Luận án Tiến sĩ Vật lý: Ảnh hưởng plasmon bề mặt Au, Ag lên quang tính ZTO, SiO2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Duy Thiện NGHIÊN CUU ANH HUONG CUA PLASMON BE MAT TREN CAC HAT KIM LOAI (Au, Ag) LEN TINH CHAT QUANG CUA VAT LIEU NEN ZTO VA OPAL SiO, LUAN AN TIEN Si VAT Li HOC Hà Nội - 2021 Nguyễn Duy Thiện NGHIÊN CỨU ANH HUONG CUA PLASMON BE MAT TREN CAC HAT KIM LOAI (Au, Ag) LEN TINH CHAT QUANG CUA VAT LIEU NEN ZTO VA OPAL SiO, Chuyên ngành : Vật lí chat rắn Mã số: 9440130.02 LUẬN ÁN TIEN SĨ VAT LÍ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC: 1. Nguyễn Ngọc Long XÁC NHAN NCS ĐÃ CHINH SUA THEO QUYET NGHỊ CUA HOI DONG DANH GIA LUAN AN Người hướng dẫn khoa học Chủ tịch hội đồng đánh giá Luan an Tién si PGS. Lê Van Vũ GS. Bạch Thành Công Hà Nội - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.

Lê Văn Vũ và PGS. Nguyễn Ngọc Long. Các số liệu và kết quả được trình bày trong luận án được trích dẫn từ các bài báo, báo cáo đã và sắp được xuất bản của tôi và các cộng sự. Các số liệu và kết quả này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Duy Thiện LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. Lê Văn Vũ và PGS. Nguyễn Ngọc Long. Hai Thầy đã giành nhiều thời gian, công sức để tận tình hướng dẫn, dìu dắt, truyền đạt cho tôi kiến thức, phương pháp nghiên cứu khoa học và những kinh nghiệm quý báu từ khi tôi còn là sinh viên cho tới khi tôi làm NCS và hoàn thành luận án này.

Dưới sự hướng dẫn của hai Thay, tôi được lĩnh hội không chỉ kiến thức chuyên môn mà còn cả tác phong làm việc và ngọn lửa đam mê khoa học. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Quang Hòa, ThS. Sai Công Doanh và các đồng nghiệp tại Trung tâm Khoa học Vật liệu, tại bộ môn Vật lý Chất rắn, tại Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã quan tâm, giúp đỡ, chia sẻ cho tôi các kiến thức bồ ích và tạo điều kiện thuận lợi để tôi tập trung nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, phòng dao tạo và các phòng, ban chức năng của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn dé tài QG.19 và đề tài DTDLCN-1/18 đã tài trợ kinh phí giúp tôi thực hiện các nội dung nghiên cứu trong luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn thân ái tới các bạn bẻ, những người luôn sát cánh, giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới những người thân trong gia đình, tới Bố, Mẹ, Vợ và các Con - những người đã luôn quan tâm, chia sẻ, động viên, khích lệ và tiếp thêm động lực dé tôi hoàn thành luận án.

TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Duy Thiện MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN 0/19/9002. i DANH MỤC KÝ HIỆU VIET TẮTT.- 2-22 s£©S<£ss£ssessevszezssessess v DANH MỤC BANG BIÊU.-- 5° 5£ 5£ s22 S2 S2 EsEEseEseSsEssEssesersersersers vi DANH MỤC HÌNH V Ẽ.--- 5£ ©s£ se ESs€EseEseEEEEsEEseEseEeetrsersersrsseree vii 0/6710. TONG QUAN CAC VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU. HIỆU UNG CỘNG HUONG PLASMON BE MẶTT.---2--5¿©55¿c: 7 IBNN‹( ng ga.

Lý thuyết Mie về hiệu ứng cộng hưởng PLASMON. ANH HUONG CUA PLASMON TREN CÁC HẠT NANO KIM LOẠI LÊN TINH CHAT PHAT QUANG CUA VAT LIEU. Anh hưởng của plasmon lên phát quang của vật liệu không pha tap. Anh hưởng của plasmon lên phát quang của vật liệu pha tạp.

ANH HUONG CUA PLASMON TREN CÁC HAT NANO KIM LOẠI LÊN TINH CHAT TAN XA RAMAN TANG CƯỜNG BE MẶTT. Tan xa Raman và tan xa Raman tăng cưòng b MAE cecceccccscscsssscsesesveveeee 18 1. Cơ chế của tan xa Raman tăng cường DE HẶT. Các loại dé SERS, chế tạo và khả năng tang cường.

TINH CHAT VAT LIEU ZTO VÀ ZTO:EU””. Tính chất vật liệu ZTO voeccecsessessssssessessssssessesssssecsessesssessessessesssessessesseesses 27 1. Tinh chất vật liệu ZTO:EUTM* soecseccscsssesssessssssssssesssessssssesssesssessesssesssecseeseee 31 1. Các phương pháp chế tạo vật liệu nano ZTO veseccescesscescessesssessesseesesseesses 34 1.

