ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN LÂM THÁI
Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG VI KHUẨN GRAM DƯƠNG
CỦA CHẾ PHẨM PHỐI HỢP CHITOSAN – NANO BẠC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Công nghệ Sinh học

Khoa

: CNSH - CNTP

Khóa học

: 2010 - 2014

Thái Nguyên, năm 2014


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Thái Nguyên, năm 2014


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của
bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ các cá nhân và tập thể.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn, thầy
Lương Hùng Tiến và cô Nguyễn Thị Đoàn giảng viên Khoa CNSH – CNTP, đã tin
tưởng giao đề tài, tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong suốt quá
trình thực hiện và hoàn thành khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo làm việc và quản lí tại phòng Thì
nghiệm vi sinh đã thường xuyên giúp đỡ em thực hiện và hoàn thành kháo luận tốt
nghiệp này.
Cuối cùng, em xin cảm ơn toàn thể người thân trong gia đình cùng bạn bè đã
quan tâm, ủng hộ và tạo điều kiện để em hoàn thành tốt khóa luận này.
Dù đã cố gắng nhiều, xong bài khóa luận vẫn còn những thiếu xót và hạn chế.
Kính mong nhận được sự chia sẻ và những ý kiến đóng góp quý báu của thầy, cô
giáo và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên ngày 29 tháng 5 năm 2014
Sinh viên

Nguyễn Lâm Thái


MỤC LỤC
PHẦN 1: MỞ ĐẦU....................................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................................1
1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI .........................................................2
1.2.1. Mục đích............................................................................................................2

3.2. ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN NGHIÊN CỨU .........................................................29
3.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..............................................................................30
3.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................30
3.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm........................................................................30
3.4.2. Phương pháp phân tích ....................................................................................31
3.4.3. Phương pháp bảo quản giống vi sinh vật ........................................................32
PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................33
4.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ỨC CHẾ TỐI THIỂU CỦA NANO BẠC
ĐỐI VỚI VI KHUẨN GRAM DƯƠNG ..................................................................33
4.2. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ỨC CHẾ TỐI THIỂU CỦA CHITOSAN
ĐỐI VỚI VI KHUẨN GRAM DƯƠNG ..................................................................34
4.3. LỰA CHỌN CÔNG THỨC PHỐI TRỘN CHITOSAN VỚI NANO BẠC .....36
4.3.1. Xác định khả năng kháng B. cereus của phức chất chitosan/nano bạc ...........36
4.3.2. Xác định khả năng kháng S. aureus của phức chất chitosan/nano bạc ...........37
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................39
5.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................39
5.2. ĐỀ NGHỊ ...........................................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................40


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano bạc .............................19
Bảng 3.1. Công thức phối trộn chitosan và nano bạc ...............................................31
Bảng 4.1. Kết quả kháng B. cereus và S. aureus của nano bạc ................................34
Bảng 4.2: Kết quả kháng B. cereus và S. aureus của các nồng độ ...........................35
Bảng 4.3: Hiệu quả kháng vi khuẩn B. cereus của công thức phối trộn chitosan và
nano bạc.....................................................................................................................36
Bảng 4.4: Hiệu quả kháng vi khuẩn S. aureus của công thức phối trộn chitosan và
nano bạc.....................................................................................................................38


TSC

Trisodium Citrate

UV-Vis

Ultraviolet-Visible

DI

Deionized

PVA

Polyvinyl acetat


1

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Chitosan là chế phẩm sinh học, được hình thành từ quá trình deacetyl hóa
chitin, có nhiều ở các loại giáp xác. Sản xuất chitosan không những góp phần làm
giảm ảnh hưởng đến môi trường từ các phế liệu thủy sản mà còn tạo giá trị kinh tế
lớn hơn. Chitosan có các tính chất quan trọng, như là chất phụ gia thực phẩm, tạo
màng bao gói, khả năng kháng khuẩn, làm giảm quá trình thoát hơi nước của sản
phẩm ở mọi điều kiện trong bảo quản và đặc biệt không gây ảnh hưởng đến sức
khỏe người sử dụng, vì thế chitosan đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Bạc được biết đến như một trong những nguyên tố có khả năng khử trùng
mạnh tồn tại trong tự nhiên. Các đây 200 năm các nhà khoa học đã xem huyết thanh

