Tóm tắt luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo hệ vi cảm biến điện hóa trên cơ sở polyme dẫn biến tính để ứng dụng cho y sinh và môi trường

Luận án với mục tiêu nghiên cứu, chế tạo một số hệ vi cảm biến sinh học điện hóa trên cơ sở vật liệu polyme dẫn biến tính vật liệu cấu trúc nano ở điều kiện công nghệ hiện có ở trong nước, luận án đặt ra các nhiệm vụ cần phải giải quyết là: thiết kế hệ vi cảm biến điện hóa phù hợp với điều kiện công nghệ hiện có, tiến hành thực nghiệm chế tạo cảm biến, khảo sát các tính chất đặc trưng của cảm biến đã chế tạo, thử nghiệm phân tích một số chỉ tiêu trong y sinh, chất ô nhiễm môi trường và chất trong an toàn thực phẩm. Trên cơ sở đó, rút ra được những kết luận về khả năng chế tạo – phát triển và ứng dụng hệ vi cảm biến này trong những điều kiện công nghệ hiện có ở trong nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo hệ vi cảm biến điện hóa trên cơ sở polyme dẫn biến tính để ứng dụng cho y sinh và môi trườngBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ  Nguyễn Hải Bình NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ VI CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA TRÊN CƠ SỞ POLYME DẪN BIẾN TÍNH ĐỂ ỨNG DỤNG CHO Y SINH VÀ MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã số: 9.44.01.23 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội - 2019 Luận án được hoàn thành tại: Phòng Vật liệu Nano y sinh, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa họcvà Công nghệ Việt Nam.Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Trần Đại LâmPhản biện 1: .....................................................Phản biện 2: .....................................................Phản biện 3: .....................................................Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Cơ sở tổ chức tại Học viện Khoahọc và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi giờngày tháng năm 20Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc gia Hà Nội, Thư viện Học việnKhoa học và Công nghệ, Thư viện Viện Khoa học vật liệu, Thư viện Viện Hàn lâmKhoa học và Công nghệ Việt Nam. MỞ ĐẦU Hiện nay, cảm biến sinh học được xem như một thiết bị đầy tiềm năng ứng dụngtrong nhiều lĩnh vực như: sinh học, dược phẩm, nông nghiệp, vệ sinh an toàn thựcphẩm, bảo vệ môi trường và an toàn trong công nghiệp... Cảm biến sinh học là thiết bịsử dụng các thành phần sinh học đặc trưng kết hợp với bộ chuyển đổi tín hiệu để pháthiện, đo đạc hoặc phân tích hóa chất. Vi cảm biến điện hóa có cấu trúc đơn giản, có thể thay đổi thiết kế và phát triển cấutrúc, khả năng tích hợp cao với các phần tử của vi hệ thống, chế tạo số lượng lớn nêngiá thành giảm. Các điện cực làm việc, điện cực đối, điện cực so sánh đều được tíchhợp trên một chip, giúp giảm thể tích và khối lượng của mẫu cần phân tích do kíchthước điện cực giảm. Các phần tử của vi cảm biến điện hóa đều được chế tạo trên côngnghệ planar nên dễ đóng gói, tăng độ ổn định và độ lặp lại. Trên thế giới, nhiều nhóm nghiên cứu đã phát triển các vi cảm biến sinh học trên cơsở linh kiện vi cơ điện tử với các hiệu ứng vật lý – hóa học khác nhau như: khối lượng,áp suất, điện hóa… So sánh với vi cảm biến sử dụng hiệu ứng khối lượng, áp suất, vicảm biến điện hóa có ưu điểm hơn như thiết kế chế tạo trên cùng công nghệ MEMSnên kích thước nhỏ gọn, dễ chế tạo số lượng lớn làm giảm giá thành, có cấu trúc đơngiản hơn, dễ tích hợp với hệ thống vi kênh - vi van - vi bơm hơn, dễ đóng gói hơn, dễsử dụng các phương pháp điện hóa để kiếm tra tính chất của thiết bị. Tại Việt Nam,một số kết quả ban đầu về chế tạo và phát triển cảm biến sinh học đã được công bố bởicác đơn vị nghiên cứu trong nước. Tóm lại, hướng nghiên cứu phát triển các vi hệ thốngđiện hóa ứng dụng trong chẩn đoán y sinh và quan trắc môi trường đang được quantâm và đầu tư mạnh tại nhiều quốc gia trên thế giới. Việt Nam là một quốc gia có nềnkinh tế đang phát triển mạnh mẽ cùng dân số gần 90 triệu người, triển vọng về pháttriển các thiết bị, các vi hệ thống điện hóa trên cơ sở ứng dụng vật liệu nano có giá trịthúc đẩy khoa học công nghệ và ý nghĩa kinh tế xã hội sâu sắc. Trên cơ sở khoa học vàyêu cầu thực tiễn đó, tôi lựa chọn thực hiện luận án “Nghiên cứu chế tạo hệ vi cảmbiến điện hóa trên cơ sở polyme dẫn biến tính để ứng dụng trong y-sinh và môitrường”. 1 Vấn đề đặt ra cho luận án này là phải nghiên cứu chế tạo phát triển và thử nghiệmcác hệ vi cảm biến sinh học điện hóa nền (platform) có chế độ hoạt động đơn giản, thờigian đáp ứng nhanh, độ chính xác cao, dễ dàng tùy biến cấu trúc, dễ dàng tích hợp linhkiện. Với mục tiêu nghiên cứu, chế tạo một số hệ vi cảm biến sinh học điện hóa trêncơ sở vật liệu polyme dẫn biến tính vật liệu cấu trúc nano ở điều kiện công nghệ hiệncó ở trong nước, luận án đặt ra các nhiệm vụ cần phải giải quyết là: thiết kế hệ vi cảmbiến điện hóa phù hợp với điều kiện công nghệ hiện có, tiến hành thực nghiệm chế tạocảm biến, khảo sát các tính chất đặc trưng của cảm biến đã chế tạo, thử nghiệm phântích một số chỉ tiêu trong y sinh, chất ô nhiễm môi trường và chất trong an toàn thựcphẩm. Trên cơ sở đó, rút ra được những kết luận về khả năng chế tạo – phát triển vàứng dụng hệ vi cảm biến này trong những điều kiện công nghệ hiện có ở trong nước.Đối tượng nghiên cứu của luận án: Hệ vi cảm biến sinh học điện hóa trên cơ sở polyme dẫn (PANi và P(1,5-DAN))được biến tính/chức năng hóa với vật liệu cấu trúc nano (CNTs, hạt nano Fe3O4 ...