Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

Mở đầu
Công nghệ nano đã có những bước phát triển mạnh mẽ kể từ khi nó xuất hiện tới
nay và đã tạo ra diện mạo mới cho không chỉ các ngành khoa học cơ bản mà còn cho
các ngành khoa học ứng dụng trong thực tế đời sống.Một trong những hướng phát
triển mạnh mẽ là vật liệu nano được nghiên cứu ứng dụng rất nhiều trong nghiên cứu
đánh dấu, chữa trị y sinh bởi bên cạnh việc chúng có kích thước phù hợp với kích
thước các phân tử sinh học chúng còn có các tính chất vật lý đặc biệt tại các kích thước
này [1, 2].
Một trong những tính chất đặc biệt đó là tổng diện tích bề mặt tăng vọt khi kích
thước vật liệu gỉảm xuống đến kích cỡ nano, giúp cho diện tích tiếp xúc giữa vật liệu
và các phân tử sinh học tăng dẫn tới hệ quả là sự tăng vọt độ nhạy của các phép đo,
cảm biến [3, 4]. Hình thái, kích thước của các hạt kim loại như vàng, bạc… được điều
khiển để chúng có dạng thanh [5], dạng cầu [6] hoặc kim tự tháp [7]… phục vụ cho
các mục đích khác nhau như đánh dấu và điều trị trong y sinh. Các vật liệu bán dẫn
cũng được nghiên cứu ở các hình thái khác nhau như tetrapod, dạng cầu để tăng diện
tích tiếp xúc với các enzyme, cơ chất chỉ thị trong các nghiên cứu tăng độ nhạy của
cảm biến điện hóa. Ngoài ra, để tăng độ khả năng ứng dụng trong sinh học, các vật
liệu nano còn được bọc bởi nhiều lớp polymer khác nhau như polyethylene glycol [8,
9, 10, 11, 12], chitosan, polyalanine … Những lớp vỏ này bên cạnh việc bảo vệ các hạt
nano khỏi tác động của môi trường, giảm tính độc hại [13, 14, 15] còn tạo ra các gốc
hữu cơ có tính tương thích sinh học cao như amin (-NH2), carboxyl (-COOH), …
Song song với việc thay đổi kích thước các vật liệu nano đơn chức năng và thay
đổi các lớp vỏ bọc hữu cơ tương thích sinh học, các loại vật liệu đa chức năng có cấu
trúc lõi vỏ cũng liên tục được phát triển sao cho phù hợp với mục tiêu nghiên cứu ứng
dụng. Các lớp vỏ kim loại quý như Au, Ag, [16] … được sử dụng để tăng độ bền hóa
học của các hạt từ, đồng thời cũng tăng khả năng liên kết với các phân tử hữu cơ có
các gốc thiol (-SH). Các lớp vỏ bán dẫn chứa sulfide như ZnS được tạo ra trên bề mặt

1.1. Khoa học và công nghệ nano

2


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

Khoa học và công nghệ nano là một ngành khoa học còn rất trẻ với tuổi đời
không quá 60 năm (từ 1954) nhưng những năm gần đây ngành khoa học công nghệ
nano thu hút được sự quan tâm trên rất nhiều các lĩnh vực bởi tính chất thú vị của
nó. Khi kích thước của vật liệu nhỏ và đạt đến ngưỡng đủ nhỏ - nanomet - thì chúng
có những tính chất đặc biệt thú vị. Các vật liệu sắt từ như Fe 3O4, CoPt, FeCo ...
ởkích thước nano sẽ mang tính chất của vật liệu siêu thuận từ. Tương tự vậy, trong
các vật liệu bán dẫn như ZnO, TiO2, ZnS, PbS, ... ở các kích thước nhỏ đạt đến bán
kính tương tác exciton xuất hiện sự thay đổi của năng lượng chuyển mức dẫn đến
khả năng phát quang của vật liệu (quantum dots – chấm lượng tử). Các kim loại dẫn
điện tốt còn có thêm một tính chất mới rất thú vị đó là cộng hưởng plasmon bề mặt
khi kích thước vật liệu đạt đến thang đo nano. Các tính chất kể trên không chỉ mở ra
nhiều định hướng nghiên cứu cho các ngành khoa học cơ bản mà còn đem lại rất
nhiều cơ hội cho các ngành nghiên cứu ứng dụng.
Bên cạnh sự xuất hiện của các tính chất mới, khi kích thước của vật liệu càng
nhỏ diện tích bề mặt của chúng càng lớn. Điều này trở thành một lợi thế rất lớn cho
các vật liệu có cấu trúc nano trong các ngành khoa học ứng dụng cỡ phân tử như xử
lí môi trường, sinh học phân tử... Diện tích bề mặt tăng đầu tiên giúp cho khả năng
liên kết của vật liệu với các vật liệu khác. Trên bề mặt của vật liệu có các phần tử
bắt cặp tốt với các chất chỉ thị đặc trưng, hoặc thậm chí với các chất bụi bẩn thông
qua các liên kết cộng hóa trị, liên kết ion... tạo cơ hội ứng dụng cho việc xử lí chất
thải, lọc nước và vệ sinh môi trường.