là những tác nhân gây ra các vụ ngộ độc trong thực phẩm trên khắp cả nước trong
thời gian qua. Chính vì sự phổ biến và tác hại nguy hiểm của nó đối với con người nên
chúng tôi đã tập trung toàn bộ thời gian làm khóa luận của mình “Nghiên cứu khả
năng kháng vi khuẩn Gram dương của chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc”.
1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
1.2.1. Mục đích
- Xác định được nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của nano bạc đối với vi
khuẩn Bacillus cereus và Staphylococcus aureus.
- Xác định được nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của chitosan đối với vi
khuẩn Bacillus cereus và Staphylococcus aureus.
- Nghiên cứu kết hợp được chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc kháng
vi khuẩn Bacillus cereus và Staphylococcus aureus.
1.2.2. Yêu cầu
- Tìm ra sự kết hợp tối ưu kháng vi khuẩn Bacillus cereus và
Staphylococcus aureus của chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc.
- Đánh giá kết quả kháng vi khuẩn Bacillus cereus và Staphylococcus
aureus của chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc.
1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
- Giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận với các thao tác kỹ thuật trong thực tế.
Qua đó kết hợp với các kiến thức lý thuyết đã được học sinh viên sẽ có những hiểu
biết chuyên sâu và cái nhìn tổng quát hơn.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Hiện nay nano bạc và chitosan được ứng dụng nhiều trong y học, thực
phẩm, nông nghiệp, xử lí môi trường…
- Chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc ứng dụng trong bảo quản các loại
thực phẩm.


3

nhân kết hợp, gel hóa, ổn định hay tác nhân kháng khuẩn,…


4

Trong các loài thủy sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng chitin
– chitosan chiếm khá cao, dao động từ 14 – 34% so với trọng lượng khô [35]. Vì
vậy vỏ tôm, cua, ghẹ là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin – chitosan.

Hình 2.1. Một số loài giáp xác chứa chitin
2.1.1.2. Cấu trúc hóa học của chitosan
Công thức cấu tạo của chitin:

Hình 2.2: Công thức cấu tạo của Chitin
Chitosan thu được từ quá trình deacetyl hóa chitin, thay thế nhóm N-acetyl
thành nhóm amin ở vị trí C2.
Do quá trình khử acetyl xảy ra không hoàn toàn nên người ta qui ước nếu độ
deacetyl hóa (degree of deacetylation) DD > 50% thì gọi là chitosan, nếu DD < 50%
gọi là chitin [3].
Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ các

đơn vị 2-amino-2-deoxy-β-D-

glucosamine liên kết với nhau bằng liên kết β-(1-4) glucozit.
Công thức cấu tạo của chitosan:


5

H

n

Hình
2.3:

Cấu trúc hóa học của Chitosan
Tên gọi khoa học: Poly(1-4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucose; poly(1-4)-2amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose.
Công thức phân tử: [C6H11O4N]n
Phân tử lượng: Mchitosan = (161,07)n
Trong thực tế các mạch chitin - chitosan đan xen nhau, vì vậy tạo ra nhiều
sản phẩm đồng thời, việc tách và phân tích chúng rất phức tạp [1].
2.1.2. Tính chất cơ bản của chitosan
2.1.2.1. Tính chất vật lý
a. Đặc tính bề ngoài: Chitosan là chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, màu trắng ngà,
không mùi, không vị, có thể xay nhỏ ở các kích thước khác nhau.
b. Nhiệt độ nóng chảy: Nóng chảy ở 309 - 311oC tùy vào trọng lượng phân tử
và mức độ deacetyl hóa.
c. Mức độ deacetyl hóa: Quá trình deacetyl hóa bao gồm quá trình loại nhóm
acetyl khỏi chuỗi phân tử chitin và hình thành phân tử chitosan với nhóm amin hoạt
động hóa học cao. Mức độ deacetyl hóa là một đặc tính quan trọng của quá trình sản
xuất chitosan bởi nó ảnh hưởng đến tính chất lý hóa, khả năng ứng dụng của
chitosan [6].
Mức độ deacetyl hóa vào khoảng 70 - 100% phụ thuộc vào loài giáp xác,
phương pháp sử dụng. Có nhiều phương pháp để xác định mức độ deacetyl hóa của
chitosan như: Thử ninhydrin, chuẩn độ theo điện thế, quang phổ hồng ngoại, chuẩn
độ pH…. Trong đó phương pháp sử dụng hồng ngoại thường được sử dụng để thiết lập
các giá trị mức độ deacetyl hóa của chitosan. Khi ở mức độ deacetyl hóa thấp, chitosan
có khả năng hút ẩm lớn do vậy trước khi phân tích chitosan cần phải sấy [26].



