Phát xạ huỳnh quang của các chấm lượng tử CdSe và CdSe/Cds cho ứng dụng đánh dấu sinh học

Các chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS cấu trúc lõi /vỏ được chế tạo phân tán trong nước cho mục đích đánh dấu sinh học. Phát xạ huỳnh quang của các chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS tăng mạnh sau khi chế tạo và đạt ổn định sau 3 tháng, chất lượng của các chấm lượng tử này rất tốt, có độ ổn định quang cao, cường độ phát quang không giảm nhiều sau một đến hai năm chế tạo. Hiệu suất lượng tử của các chấm lượng tử CdSe/CdS đạt tới 20-50% và hiệu suất lượng tử của các chấm lượng tử CdSe đạt cỡ 10%. Cường độ phát quang của các chấm lượng tử không giảm khi cho vào các môi trường pH sinh học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phát xạ huỳnh quang của các chấm lượng tử CdSe và CdSe/Cds cho ứng dụng đánh dấu sinh học Vũ Trọng Sinh và đtg 132 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 80(04): 127 - 131 Chu Việt Hà và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 80(04): 133 - 138 PHÁT XẠ HUỲNH QUANG CỦA CÁC CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe VÀ CdSe/CdS CHO ỨNG DỤNG ĐÁNH DẤU SINH HỌC Chu Việt Hà*1, Vũ Thị Kim Liên1,Trần Hồng Nhung2, Lê Tiến Hà1 1 2 Trường ĐH Sư phạm - ĐH Thái Nguyên Viện Vật lý, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam TÓM TẮT Các chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS cấu trúc lõi /vỏ được chế tạo phân tán trong nước cho mục đích đánh dấu sinh học. Phát xạ huỳnh quang của các chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS tăng mạnh sau khi chế tạo và đạt ổn định sau 3 tháng, chất lượng của các chấm lượng tử này rất tốt, có độ ổn định quang cao, cường độ phát quang không giảm nhiều sau một đến hai năm chế tạo. Hiệu suất lượng tử của các chấm lượng tử CdSe/CdS đạt tới 20-50% và hiệu suất lượng tử của các chấm lượng tử CdSe đạt cỡ 10%. Cường độ phát quang của các chấm lượng tử không giảm khi cho vào các môi trường pH sinh học. Từ khóa: phát xạ huỳnh quang, chấm lượng tử, đánh dấu sinh học, CdSe, CdSe/CdS GIỚI THIỆU* Ngày nay, các chấm lượng tử (là các hạt nano bán dẫn) đã là các vật liệu quen thuộc ứng dụng trong dán nhãn màu và đánh dấu sinh học, đang được quan tâm nghiên cứu sâu rộng trên thế giới. Các chấm lượng tử có các tính chất lượng tử đặc biệt là hệ quả của sự phụ thuộc của độ rộng vùng cấm vào kích thước hạt do hiệu ứng giam giữ lượng tử. Hiệu ứng giam giữ lượng tử xảy ra khi kích thước tinh thể có thể so sánh với bước sóng de Broglie của điện tử và lỗ trống. Khi đó cả điện tử và lỗ trống đều bị giam giữ và các mức năng lượng của chúng bị lượng tử hóa. Sự giam giữ lượng tử làm gián đoạn các mức năng lượng theo chiều giam giữ và làm thay đổi mật độ trạng thái theo năng lượng. Kết quả là hấp thụ hay phát xạ của các chấm lượng tử phụ thuộc vào kích thước hạt, nghĩa là chúng ta có thể điều khiển được tính chất quang (hay màu phát xạ huỳnh quang) theo kích thước của các chấm lượng tử. Bằng cách sử dụng các chấm lượng tử khác nhau người ta có thể đánh dấu huỳnh quang trong khoảng rộng từ vùng khả kiến gần đến vùng hồng ngoại gần, trong khoảng từ 400nm đến 2000nm. Các chấm lượng tử thường được sử dụng trong đánh dấu sinh học là các chấm lượng tử trên cơ sở CdSe và CdTe vì phổ phát xạ của chúng trải toàn bộ vùng phổ nhìn thấy tùy thuộc vào kích thước [1]. * Tel: 0912132036 Trong bài báo này, chúng tôi chế tạo các chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS phân tán trong nước cho ứng dụng đánh dấu sinh học. Các chấm lượng tử này có cường độ phát quang mạnh với hiệu suất cao, phát xạ ở các bước sóng khác nhau phụ thuộc vào kích thước hứa hẹn là các chất đánh dấu sử dụng cho các ứng dụng sinh học. Nhằm tăng hiệu suất phát xạ huỳnh quang và tăng tính ổn định cho các ứng dụng trong sinh học, các chấm lượng tử này được bọc thêm một lớp protein BSA hoặc một lớp PEG (polyethyglycol) bên ngoài. Các kết quả cho thấy cường độ phát xạ huỳnh quang của các chấm lượng tử có lớp vỏ bọc tăng đáng kể so với các chấm lượng tử không được thụ động hóa bề mặt. Các quá trình thực nghiệm chế tạo mẫu đều được thực hiện tại phòng thí nghiệm Vật lý Chất rắn Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên. THỰC NGHIỆM Các chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS được chế tạo bằng phương pháp hóa ướt sử dụng các hóa chất CdCl2.2,5H2O, sodium boro hydride (NaBH4 – là một chất có tính khử mạnh); trirodium citrate dihydrate (C6H5Na3O7.2H2O, là muối natri của axit chanh – được dùng trong thực phẩm) đóng vai trò là chất bẫy bề mặt, cồn tuyệt đối (C2H5OH), trihydroxy methyl aminomethane (tris) (chất này sử dụng trong các môi trường sinh học), nước cất, axit sunfuric (H2SO4), axit clohydric (HCl), bột selenium (Se). 133 Phạm Thị Hà Thanh và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ Các bước chế tạo chấm lượng tử CdSe trong nước được tiến hành như sau: Bước 1: Trong ethanol nguyên chất, với điều kiện sục khí N2 ở 450C, nguyên tố selenium phản ứng với sodium boro hydiride tạo thành dung dịch NaHSe/ethanol. Trisodium citrate dihydrate được cho vào dung dịch đệm tris HCl với pH = 8,9 (là giá trị pH cho thấy sản phẩm các chấm lượng tử thu được là ổn định nhất) đựng trong bình ba cổ. Sau đó nhỏ giọt dung dịch nước cadmium cloride có chứa các ion Cd2+ vào dung dịch trên trong điều kiện khuấy trộn mạnh để thu được dung dịch chứa các ion Cd2+ được bao quanh bởi các phân tử trisodium citrate. Bước 2: Khí H2Se bốc lên khi nhỏ chậm dung dịch H2SO4 loãng vào dung dịch NaHSe/ethanol trong dung dịch ban đầu trong điều kiện sục từ từ N2 để tổng hợp các chấm lượng tử CdSe ở nhiệt độ ổn định. Khí H2Se được đưa theo dòng chảy của khí N2 dẫn vào bình ba cổ phản ứng với các ion Cd2+. Trong điều kiện khuấy trộn mạnh liên tục, các mầm tinh thể của các nano tinh thể CdSe sẽ được hình thành và phát triển thành các nano tinh thể CdSe. Lượng muối Cd2+ ban đầu được sử dụng dư để thụ động hóa bề mặt các chấm lượng ...