từ tính nữa, đây là một đặc điểm rất quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng
dụng y sinh học. Hạt nano từ tính dùng trong y sinh học cần phải thỏa mãn ba điều
kiện sau: tính đồng nhất của các hạt cao, từ độ bão hòa lớn và vật liệu có tính tương
hợp sinh học (không có độc tính). Tính đồng nhất về kích thước và tính chất liên
quan nhiều đến phương pháp chế tạo còn từ độ bão hòa và tính tương hợp sinh học
liên quan đến bản chất của vật liệu. Trong tự nhiên, sắt (Fe) là vật liệu có từ độ bão
hòa lớn nhất tại nhiệt độ phòng. Ngoài ra sắt ở một nồng độ nhỏ không độc đối với
cơ thể người cộng thêm tính ổn định khi làm việc trong môi trường không khí nên
các vật liệu như ô-xít sắt Fe 3O4 được nghiên cứu rất nhiều để làm hạt nanô từ tính
ứng dụng trong y sinh.
Một trong các tính chất quan trọng của hạt nano từ là tính siêu thuận từ có
được khi kích thước nhỏ đến mức năng lượng nhiệt thắng thế so với trạng thái trật
tự từ. Kích thước chuyển sắt từ-siêu thuận từ được xác định bởi công thức sau:

4


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

KV< 25 kBT
Trong đó, K là hằng số dị hướng từ tinh thể, V là thể tích hạt nano, kB là hằng
số Boltzman, T là nhiệt độ. Với một kích thước nhất định thì khi nhiệt độ thấp hạt
nano thể hiện tính sắt từ, khi nhiệt độ cao hạt nano thể hiện tính siêu thuận từ. Nhiệt
độ mà ở đó hạt nano chuyển từ sắt từ sang siêu thuận từ gọi là nhiệt độ chuyển TB.
Ở trạng thái siêu thuận từ vật liệu hưởng ứng mạnh với từ trường ngoài nhưng khi
không có từ trường hạt nano ở trạng thái mất từ tính hoàn toàn. Bằng việc lựa chọn
vật liệu và kích thước, chúng ta có thể có được hạt nano siêu thuận từ như mong
muốn.

Phương pháp đồng kết tủa:
Trong phương pháp kết tủa từ dung dịch, khi nồng độ của chất đạt đến một
trạng thái bão hòa tới hạn, trong dung dịch sẽ xuất hiện đột ngột những mầm kết tụ.
Các mầm kết tụ đó sẽ phát triển thông qua quá trình khuyếch tán của vật chất từ
dung dịch lên bề mặt của các mầm cho đến khi mầm trở thành hạt nano (hình 1.1).
Để thu được hạt có độ đồng nhất cao, người ta cần phân tách hai giai đoạn hình
thành mầm và phát triển mầm. Trong quá trình phát triển mầm, cần hạn chế sự hình
thành của những mầm mới.Các phương pháp sau đây là những phương pháp kết tủa
từ dung dịch: đồng kết tủa, nhũ tương, polyol, phân ly nhiệt...Phương pháp đồng kết
tủa là một trong những phương pháp thường được dùng để tạo các hạt ô-xít sắt. Có
hai cách để tạo ô xít sắt bằng phương pháp này đó là hydroxide sắt bị ô xi hóa một
phần bằng một chất ô xi hóa nào đó và già hóa hỗn hợp dung dịch có tỉ phần hợp
thức Fe+2 và Fe+3 trong dung môi nước.
Phương pháp thứ nhất có thể thu được hạt nano có kích thước từ 30 nm –
100 nm. Phương pháp thứ hai có thể tạo hạt nano có kích thước từ 2 nm – 15 nm.
Bằng cách thay đổi pH và nồng độ ion trong dung dịch mà người ta có thể có được
kích thước hạt như mong muốn đồng thời làm thay đổi điện tích bề mặt của các hạt
đã được hình thành.