h. Khả năng kết hợp với nước và khả năng kết hợp với chất béo: Sự hấp thụ
nước của chitosan lớn hơn rất nhiều so với cellulose hay chitin. Thông thường khả
năng hấp thụ nước của chitosan khoảng 581-1150%. Sự thay đổi trong thứ tự sản
xuất như quá trình khử khoáng, khử protein cũng ảnh hưởng đến khả năng giữ nước


7

và giữ chất béo. Khả năng kết hợp với chất béo của các chế phẩm chitosan trong
khoảng 370,2-665,4% [24].
i. Khả năng tạo màng: Chitosan có khả năng tạo màng sử dụng trong bảo
quản thực phẩm.
Khi sử dụng màng chitosan dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ, độ thoáng khí cho
thực phẩm, màng chitosan khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số
chất dẻo vẫn được dùng để bao gói [27].
2.1.2.2. Tính chất hóa học
- Trong phân tử chitosan có chứa các nhóm chức –OH, -NHCOCH3 trong các
mắt xích N-acetyl-D-glucosamine và nhóm –OH, nhóm –NH2 trong các mắt xích Dglucosamine có nghĩa chúng vừa là alcol vừa là amin và amit. Phản ứng hóa học có
thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N- hoặc dẫn xuất
thế O-,N- [38].
- Chitosan là những polysaccharide mà các đơn phân được nối với nhau bởi
các liên kết β1-4-glucoside, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hóa học
như: Acid, base, tác nhân oxi - hóa và các enzyme thủy phân [1].
- Trong phân tử chitosan có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử
oxy và nitơ của nhóm chức có cặp electron chưa sử dụng nên chúng có khả năng
tạo phức với kim loại như: Hg2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+, Co2+…. Tùy nhóm chức trên
mạch polyme mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau [32].
- Ngoài ra chitosan còn có một số phản ứng đặc trưng như:
Phản ứng Van-Wisselingh: Chitosan tác dụng với Lugol tạo dung dịch màu nâu.
Phản ứng Alternative: Chitosan tác dụng với H2SO4 tạo tinh thể hình cầu.

không độc, dễ tạo màng, có thể tự phân hủy sinh học, hòa hợp sinh học không
những đối với động vật mà còn đối với các mô thực vật, là vật liệu y sinh tốt làm
mau liền vết thương [22].
2.1.3. Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt
động kháng khuẩn của chitosan
2.1.3.1. Đặc tính kháng vi sinh vật
- Gần đây những nghiên cứu về tính kháng khuẩn của chitosan đã chỉ ra rằng
chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật [33]:
a. Khả năng kháng virus, kháng nấm
Khả năng kháng virus:
- Chitosan ức chế hệ thống sinh sản của virus thực vật đã được nghiên cứu
[34], mức độ ngăn cản sự truyền nhiễm virus khác nhau theo trọng lượng phân tử


9

của chitosan, có nhiều nghiên cứu kết luận rằng chitosan có khả năng kháng lại
virus khoai tây, thuốc lá, dưa chuột,… [33].
Khả năng kháng nấm:
- Hoạt tính kháng nấm của chitosan được chứng minh qua các nghiên cứu với
nhiều loại nấm khác nhau: Saccharomycodes ludwigii, Pseudomonas fragi,
Candida, zygosaccharomyces bailii, Pyricularia grisea,…
Sự ức chế và làm ngưng hoạt động của nấm men, nấm mốc phụ thuộc vào
nồng độ chitosan, pH, nhiệt độ, đặc điểm dinh dưỡng [35].
b. Khả năng kháng vi khuẩn
Chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của rất nhiều vi khuẩn như E.coli,
Samonella, Vibiro parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus,
Staphylococcus aureus,…
Ngoài ra các thí nghiệm cũng cho thấy có rất nhiều ion kim loại có thể ảnh
hưởng đến đặc tính kháng khuẩn của chitosan như: K+, Na+, Mg2+, Ca2+…

-

Chitosan có liên kết với các điện tích âm trong tế bào, làm chúng kết dính

thành từng mảng, gây nhiễu loạn các hoạt động sinh lý của các vi sinh vật dẫn đến
phá hủy tế bào.


