilane AUC Siêu ly tâm phân tích Analytical Ultracentrifuge BSA Albumin huyết thanh bò Bovine Serum Albumin CND Cacbon nanodot Carbon Nanodot DLS Tán xạ ánh sáng động Dynamic Light Scattering DMSO Đimetyl sunfoxit Dimethyl sulfoxide FCS Phổ tương quan huỳnh quang Fluorescence Correlation Spectroscopy HBT Hanbury-Brown-Twiss Hanbury-Brown-Twiss HSA Albumin huyết thanh người Human Serum Albumin LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ii MPA Axit 3-mecapto propionic 3-Mercaptopropionic Acid MSA Axit mecapto succinic Mercaptosuccinic Acid MTEOS Metyl trietoxy silan Methyltriethoxysilane PMT Ống nhân quang điện Photomultiplier Tube PVP Poly(vinyl pyroliđon) Polyvinylpyrrolidone RB Rođamin B Rhodamine B R6G Rođamin 6G Rhodamine 6G SCS Phổ tương quan tán xạ Scattering Correlation Spectroscopy SEC Sắc ký loại trừ kích thước Size Exclusive Chromatography TEM Hiển vi điện tử truyền qua Transmision Electron Microscopy TEOS Tetraetoxy silan Tetraethoxysilane TMCS Trimetylsilyl clorua Trimethylchlorosilane UV-VIS Tử ngoại – nhìn thấy Ultraviolet - Visible XRD Tán xạ tia X X-ray Diffraction LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1. Phân loại chấm lượng tử. Danh mục hóa chất chính. Danh mục dụng cụ thiết bị.

Điều kiện tổng hợp nano silica với nhóm chức bề mặt –OH. Điều kiện tổng hợp nano silica với nhóm chức bề mặt khác nhau. Các thành phần chính của hệ đo FCS xây dựng trong luận án. Các giá trị đo FCS cho RB.

Các thông số của thể tích đo. Các giá trị đo FCS cho R6G. Hệ số khuếch tán của R6G trong nước so sánh với tài liệu tham khảo. Kết quả đo đạc tương tác giữa ADN sợi đơn phát quang và ADN bổ trợ.

Kết quả đo FCS của chấm lượng tử CdTe/CdS so sánh với RB. Kích thước của các chấm lượng tử CdTe. Hệ số khuếch tán và kích thước của nano silica phát quang có nhóm chức bề mặt – OH. Kích thước của nano silica phát quang có nhóm chức bề mặt khác nhau.

Kích thước của CND tổng hợp từ saccarozơ. Kích thước của AgNPr xác định theo các phương pháp khác nhau. Đường kính hạt (nm) của nano silica không phát quang xác định theo các phương pháp khác nhau. 91 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.

Sơ đồ biểu diễn sự phụ thuộc vào kích thước của cấu trúc mức năng lượng và vùng cấm của chấm lượng tử CdSe do hiệu ứng giam giữ lượng tử. Chấm lượng tử bọc hữu cơ (a); Chấm lượng tử cấu trúc lõi/vỏ (b); Giản đồ năng lượng cho thấy sự khác nhau giữa vùng cấm của lõi và của vỏ (c). Một số chuyển dời điện tử trong hấp thụ quang. Các quá trình hấp thụ và phát quang trong tinh thể bán dẫn.

Phổ huỳnh quang của các chấm lượng tử CdTe. Hiệu ứng nhấp nháy trong phát xạ của đơn hạt CdSe kích thước 2,9 nm. Sự hình thành nano bạc bằng phản ứng khử hoá dung dịch bạc nitrat. Phổ tử ngoại – nhìn thấy – hồng ngoại gần của dung dịch nano bạc dạng lăng trụ với độ dài cạnh thay đổi theo bước sóng chiếu sáng khi tổng hợp.

Tính toán đường tương quan huỳnh quang từ cường độ huỳnh quang phụ thuộc thời gian. Một số chất màu thường sử dụng trong đo đạc FCS. Sơ đồ khối của hệ FCS kích thích đơn photon. Sự thay đổi thời gian khuếch tán của một phối tử nhỏ khi liên kết với một protein nặng hơn.

Sơ đồ tổng hợp nano silica không phát quang. Sơ đồ tổng hợp nano silica phát quang với các nhóm chức bề mặt khác nhau từ tài liệu tham khảo. 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Sơ đồ tổng hợp cacbon nanodot.

Sơ đồ tổng hợp nano bạc dạng lăng trụ. Sơ đồ tổng hợp chấm lượng tử CdTe/CdS .