Hình 1.1: Cơ chế hình thành và phát triển hạt nano trong dung dịch

Cơ chế tổng hợp hạt nano Fe3O4 như sau: với tỉ phần mol hợp lí Fe 3+/Fe2+ = 2
trong môi trường kiềm có pH = 9 – 14 và trong điều kiện thiếu ô xy.

6


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

Nguyễn Thị Nhung

Hình 1.2: Hệ nhũ tương nước trong dầu và dầu trong nước.

Cách thứ nhất: Các phân tử chất phản ứng thấm qua lớp màng chất hoạt hóa
bề mặt ra ngoài và gặp nhau. Nhưng thực tế thì tỷ lệ sản phẩm tạo thành theo cách
này là rất nhỏ,không đáng kể.
Cách thứ hai: Khi các hạt vi nhũ tương của các chất phản ứng gặp nhau, nếu
có đủ lực tác động thì 2 hạt nhỏ (A,B) có thể tạo thành một hạt lớn hơn (C). Các
chất phản ứng trong 2 hạt nhỏ sẽ hòa trộn, phản ứng xảy ra trong lòng hạt lớn và sản
phẩm mong muốn được tạo thành (ở đây là các hạt magnetite Fe 3O4).Các hạt
magnetite Fe3O4 sau khi tạo thành sẽ bị chất hoạt hóa bề mặt bao phủ và ngăn cản
không cho phát triển thêm về kích thước.

Hình 1.3: Cơ chế hoạt động của phương pháp vi nhũ tương.

8


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

Cũng bằng phương pháp này, người ta có thể chế tạo hạt ô-xít sắt bao phủ
bởi một lớp vàng để tránh ô-xi hóa và tăng tính tương hợp sinh học. Ở đây người ta
dùng cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) là CHHBM và octane là pha dầu
dung dịch phản ứng ở trong pha nước.
Ứng dụng của hạt nano từ Fe3O4
Hạt nano từ Fe3O4 đã được nghiên cứu, ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực
đặc biệt gần đây là trong y sinh. Các ứng dụng của hạt nano từ trong y sinh học

9


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

dụng một từ trường ngoài là một thanh nam châm vĩnh cửu để tạo ra một gradient từ
trường giữ các hạt tế bào được đánh dấu lại.
Dẫn truyền thuốc: Hạt nano từ tính có tính tương hợp sinh học được gắn kết
với thuốc điều trị. Lúc này hạt nano có tác dụng như một hạt mang. Thông thường
hệ thuốc/hạt tạo ra một chất lỏng từ và đi vào cơ thể thông qua hệ tuần hoàn. Khi
các hạt đi vào mạch máu, người ta dùng một gradient từ trường ngoài rất mạnh để
tập trung các hạt vào một vị trí nào đó trên cơ thể. Một khi hệ thuốc/hạt được tập
trung tại vị trí cần thiết thì quá trình nhả thuốc có thể diễn ra thông qua cơ chế hoạt
động của các enzym hoặc các tính chất sinh lý học do các tế bào ung thư gây ra như
độ pH, quá trình khuyếch tán hoặc sự thay đổi của nhiệt độ. Quá trình vật lý diễn ra
trong việc dẫn truyền thuốc cũng tương tự như trong phân tách tế bào.
Các hạt nano từ tính thường dùng là ô-xít sắt (magnetite Fe3O4, maghemite
a-Fe2O3) bao phủ xung quanh bởi một hợp chất cao phân tử có tính tương hợp sinh
học như PVA, detran hoặc silica. Chất bao phủ có tác dụng chức năng hóa bề mặt để
có thể liên kết với các phân tử khác như nhóm chức carboxyl, biotin,...
Tăng thân nhiệt cục bộ: Phương pháp tăng thân nhiệt cục bộ các tế bào ung
thư mà không ảnh hưởng đến các tế bào bình thường là một trong những ứng dụng
quan trọng khác của hạt nano từ tính. Nguyên tắc hoạt động là các hạt nano từ tính
có kích thước từ 20-100 nm được phân tán trong các mô mong muốn sau đó tác
dụng một từ trường xoay chiều bên ngoài đủ lớn về cường độ và tần số để làm cho
các hạt nano hưởng ứng mà tạo ra nhiệt nung nóng những vùng xung quanh. Nhiệt
độ khoảng 42°C trong khoảng 30 phút có thể đủ để giết chết các tế bào ung thư.
[27]