10

Một số cơ chế được giải thích:
- Chitosan là polyme tích điện dương trong khi màng tế bào vi sinh vật đa số
tích điện âm, do đó xảy ra tương tác tĩnh điện làm cho màng tế bào vi sinh vật bị
thay đổi, ngăn cản quá trình trao đổi chất qua màng đồng thời xuất hiện các lỗ
hổng trên thành tế bào tạo điều kiện cho protein và các thành phần khác cấu tạo
nên thành tế bào bị thoát ra ngoài từ đó dẫn đến tiêu diệt vi sinh vật [7].
- Hoạt tính kháng khuẩn của chitosan đối với vi khuẩn Gram âm mạnh hơn vi
khuẩn Gram dương. Trong khi đó vi khuẩn Gram dương lại nhạy cảm hơn, có thể
do vi khuẩn Gram âm có lớp màng chắn bên ngoài. Theo một số nghiên cứu tất cả
các vi khuẩn Gram âm đều có lớp màng ngoài là lipopolysaccharide (LPS), trong đó
đóng góp vào sự ổn định của lớp LPS thông qua tương tác tĩnh điện với các cation,
chitosan loại bỏ các cation đó. Việc giải phóng LPS làm mất sự ổn định của màng
ngoài [7].
- Cơ chế hoạt động kháng khuẩn của chitosan khác nhau ở vi khuẩn Gram âm
và Gram dương. Trong nghiên cứu này họ phân biệt tác động của chitosan lên
Staphylococcus aureus (Gram dương) và E.coli (Gram âm). Đối với Staphylococcus
aureus hoạt động kháng khuẩn tăng khi tăng trọng lượng phân tử chitosan, chitosan
trên bề mặt tế bào có thể hình thành màng polyme ức chế các chất dinh dưỡng đi
vào tế bào. Đối với E.coli hoạt động kháng khuẩn tăng khi giảm trọng lượng phân
tử khi đó chitosan sẽ đi vào tế bào thông qua sự lan tỏa [6].

Dalton đối với một số vi khuẩn, nhưng đối với các nghiên cứu khác, hiệu quả ngược
lại. Yalpani [14] báo cáo rằng chitosan có trọng lượng phân tử trung bình cho thấy
hoạt động kháng B.circulans tốt hơn chitooligosaccharides. Từ những kết quả của
Shimojoh và Yalpani có thể nhận thấy rằng mối quan hệ giữa trọng lượng phân tử
của chitosan và tính kháng khuẩn có thể bị ảnh hưởng bởi các vi sinh vật thử
nghiệm. Nhiều nhà nghiên cứu đã thong báo rằng hoạt tính kháng khuẩn của
chitosan phụ thuộc vào trọng lượng phân tử. Hwang cùng cộng sự [15] kết luận
rằng với chitosan trọng lượng phân tử lớn hơn 30000 Dalton cho hiệu quả cao nhất
diệt khuẩn E.coli từ nghiên cứu của họ khảo sát trong phạm vi trọng lượng phân tử
chitosan 10000 – 170000 Dalton. Jeon [17] cho rằng trọng lượng phân tử của
chitosan rất quan trọng cho sự ức chế vi sinh vật và kết luận với trọng lượng phân tử
cao hơn 10000 Dalton cho hoạt tính kháng khuẩn tốt hơn.
- Rất khó để tìm được mối tương quan rõ rang giữa hoạt tính kháng khuẩn và
trọng lượng phân tử của chitosan. Tuy nhiên hoạt tính này giảm so với một trọng
lượng phân tử cao nhất định. Sự khác biệt giữa kết quả của các nghiên cứu có thể là
so độ deacetyl và trọng lượng phân tử khác nhau của chitosan. Việc đánh giá sự phụ