TONG QUAN VE OPAL, SiO;.--22- 2225222 2EE2EEvEE2EEEEEerrrerkree 36 LSD. Các thông số đặc trưng của opal ŠQ¿. Tinh chất quang của SiOz và opal $iÓ¿,. Ung dụng của SiO› và opal SÏQ .-----¿©5¿+cect+ct+£eEet+rerrerrerkees 4I 1.

Phương pháp chế tạo quả câu SiOz và Opal ŠiÒ¿. KẾT LUẬN CHUONG l.---2- 5£ 5225222 2EE£EEEEEEEEESEEerxerkrrrerrxees 43 CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHE TẠO VAT LIỆU.

Quy trình chế tạo vật liệu ZTO bằng phương pháp thủy nhiệt. Quy trình chế tạo vật liệu ZTO bằng phương pháp thủy nhiệt có sự hỗ trợ SONG STEU GIN 880 0Pn8ẺẼẺ58eaaama 5. Quy trình chế tạo vật liệu ZTO:Ew`" bằng phương pháp thủy nhiệt có sự hỗ trợ J7/-81/20. Quy trình chế tạo vật liệu composite nên ZTO và nano Au (ZTO@Au), nên ZTO:Eu `" và nano Au (ZTO:EuÌ” @AU) cvsessessesssesssesssessessesssesssesssessessseeess 48 2.

Quy trình chế tạo các quả cau nano SiO và Opal ŠiO¿. Quy trình chế tạo các hạt NANO Ág. CÁC PHƯƠNG PHAP KHẢO SAT TINH CHAT VAT LIỆU. Phương pháp khảo sát cầu trúc tinh thé và thành phan pha của vật liéu.

Phương pháp khảo sát hình thái bê mặt vật liệu. Phương pháp khảo sát tính chất phát quang. Phương pháp khảo sát tinh chất hấp thụ quang học. Phuong pháp khảo sát tinh chất phản xạ quang học.

Phương pháp khảo sát đặc trưng tan xạ ÑqIndH. KET LUẬN CHUONG2 oie eeseescsssesssesssesssesssessessseessessssssesssesssessessesssesssessees 58 CHUONG 3. ANH HUONG CUA PLASMON BE MAT TREN CAC HAT NANO Au LEN TINH CHAT QUANG CUA NANO ZTO VA ZTO:Eu”. CAU TRUC TINH THE, HINH THAI HOC, QUA TRINH HINH THANH VA PHAT TRIEN CUA VAT LIEU ZTO VÀ ZTO:EuỶ”.

Cau trúc tinh thé và hình thái hoc của vật liệu ZTO. Ảnh hưởng của diéu kiện công nghệ lên quá trình hình thành và phát triển của vật liệu Z/T(. TÍNH CHAT CUA VAT LIEU ZTO VÀ Z⁄TO:Eu”T. Phổ tán xạ Raman của ZTO VA ZTO:Eu”.

Phố hấp thụ của ZTO và ZTO: EluÏ”. Phố phát quang của ZTO và ZTO: EU ”. ANH HUONG CUA PLASMON TREN CAC HẠT NANO Au LEN TÍNH CHAT QUANG CUA VAT LIEU ZTO VÀ ZTO:EuTM o. Cầu trúc tinh thé và hình thái học cua vật liệu composite nén ZTO:Eu`* và nano Au (ZTO:Eu”” @ A).

Anh hưởng của plasmon bê mặt trên hạt nano Au lên pho hấp thụ 0205200 P8. Anh hưởng của plasmon bê mặt trên các hạt nano Au lên phổ phát quang của vật liệu ZTO và ZTO:Eu”.- ¿-cccckcE2EEEEEEEEE211211211112Ecrk, 88 3. Ảnh hưởng của các hạt nano Au lên phổ tán xạ Raman của ZTO:Eu`". KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.---555c 22tr 97 CHƯƠNG 4.

ANH HUONG CUA PLASMON BE MAT TREN CÁC HẠT NANO Ag LEN TINH CHAT QUANG CUA OPAL SiO, VA UNG DUNG. NGHIÊN CUU CHE TAO CÁC QUA CAU NANO SiO;. Hình thái, cầu trúc của các quả cẩu nano RY Oe 99 4. Anh hưởng của TEOS lên kích thước các quả cau nano SiO;.

Ảnh hưởng của NHẠOH lên kích thước các quả cầu nano SiO›. CHE TẠO VA TINH CHAT CUA OPAL SiQg. Hình thái bé mặt của opal SiOg. Phổ phản xạ của Opal SiO} vercecceccsscsssssessessessessessessesesseesesseesessessessesseseees 104 4.

Phổ phát quang của Opal SiOg. ANH HƯỚNG CUA CÁC HAT NANO Ag LÊN TÍNH CHAT QUANG CUA OPAL SiO) 107. Anh hưởng của các hạt nano Ag lên hình thái của opal SiÒ›. Ảnh hưởng của plasmon trên các hạt nano Ag lên pho phản xạ và phổ hấp thụ của opal Sỉ.