tích bề mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các vật
liệu khối do khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơn. Tương tự các hạt nano kim loại
khác, các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt. Hiện tượng này
tạo nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc với
các màu sắc phụ thuộc vào nồng độ và kích thước.
Một số phương pháp chế tạo:
Phương pháp hóa khử:
Phương pháp khử hóa học là dùng các tác nhân hóa học để khử ion kim loại
thành kim loại. Thông thường các tác nhân hóa học ở dạng dung dịch lỏng nên còn
gọi là phương pháp hóa ướt. Đây là phương pháp từ dưới lên. Dung dịch ban đầu có
chứa các muối của các kim loại như HAuCl 4, H2PtCl6, AgNO3. Tác nhân khử ion
kim loại Ag+, Au+ thành Ag0, Au0 ở đây là các chất hóa học như Citric acid, vitamin
C, Sodium Borohydride NaBH4, Ethanol (cồn), Ethylene Glycol (phương pháp sử
dụng các nhóm rượu đa chức như thế này còn có một cái tên khác là phương pháp
polyol). Để các hạt phân tán tốt trong dung môi mà không bị kết tụ thành đám,

11


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

người ta sử dụng phương pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt các hạt nano có cùng
điện tích và đẩy nhau hoặc dùng phương pháp bao bọc chất hoạt hóa bề mặt.
Phương pháp tĩnh điện đơn giản nhưng bị giới hạn bởi một số chất khử. Phương
pháp bao phủ phức tạp nhưng vạn năng hơn, hơn nữa phương pháp này có thể làm
cho bề mặt hạt nano có các tính chất cần thiết cho các ứng dụng. Các hạt nano Ag,
Au, Pt, Pd, Rh với kích thước từ 10 đến 100 nm có thể được chế tạo từ phương pháp
này.

Do vậy tính chất quang của hạt nano kim loại có được do sự dao động tập thể
của các điện tử dẫn đến 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 làm cho hạt nano bị phân cực
điện tạo thành một lưỡng cực điện. Do vậy xuất hiện một tần số cộng hưởng phụ
thuộc vào nhiều yếu tố nhưng hình dáng, kích thước, độ lớn của hạt nano và môi
trường xung quanh là các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. Ngoài ra mật độ hạt nano
cũng ảnh hưởng đến tính chất quang. Nếu mật độ loãng có thể coi như gần đúng các
hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải kể đến tương tác giữa các hạt (Hình 1.4 ).

Hình 1.4. Mô tả hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt
của hạt nano kim loại.