12

thuộc đòi hỏi phải khảo sát phạm vi trọng lượng phân tử chitosan rộng với độ
deacetyl là như nhau, điều này gặp khó khăn vì chitosan là một polymer tự nhiên.
Như vậy, khó có thể xác định trọng lượng phân tử tối ưu nhất cho hoạt động tính
kháng khuẩn tốt nhất. Việc lựa chọn trọng lượng phân tử của chitosan phụ thuộc
vào ứng dụng của nó.
b. Độ deacetyl (DDA)
- Hoạt tính kháng khuẩn của chitosan tỷ lệ thuận với DDA của chitosan [32,
26, 12]. Sự gia tăng DDA có nghĩa là số lượng các nhóm amin trên chitosan tăng
lên, kết quả là trong môi trường có tính axit làm gia tăng sự tương tác giữa chitosan và
các điện tích âm trên màng tế bào vi sinh vật [10]. Simpson và các cộng sự [5] báo cáo

2.1.4. Các ứng dụng của chitosan trong cuộc sống
Chitosan có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau:
Trong mỹ phẩm: Dùng làm phụ gia để tăng độ bám dính, tăng độ hòa hợp
sinh học với da, chống tia cực tím, làm mềm da, làm kem lột mặt…Trong công
nghiệp: Các kỹ nghệ làm giấy, chế biến gỗ, điện tử, mực in, phim ảnh: chitosan
dùng làm phụ gia để tăng cường chất lượng sản phẩm. Trong xử lý nước: Chitosan
dùng để xử lý nước thải công nghiệp (tạo phức với các kim loại nặng độc hại) để lọc
trong nước sạch tiêu dùng. Trong nông nghiệp: Chitosan chống lại các nấm và vi
khuẩn gây bệnh của môi trường xung quang, để bảo vệ thực vật, còn dùng làm chất
kích thích sinh trưởng cây tròng, thuốc chống bệnh đạo ôn, khô vằn cho lúa. Trong
công nghiệp thực phẩm: Để bảo quản đóng gói thức ăn, bảo quản thực phẩm, hoa
quả, rau tươi… Vì nó tạo màng sinh học không độc. Người ta đã tạo màng chitosan
trên quả tươi để bảo quản quả đào, quả lê, quả kiwi, dưa chuột, ớt chuông, dâu tây,
cà chua, quả vải, xoài, nho… dùng để lọc trong các loại nước ép quả, bia, rượu
vang, nước giải khát …[33]. Trong công nghệ sinh học: Dùng để cố định enzyme
và các tế bào vi sinh vật, làm chất mang sử dụng trong sắc ký chọn lọc. Trong y tế:
Đây là ứng dụng quan trọng nhất, mang lại hiệu quả kinh tế cao của chitosan như
làm phụ gia trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm (Tá dược độn, tá dược dính, tá dược
dẫn thuốc, màng bao phim, viên nang mềm, nang cứng…), làm chất mang sinh học
để gắn thuốc, tạo ra thuốc polyme tác dụng chậm kéo dài. Ngoài ra còn làm hoạt
chất chính để chữa bệnh như: thuốc điều trị liền vết thương, vết bỏng, vết mổ vô
trùng, thuốc bổ dưỡng cơ thể: hạ lipid và cholesterol máu, thuốc chữa đau dạ dày…
Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ (US EPA) đã cho phép chitosan không
những được dùng làm thành phần thức ăn, mà còn dùng cả trong việc tinh chế nước
uống. Còn ngay từ năm 1983 Bộ Thuốc và Thực phẩm Mỹ (US FDA) đã chấp nhận
chitosan được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược phẩm [33].


