Đặc tính quang của vật liệu nano phát quang Europium phosphate nhằm ứng dụng trong y sinh

Bài viết trình bày một số kết quả về tổng hợp và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu EuPO4.H2O bằng phương pháp vi sóng. Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện chế tạo mẫu như thay đổi tỷ lệ khác nhau của [Eu3+] / [PO4 3- ], độ pH của dung dịch tạo mẫu đến cấu trúc, hình thái học và tính chất phát quang của vật liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đặc tính quang của vật liệu nano phát quang Europium phosphate nhằm ứng dụng trong y sinhNghiên cứu khoa học công nghệ ĐẶC TÍNH QUANG CỦA VẬT LIỆU NANO PHÁT QUANG EUROPIUM PHOSPHATE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG Y SINH Lê Thị Vinh1, Hà Thị Phượng2,3,4, Hoàng Thị Khuyên2,3, Trần Thu Hương2,3,* Tóm tắt: Hiện nay, vật liệu nano phát quang chứa ion đất hiếm đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu do chúng có khả năng phát quang cao, thời gian sống huỳnh quang dài và thân thiện với môi trường. Trong số các vật liệu nano phát quang chứa ion đất hiếm, vật liệu Europium phosphate (EuPO4.H2O) là loại vật liệu hợp thức, có tâm phát quang ổn định được ứng dụng nhiều trong kỹ thuật chiếu sáng, các màn hình phẳng phân giải cao, trong đánh dấu bảo mật và đánh dấu huỳnh quang y sinh. Việc khảo sát các thay đổi điều kiện chế tạo để tăng cường tính chất quang của vật liệu là rất cần thiết, đặc biệt trong lĩnh vực đánh dấu huỳnh quang y sinh. Trong bài báo này, chúng tôi sẽ trình bày một số kết quả về tổng hợp và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu EuPO4.H2O bằng phương pháp vi sóng. Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện chế tạo mẫu như thay đổi tỷ lệ khác nhau của [Eu3+] / [PO43-], độ pH của dung dịch tạo mẫu đến cấu trúc, hình thái học và tính chất phát quang của vật liệu. Hình thái học của vật liệu có thể điều chỉnh được từ dạng thanh sang dạng hạt. Dạng thanh có kích thước chiều dài khoảng 200  500 nm, độ rộng 15  20 nm, dạng hạt có đường kính từ 8  15 nm. Vật liệu phát xạ với các chuyển dời đặc trưng của ion Eu3+: 5 D0 → 7FJ (J = 1  4) tương ứng với các vạch phát xạ ở bước sóng 594, 619, 652 và 702 nm. Đỉnh phát xạ mạnh nhất ở 594 nm.Từ khóa: Vật liệu nano phát quang; Ion đất hiếm; EuPO4.H2O. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, trên thế giới vật liệu nano và sản phẩm liên quan đến vật liệu nano có ứngdụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống kinh tế xã hội như: khoa học vật liệu, công nghệnăng lượng, môi trường, công nghệ điện tử và đặc biệt trong y sinh học [1-3]. Trong lĩnhvực này, vật liệu nano phát quang có thể chế tạo công cụ đánh dấu huỳnh quang(fluorescent labelling) hiệu quả cao và đang rất được quan tâm [4]. Để đạt mục đích trên,trong số các loại vật liệu nano phát quang chứa đất hiếm (Rare Earth Nano Phosphor RE-NP), vật liệu nano phát quang chứa ion Eu (III) có tiềm năng hơn cả do chúng có cường độphát quang cao, rất bền và dễ tương thích sinh học [5-7]. Ở Việt Nam, công nghệ nano đã có những bước chuyển quan trọng, tạo ra sức hútmới đối với các nhà khoa học. Một số nhóm nghiên cứu cũng đã tập trung làm về hệ vậtliệu phát quang chứa Eu và đã thu được một số kết quả ứng dụng trong y sinh [8-9]. Tuynhiên, để nâng cao khả năng phát quang của vật liệu cần phải có những nghiên cứu về điềukiện chế tạo như nồng độ, độ pH, phương pháp chế tạo. Những điều kiện này sẽ dẫn đếnsự thay đổi cấu trúc, hình thái học và tính chất phát quang của vật liệu [10-13]. Chính vìvậy, trong bài báo này, chúng tôi trình bày một số kết quả về quá trình tổng hợp vật liệunano EuPO4.H2O bằng phương pháp vi sóng, khảo sát ảnh hưởng của một số điều kiện chếtạo mẫu (như độ pH, tỷ lệ [Eu3+]/[PO43-]) đến cấu trúc, hình thái học và tính chất phátquang của vật liệu. Vật liệu chế tạo được có dạng thanh với chiều dài khoảng 200  500nm, độ rộng 15  20 nm và dạng hạt có kích thước 8  15 nm. Cấu trúc, hình thái học củavật liệu được xác định bằng các phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X, FESEM, và đặc biệt làphổ huỳnh quang. Các kết quả bước đầu cho thấy, vật liệu nano phát quang EuPO4.H2O chếtạo được có triển vọng trong y sinh.Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CBES2, 04 - 2018 143 Vật lý & Khoa học vật liệu 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU2.1. Vật liệu thí nghiệm Để tổng hợp vật liệu nano EuPO4.H2O, chúng tôi sử dụng các hóa chất tinh khiết:Eu(NO3)3.5H2O (Sigma-Aldrich, 99.9%), NH4H2PO4 (Merck, 99%), NaOH (Sigma-Aldrich, 97%) và nước khử ion.2.2. Phương pháp tổng hợp vật liệu Sơ đồ tổng hợp EuPO4.H2O theo phương pháp vi sóng được trình bày trên hình 1. Hình 1. Sơ đồ tổng hợp vật liệu EuPO4.H2O bằng phương pháp vi sóng. Sơ đồ tổng hợp trên được mô tả như sau: Bước 1: Hòa tan Eu(NO3)3.5H2O vào H2Othu được dung dịch 1. Bước 2: Hòa tan NH4H2PO4 với H2O thu được dung dịch 2. Bước 3:Nhỏ từ từ dung dịch 1 vào dung dịch 2 thu được kết tủa trắng đục. Dung dịch thu đượckhuấy từ trong 90 phút, pH của dung dịch được điều chỉnh trong khoảng 2 ÷ 12 bằng dungdịch NaOH 10%. Tỉ lệ mol giữa Eu3+ và PO43- được khảo sát từ 1/1 ÷ 1/30. Dung dịch thuđược sau khi chuẩn pH tiếp tục đem khuấy từ trong 5 giờ, cho tiếp vào lò vi sóng trongthời gian 15 phút ở 80 oC với công suất 800 W. Sản phẩm thu được đem rửa, ly tâm, sấy,thu được bột EuPO4.H2O.2. ...