1.4.2. Tán xạ Raman
Năm 1982, Chandrasekhra Venkata Raman khám phá ra hiện tượng mà sau
này nó được mang tên ông bằng những dụng cụ đo phổ thô sơ – hiện tượng tán xạ
Raman.
Tán xạ Raman là một quá trình tán xạ không đàn hồi giữa photon (lượng tử
ánh sáng) và một lượng tử dao động của vật chất hay mạng tinh thể. Sau quá trình
va chạm, năng lượng của photon giảm đi (hoặc tăng lên) một lượng bằng năng
lượng giữa hai mức dao động của nguyên tử (hoặc mạng tinh thể) cùng với sự tạo
thành (hoặc hủy) một hạt lượng tử dao động. Dựa vào phổ năng lượng thu được, ta
có thể có những thông tin về mức năng lượng dao động của nguyên tử, phân tử hay
mạng tinh thể.

13


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung



Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

Trong đó  là hằng số tỷ lệ được gọi là hệ số phân cực. Nếu phân tử dao
động với tần số vm , thì sự dịch chuyển q của hạt nhân có dạng sau :

q  q0 cos 2 vmt
Trong đó q0 là biên độ dao động. Với biên độ dao động nhỏ,  là hàm tuyến
tính theo q. Do đó, chúng ta có thể viết :
��
�
   0  � �q  ...
q�
��
0

��
�
Suy ra : P   E0 cos 2 v0t   0 E0 cos 2 v0t  � �qE0 cos 2 v0t
q�
��
0

��
�
P   0 E0 cos 2 v0t  � �q0 E0 cos 2 v0t.cos 2 vmt
q�



Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

So với các quá trình tán xạ đàn hồi (năng lượng của photon không đổi) thì
xác suất xảy ra tán xạ Raman là rất nhỏ. Như vậy, để quan sát được vạch Raman, ta
phải tăng cường độ của vạch Raman và tách vạch Raman khỏi vạch chính.
Việc tách phổ có thể thực hiện khá đơn giản bằng một kính lọc, hay phức tạp hơn
một chút là phép biến đổi Fourier. Hệ biến đổi Fourier là một hệ phổ biến trong
ngành quang học và quang phổ, người ta dùng một hệ giao thoa kế Michealson với
một gương có thể dịch chuyển. Độ dịch chuyển của gương có thể điều khiển chính
xác nhờ hệ vân giao thoa của một laser có bước sóng cho trước. Dựa vào độ dịch
của gương, ta có thể có hàm Fourier của nguồn sáng cần nghiên cứu.
Để có được cường độ vạch Raman lớn, cách đơn giản nhất là chiếu chùm sáng
tới với cường độ lớn ví dụ như dùng Laser để chiếu, nhưng cách này cũng không
hiệu quả lắm. Hiện nay có 2 phương pháp cộng hưởng thường được áp dụng trong
tán xạ Raman để khuyếch đại vạch Raman lên.
Phương pháp đầu tiên được dùng là CARS, viết tắt của Coherent Antistokes
Raman Scattering. Nguyên tắc của phương pháp này là chiếu hai chùm sáng (laser)
có độ chênh lêch năng lượng và xung lượng đúng bằng năng lượng và xung lượng
của lượng tử dao động. Tương tác giữa hai chùm này sẽ làm số hạt lượng tử dao
động tăng lên nhiều, dẫn đến xác suất va chạm không đàn hồi tăng lên ( giống như
trường hợp phát xạ hấp thụ ánh sáng của nguyên tử, trong trường photon lớn thì xác
suất bức xạ hay hấp thụ tăng). Tuy nhiên hiệu quả của phương pháp này không cao.
Phương pháp thứ hai là SERS (viết tắt của Surface Enhanced Raman
Scattering) – Raman tăng cường bề mặt, tăng cường độ vạch Raman bằng plasmon
bề mặt (surface plasmon). Plasmon bề mặt là một dạng lượng tử của trường điện từ
trong môi trường plasma có hằng số điện môi âm, ví dụ như trong kim loại với tần

thêm hoạt tính sinh học cao vì đã được bao bọc bởi các nhóm chức amin (-NH 2),
giúp chúng dễ dàng liên kết với các phân tử sinh học - ở đây là kháng thể đặc hiệu
Ber-EP4 nhận biết tế bào BCC. Sử dụng đỉnh phổ dặc trưng này ta có thể tạo hình
ảnh bề mặt mẫu bệnh phẩm bằng cách chụp các phổ SERS tại các bước sóng đặc
trưng và có thể nhận biết vị trí của tế bào ung thư da BCC hay chính là vị trí của hạt
nano vàng, nơi đỉnh phổ đặc trưng có cường độ cao.
Bên cạnh đó, phương pháp tán xạ Raman tăng cường bề mặt còn được ứng
dụng để nghiên cứu quá trình động học trên bề mặt hạt nano vàng. Một số nhóm
nghiên cứu trên thế giới đã sử dụng phương pháp tán xạ Raman tăng cường bề mặt
để làm sensor đo nồng độ Nitrite trong dung dịch thanh nano vàng được chức năng
hóa với 4-ATP.