14


- Hiệu ứng bề mặt: Cùng một khối lượng nhưng khi ở kích thước nano chúng
có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều so với khi chúng ở dạng khối. Điều này, có ý


15

nghĩa rất quan trọng trong các ứng dụng của vật liệu nano có liên quan tới khả năng
tiếp xúc bề mặt của vật liệu, như trong các ứng dụng vật liệu nano làm chất diệt
khuẩn. Đây là một tính chất quan trọng làm nên sự khác biệt của vật liệu có kích
thước nanomet so với vật liệu ở dạng khối [4].
- Kích thước tới hạn: Kích thước tới hạn là kích thước mà ở đó vật giữ
nguyên các tính chất về vật lý, hóa học khi ở dạng khối. Nếu kích thước vật liệu mà
nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi. Nếu ta giảm kích
thước của vật liệu đến kích cỡ nhỏ hơn bước sóng của vùng ánh sáng thấy được
(400-700 nm), theo Mie hiện tượng "cộng hưởng plasmon bề mặt" xảy ra và ánh
sáng quan sát được sẽ thay đổi phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng xảy ra hiện tượng
cộng hưởng. Hay như tính dẫn điện của vật liệu khi tới kích thước tới hạn thì không
tuân theo định luật Ohm nữa. Mà lúc này điện trở của chúng sẽ tuân theo các quy
tắc lượng tử. Mỗi vật liệu đều có những kích thước tới hạn khác nhau và bạn thân
trong một vật liệu cũng có nhiều kích thước tới hạn ứng với các tính chất khác nhau
của chúng. Bởi vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần xác định rõ tính chất
sẽ nghiên cứu là gì. Chính nhờ những tính chất lý thú của vật liệu ở kích thước tới
hạn nên công nghệ nano có ý nghĩa quan trọng và thu hút được sự chú ý đặc biệt
của các nhà nghiên cứu.
2.2.3. Giới thiệu về hạt nano bạc
2.2.3.1. Sơ lược về tính chất và đặc tính của bạc
Từ thời Alexander Đại Đế (năm 356-323 trước công nguyên), con người đã biết
sử dụng các dụng cụ bằng bạc để đựng thức ăn và đồ uống góp phần làm giảm nguy
cơ gây độc. Qua thời gian những đặc tính quý giá của bạc đã được con người khai
thác và sử dụng tạo ra nhiều sản phẩm hữu ích.

hấp thụ của hạt nano bạc phụ thuộc vào kích thước của hạt nano bạc. Khi kích thước
hạt tăng thì cường độ đỉnh tăng và dịch về phía bước sóng dài. Kích thước hạt nano
bạc phụ thuộc vào các yếu tố trong quá trình chế tạo hạt nano bạc.
Với cùng một điều kiện, phương pháp chế tạo khác nhau thì đỉnh hấp thụ
của hạt nano bạc cũng khác nhau.
Với cùng một phương pháp, khi thay đổi điều kiện phản ứng như nồng độ
chất tham gia phản ứng, tỉ lệ chất bao phủ, thời gian phản ứng và nhiệt độ phản ứng
thì phổ hấp thụ cũng có sự thay đổi.
• Hiệu ứng cộng hưởng Plasmon bề mặt:
Tính chất quang học của hạt nano bạc trong thủy tinh làm cho các sản phẩm
từ thủy tinh có các màu sắc khác nhau. Các hiện tượng đó bắt nguồn từ hiện tượng
cộng hưởng Plasmon bề mặt (surface plasmon resonance) là hiện tượng khi hạt ở


17

kích thước nano, các điện tử tự do trong hạt nano bạc tương tác với trường điện từ
ngoài dẫn đến sự hình thành các dao động đồng pha với một tần số cộng hưởng nhất
định. Các hạt nano bạc sẽ hấp thụ mạnh photon tới ở đúng tần số cộng hưởng này.

Hình 2.4: Hiện tượng cộng hưởng plasmon của hạt hình cầu
Kim loại có nhiều điện tử tự do, các điện tử tự do này sẽ dao động dưới tác
dụng của điện từ trường bên ngoài như ánh sáng. Thông thường các dao động bị
dập tắt nhanh chóng bởi các sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh thể
trong kim loại khi quãng đường tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn kích thước.
Nhưng khi kích thước của hạt nano bạc nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình thì
hiện tượng dập tắt không còn nữa mà điện tử sẽ dao động cộng hưởng với ánh sáng
kích thích. Do vậy, tính chất quang của hạt nano bạc có được do sự dao động tập thể
của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác với bức xạ sóng điện từ. Khi dao
động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano bạc làm cho hạt nano bạc bị