Nghiên cứu chế tạo hạt Nano vàng bằng phương pháp ăn mòn Laser và triển vọng ứng dụng trong y sinh

Trong bài báo này chúng tôi trình bày các kết quả thí nghiệm về chế tạo hạt nano vàng. Đây là phương pháp có thể tạo ra các hạt nano có độ tinh khiết cao. Các hạt nano vàng đã được tạo ra trong ethanol và PVP.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo hạt Nano vàng bằng phương pháp ăn mòn Laser và triển vọng ứng dụng trong y sinhNguyễn Quang Đông và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ89(01/2): 331 – 335NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO VÀNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĂN MÒN LASERVÀ TRIỂN VỌNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINHNguyễn Quang Đông*, Nguyễn Bích Thảo, Trần Mạnh HùngTrường Đại học Y Dược – Đại học Thái NguyênTÓM TẮTTrong bài báo này chúng tôi trình bày các kết quả thí nghiệm về chế tạo hạt nano vàng. Đây làphương pháp có thể tạo ra các hạt nano có độ tinh khiết cao. Các hạt nano vàng đã được tạo ratrong ethanol và PVP. Phổ hấp thụ của các hạt nano vàng được đo bởi máy quang phổ UV – VIS.Các phép đo TEM và quang phổ được thực hiện để xác định kích thước trung bình và phân bố kíchthước của các hạt. Các hạt nano vàng đã được tạo ra có kích thước trung bình 12,9 nm trongethanol và 14 nm trong PVP do sự hấp thụ cộng hưởng plassmon bề mặt khi sử dụng bước sóng1064nm của laser Nd: YAG. Các kết quả này phù hợp với lý thuyết và cho thấy ưu điểm củaphương pháp ăn mòn laser.Từ khoá: Hạt nano vàng, ăn mòn laser, cộng hưởng PlasmonĐẶT VẤN ĐỀ*Trong những năm gần đây hạt nano vàng đãthu hút rất nhiều sự quan tâm chú ý của cácnhà khoa học trên thế giới do những ứng dụngtiềm năng của nó trong nhiều lĩnh vực, đặcbiệt là trong y, sinh học.Hạt nano được chế tạo bằng nhiều phươngpháp như phương pháp khử hóa học, phươngpháp khử vật lý, phương pháp khử hóa lý,phương pháp khử sinh học, phương pháp ănmòn laser. Mỗi phương pháp đều có nhữngưu điểm riêng, tuỳ theo mục đích chế tạo màcó sự chọn lựa phương pháp phù hợp [1], [3]Trong thí nghiệm này chúng tôi chọn phươngpháp ăn mòn laser. Phương pháp ăn mòn laserlà một quá trình loại bỏ các vật liệu từ một vậtliệu rắn (hoặc đôi khi ở dạng lỏng) khi chiếulên bề mặt của nó một tia laser (Hình 1). Cơchế hình thành và lớn lên của hạt nano khi ănmòn kim loại bằng laser xung trong chất lỏngđược giải thích bằng mô hình của Mafune vàcác cộng sự. Theo mô hình này chùm laserxung ăn mòn bia kim loại trong quá trìnhchiếu laser. Vật liệu ăn mòn, được gọi là đámvật chất (plume) tràn vào môi trường chấtlỏng. Các hạt nhỏ như là các nguyên tử tự dohoặc cụm nguyên tử (cluster) va chạm với*Tel: 0974 974888nhau và tạo thành hạt trong quá trình ăn mòn.Trong vài xung đầu tiên, chỉ có môi trườngchất lỏng bao quanh đám vật chất sinh ra vàcác mảnh kim loại trong đám vật chất này kếttụ tạo nên các hạt nano kim loại. Sau đó cáchạt nano phân tán vào môi trường chất lỏngvà những hạt này trở thành các tâm kết tụ chocác mảnh kim loại kế tiếp.Ở giai đoạn này có hai cơ chế đóng góp vàoquá trình tạo hạt. Cơ chế thứ nhất là kết hạttrực tiếp của kim loại trong đám vật chấttương tự như trong giai đoạn đầu. Cơ chế thứhai là sự thêm các nguyên tử hoặc cụmnguyên tử vào các hạt đã sinh ra trước đó vàlàm cho chúng tăng kích thước. Như vậy, khicả hai cơ chế này xuất hiện sẽ dẫn đến phânbố kích thước mở rộng. Tốc độ tăng kíchthước của các hạt nano tùy thuộc vào số hạtđược tạo thành trong giai đoạn đầu và tínhphân cực của phân tử môi trường chất lỏng.Trong chất lỏng, các hạt nano kim loại tíchđiện bề mặt. Do tương tác giữa các phân tửmôi trường chất lỏng và các hạt nano tíchđiện bề mặt, một lớp điện tích kép bao quanhbề mặt các hạt nano. Các phân tử có momenlưỡng cực cao tạo nên liên kết mạnh hơn vớibề mặt hạt nano do đó lực đẩy tĩnh điện nhờbao bọc bởi lớp điện tích kép sẽ ngăn cản sựtăng kích thước hạt tốt hơn. Ví dụ, các phântử phân cực như là nước tạo nên một lớp điện331Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyênhttp://www.lrc-tnu.edu.vnNguyễn Quang Đông và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆtích kép mạnh bao quanh hạt nano vàng. Dotương tác điện giữa các mảnh trong đám vậtchất và lớp điện tích này sự tăng kích thước bịhạn chế trong quá trình ăn mòn. Kết quả làcác hạt nano kim loại được tạo thành. Tínhphân cực thấp hơn của phân tử chất lỏng (vídụ ethanol) tạo thành lớp điện tích kép yếudẫn đến tăng kích thước hạt và kết tụ mạnh[2], [4].Sau khi ăn mòn, quá trình tạo hạt dừng lại vàsự kết tụ vẫn tiếp tục. Tốc độ kết tụ tùy thuộcvào sự tương tác của phân tử môi trường chấtlỏng với các nguyên tử bề mặt của hạt nanovà tương tác giữa các hạt nano với nhau.Tương tác bề mặt giữa các hạt nano có thể tạothành một dung dịch keo bền vững hay làphân tán, kết tụ, kết nối và tạo thành cấu trúcgiống như dây. Trong khi đó tương tác giữacác hạt nano với nhau phụ thuộc vào lực đẩyvà lực hút giữa chúng, ví dụ lực hút Van derWaals gây nên kết tụ và lực đẩy tĩnh điện nhờbao quanh bởi lớp điện tích kép ngăn cản kết tụ.Xung LaserThấu kính89(01/2): 331 – 335phương pháp ăn mòn laser trong môi trườngdung dịch cồn và PVP.THỰC NGHIỆMĐể ăn mòn laser chúng tôi sử dụng bước sóng1064nm của laser Nd:YAG (Quanta Ray Pro230 USA) đặt ở chế độ Q-switching cho xunglaser 8ns, tần số lặp lại 10Hz.Nhờ một hệ quang học, chùm laser được hộitụ lên bề m ...