17


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

Ngoài những ứng dụng kể trên, thì phương pháp này cũng được sử dụng để
kiểm tra lại cơ chế của các phản ứng đã biết, đồng thời nghiên cứu quá trình động
học của một phản ứng chưa biết. Thông thường, trong một phản ứng việc xác định
sự tồn tại của các liên kết và độ bền của các liên kết trong sản phẩm sau phản ứng là
rất quan trọng. Bằng phương pháp tán xạ Raman tăng cường bề mặt ta hoàn toàn có
thể chỉ ra sự tồn tại đồng thời của các chất ở trạng thái trung gian [24, 25] với sản
phẩm sau phản ứng. Đồng thời đưa ra đánh giá về hiệu suất phản ứng và kết luận về
sản phẩm sau phản ứng hoàn toàn phù hợp với các dự đoán ban đầu.
1.5. Hạt đa chức năng dạng lõi vỏ
Hạt nano lõi vỏ có thể có cấu trúc đa dạng, nhưng thông thường gồm có hai
thành phần chính là lõi và vỏ có tính chất riêng. Hình dạng và các tính chất của lõi

Plasmon quan trọng.
Các hạt nano lõi – vỏ ngày càng thu hút được sự quan tâm vì các hạt này nằm
giữa ranh giới của vật liệu hóa học và các lĩnh vực khác chẳng hạn như điện tử, y
sinh, dược phẩm, quang học và xúc tác. Hạt nano lõi – vỏ có nhiều tính chất mới lạ,
thậm chí khác hẳn so với vật liệu ban đầu. Đôi khi, các thuộc tính đó có nguồn gốc
từ sự khác biệt của vật liệu vỏ và lõi. Bên cạnh đó, chúng ta có thể thay đổi các tỷ lệ
vật liệu của lõi và vỏ để thay đổi các tính chất của chúng. Mục đích của việc phủ lên
hạt lõi tùy thuộc vào nhu cầu nghiên cứu chẳng hạn như thay đổi bề mặt, tăng
cường chức năng hạt, ổn định và phân tán hạt, giảm sự tiêu thụ các vật liệu quý …
Bên cạnh việc cải thiện tính chất vật liệu, vật liệu lõi vỏ cũng đóng vai trò
quan trọng về phương diện kinh tế. Ví dụ như có thể phủ một lớp vật liệu quý lên
vật liệu rẻ tiền để tiết kiệm chi phí so thay vì làm toàn bộ bằng vật liệu quý. [26]
Một số phương pháp tạo vỏ bọc hạt nano:
Phương pháp vi nhũ tương đảo:
Trái lại với hệ nhũ tương dầu trong nước hệ vi nhũ tương đảo là hệ nước
trong dầu.Các tiểu cầu ái nước chứa các hạt nano được hình thành trong môi trường

19


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

kị nước. Sau khi các tiểu cầu ái nươc phân bố đồng đều trong môi trường kị nước,
sử dụng tetraethoxysilane (TEOS) vào vi nhũ tương đảo nước trong dầu để phản
ứng với nước tạo thành lớp vỏ silica bọc bên ngoài các hạt nano bên trong.
Phản ứng tạo lớp vỏ silica:
Si(OCH3)4 + 2 H2O  SiO2 + 4 CH3OH
Phương pháp nhiệt phân bụi hơi:

một loại hạt nano đa chức năng bằng phương pháp đơn giản, rẻ tiền và có khả năng
tích hợp nhiều loại hạt nano với các tính chất khác nhau nhằm định hương ứng dụng
trong y sinh.
1.6 Mục tiêu
Mục tiêu của nghiên cứu là tổ hợp hạt nano đa chức năng có từ tính và có
tính chất quang ưang dụng trong tách lọc và đánh dấu trong y sinh. Mô hình của hạt
nano đa chức năng được thể hiện như hình 1.4. Các hạt nano đơn lẻ được bọc trong
một lớp vỏ sílica chung nhằm tạo tính tương thích sinh học và tăng độ bền cho hạt.
Chúng tôi đã sử dụng phương pháp đồng kết tủa để chế tạo ra hạt nano oxít
sắt từ có tính chất siêu thuận từ nhằm ứng dụng định hướng trong từ trường.Hạt
nano bạc lại được chế tạo bằng phương pháp hóa khử.Các hạt nano bạc sau khi chế
tạo được chức năng hóa bởi các phân tử 4-ATP (aminothiophenol) (có chứa các
nhóm chức amin -NH2) cho phổ SERS đặc trưng ứng dụng xuyên suốt quá trình
nhận biết.Các hạt nano oxít sắt từ và nano bạc sau khi chế tạo được tổ hợp lại với
nhau bởi lớp vỏ silica bằng phương pháp vi nhũ tương đảo.
Sau khi được chế tạo, các tính chất quang và tính chất từ của vật liệu nano đa
chức năng được nghiên cứu vói các tỉ lệ thành phần của các hạt đơn lẻ khác nhau .
Sơ đồ của hạt nano đa chức năng silica bọc (nano bạc và nano oxit sắt)

Hình 1.7. Mô tả cấu trúc hạt nano đa chức năng từ tính và phát quang

21


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM


Sau đó thêm vào 100ml dung dịch Amoni ở nhiệt độ 70◦C (bước 2). Dung dịch
được khuấy đều trong 20 phút (Hình 2.1).
Lọc rửa bằng cồn và nước cất nhiều lần thu được hạt nano ô xít Fe 3O4 . Dung
dịch chứa các hạt nano ô xít sắt được giữ ở nhiệt độ phòng trong điều kiện thoáng
mát.

23


Luận văn thạc sĩ

Nguyễn Thị Nhung

Hình 2.2 : Quy trình chế tạo hạt ô xít sắt từ Fe3O4

2.3 Chế tạo hạt nano đa chức năng bọc SiO2
Hạt nano đa chức năng SiO2 được bọc (Ag+Fe3O4) bằng phương pháp vi nhũ
tương đảo (Hình 2.3)
Phương pháp vi nhũ tương đảo được chia thành 2 quá trình chính. Quá trình
thứ nhất là sự hình thành hệ vi nhũ tương đảo từ 2 pha kị nước và ái nước. Quá trình
thứ 2 là phản ứng tạo lớp vỏ bao bọc những tiểu cầu ái nước bên trong. Trong thí
nghiêm này chúng tôi đã sử dụng dung dịch toluol làm pha kị nước và dung dịch
chứa các hạt nano Ag và Fe 3O4 làm pha ái nước. Sau đó sử dụng dung dịch TEOS để
tạo thành lớp vỏ silica bao bọc bên ngoài các tiểu cầu nano Ag và Fe 3O4. Cụ thể như
sau:
Bước 1
Cho dung dịch Fe3O4 nồngđộ 0.11M + dung dich Ag nồngđộ 0.016M ở các tỉ
lệ thể tích khác nhau vào một ống nghiệm có thể tích 50 ml. Bổ sung thêm nước cất
vào trong cốc để được một lượng thể tích dung dịch ái nước không đổi là 20 ml.
Sau đó hỗn hợp dung dịch ái nước được đổ vào bình đựng đã chứa sẵn 60ml


tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử.
Phương pháp nhiễu xạ tia X để nghiên cứu tinh thể đã được V.Laue sử dụng
từ năm 1912. Năm 1913, W. L. Bragg đưa ra phương trình Bragg làm cơ sở cho
phương pháp nhiễu xạ tia X. Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích cấu trúc
tinh thể và thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X dựa trên hiện tượng nhiễu xạ tia X

25