Ảnh hưởng của plasmon trên các hạt nano Ag lên pho phát quang CUA OPAL ŠÌÏ)/,. 2G Tnhh HT TH HH Hà HT TT rà 110 ili 4. UNG DUNG CUA OPAL SiO;,. Kha năng tăng cường tan xa Raman cho carbendazi.

Ảnh hưởng của độ day opal Ag/SiO> lên tín hiệu Raman CUA CAäFD€HẨ(ZÏTHN. c 6663011881113 88K 1 19931111 K kg 11kg vn vu 117 4. Giới han phát hiện carbendazim của opal Ág/S1). KET LUẬN CHUONG 41.

125 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIÁ LIÊN QUAN DEN LUẬN AN .s--2--scse©cs©eseEsserseersetssersserssrrsee 127 TÀI LIEU THAM KHẢO .-- e5 s2 sss£ se sseEssexssessersserssessee 128 1V DANH MỤC KÝ HIỆU VIET TAT Tên viết tắt Tên đầy đủ Tên Tiếng Việt BVTV Bảo vệ thực vật Bảo vệ thực vật CBZ Carbendazim Thuốc bảo vệ thực vat Carbendazim EDS Energy-dispersive X-ray |Phổ tán sắc năng lượng tia X Spectrometer ETO Europium tin oxide Europium stanat (Eu;Sn;O;) FCC Face centered-cubic Lập phương tâm mặt PVP Polyvinylpyrrolydone Hóa chất Polyvinylpyrrolydone SEM Scanning Electron Kính hién vi điện tử quét Microscopy SERS Surface enhanced Raman_ | Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt sepectroscopy TEOS Tetraethyl orthosilicate Hoa chat Tetraethyl orthosilicate TSC Trisodium citrate Hóa chất natri xitrat VLS Vapor — liquid - solid Phương pháp hoi-long-ran XRD X-ray diffraction Nhiễu xạ tia X ZTO Zinc tin oxide (Zn.SnO,4) |Kém stanat ZTO@Au Composite nén ZTO Composite nén ZTO va nano Au va nano Au ZTO:Eu** Kém stanat pha tap Kém stanat pha tạp Europium Europium ZTO:Eu**@Au | Composite nền ZTO:Eu** |Composite nền ZTO:Eu” và nano Au va nano Au DANH MỤC BANG BIEU Bảng 2.1: Hóa chất, dụng cụ sử dụng chế tạo vật liệu ZTO và ZTO:Ew`*.2: Ký hiệu các mẫu ZTO()Ai.--- +52 52+S2+E+ESEE‡EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkrrrree 49 Bảng 2.3: Hóa chất, dung cụ sử dụng chế tạo các quả cầu nano SiO›, opal SiO; và đề SERS opal SiOVSAQ vessccscessessesssessessesssessessssssessessusssessessusssessecsesssessessessssssessessseeseess 50 Bảng 3.1: Thanh phan các nguyên t6 trong MAU cecccceccescessesesssssessesseesessessessessessessessesees 65 Bang 4.1: Nong độ TEOS trong các mẫu khác Nha .--2- 52 5s+5s+cs+c+£ezecseei 101 Bảng 4.2: Các bước sóng phản xạ thực nghiệm và theo lý thuyẾt.3: Các kiểu dao động của các liên kết của phân tử carbendazim.4: So sánh đặc trưng SERS của CBZ của một số nghiên cứn.5: Giới hạn du lượng tối da của CBZ cho một số thực phẩm, rau quả theo Bộ y tẾ Việt NAIM .-- 2-5252 SE‡EE‡EEỀEEEEEEEE12112112121112111111. 123 VI DANH MỤC HÌNH VẾ Hình 1. (a) Dao động cùng pha cua tập thể điện tử trên bê mặt hạt nano kim loại, (b) dao động ngang và doc của các điện tử trong thanh nano kim loại, (c) tương tac của hạt kim loại với anh sang, bức xạ: (d) lưỡng cực và (e) tứ cực của hạt kim loại. Phổ hấp thụ UV - vis của: (a) các hạt nano Au có kích thước khác nhau [81], (b) các thanh nano Au có tỷ số hình dạng thay đổi.

Phổ hấp thụ UV - vis của: (a) các hat nano Ag có kích thước khác nhau [6], (b) thanh nano Ag có tỷ số hình dạng thay đồi [1 17J. Anh hưởng của: (a) hạt nano Au [62], (b) hạt nano Ag cấy lên silica ở điều kiện khác nhau [122] lên sự tăng cường, dập tắt phát quang của nano ZnO. Phổ phát quang của: (a) các hạt nano ZnS:Mn và ZnS:Mn@Au [72], (b) màng ZnO:Al,Eu và màng ZnO:Al,Eu/Au [ Ï2].