Tổng hợp nano silica pha tạp phức chất huỳnh quang Eu(III) với phối tử hữu cơ Naphthoyl trifluoroacetone, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và tính chất quang của vật liệu

Bài viết trình bày một số kết quả về tổng hợp vật liệu, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và tính chất huỳnh quang của các nano Silica pha tạp phức chất huỳnh quang Eu(III) với phối tử hữu cơ Naphthoyl trifluoroacetone. Ảnh hưởng của nồng độ chất pha tạp đến khả năng phát quang của vật liệu cũng được đề cập trong nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp nano silica pha tạp phức chất huỳnh quang Eu(III) với phối tử hữu cơ Naphthoyl trifluoroacetone, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và tính chất quang của vật liệu Vật lý & Khoa học vật liệu TỔNG HỢP NANO SILICA PHA TẠP PHỨC CHẤT HUỲNH QUANG Eu(III) VỚI PHỐI TỬ HỮU CƠ NAPHTHOYL TRIFLUOROACETONE, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU Hoàng Thị Khuyên1,2,*, Lê Thị Vinh3, Trần Thu Hương1,2 Tóm tắt: Gần đây, các phức chất hữu cơ Europi (Eu) đang thu hút được rất nhiều sự quan tâm cho các ứng dụng trong chuẩn đoán hình ảnh, đánh dấu huỳnh quang nhận dạng virut, tế bào... Trong số các vật liệu huỳnh quang đất hiếm, các phức chất hữu cơ Europi có một số ưu điểm như thời gian sống huỳnh quang dài, dạng phổ phát xạ hẹp, huỳnh quang của một số ion đất hiếm (Eu(III), Tb(III)) được tăng cường đáng kể khi liên kết phối trí với phối tử hữu cơ thích hợp. So với các phức chất hữu cơ Europi dạng phân tử, các nano phức chất hữu cơ được mong muốn là có các tính chất quang tốt hơn. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sẽ trình bầy một số kết quả về tổng hợp vật liệu, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và tính chất huỳnh quang của các nano Silica pha tạp phức chất huỳnh quang Eu(III) với phối tử hữu cơ Naphthoyl trifluoroacetone. Ảnh hưởng của nồng độ chất pha tạp đến khả năng phát quang của vật liệu cũng được đề cập trong nghiên cứu. Từ khóa: Huỳnh quang; Nano Silica; Phức chất Europi. 1. MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển nhanh của công nghệ chuẩn đoán hình ảnh, đánh dấu huỳnh quang nhận dạng virut, tế bào thì đòi hỏi ngày càng nhiều các vật liệu huỳnh quang, đặc biệt là các vật liệu nano huỳnh quang mới với các đặc tính tốt [1]. Các nano huỳnh quang được quan tâm nghiên cứu hiện nay gồm các nano chứa chất mầu hữu cơ [2], các chấm lượng tử huỳnh quang (quantum dot) [3], và các nano huỳnh quang pha vật liệu đất hiếm (lantanit) [4-6]. So với các vật liệu huỳnh quang chất mầu hữu cơ với độ bền quang hóa thấp, hay các chấm lượng tử với các đặc tính quang nổi trội nhưng lại thường được chế tạo từ các vật liệu độc hại thì các vật liệu huỳnh quang đất hiếm có một số ưu điểm như độ bền quang hóa cao, phát xạ mạnh, dạng phổ phát xạ hẹp và khá thân thiện với môi trường. Trong số đó, các phức chất Europi rất được quan tâm nghiên cứu như một tâm phát xạ mạnh vùng nhìn thấy, thời gian sống dài và khả năng huỳnh quang được tăng cường khi kết hợp với phối tử hữu cơ [7]. Nhằm mục đích sử dụng cho các ứng dụng y sinh các vật liệu huỳnh quang sẽ phải được chức năng hóa và liên hợp với các phân tử sinh học. Một số nghiên cứu khoa học cho thấy có thể tổng hợp các vật liệu chức năng hóa qua sự đồng ngưng tụ hay gắn các nhóm hữu cơ trên bề mặt của nano Silica [8]. Tuy nhiên, các thông tin về tổng hợp nano phức chất cấu trúc lõi vỏ và gắn kết chức chức năng hoá bề mặt chúng còn khá phân tán. Qua nghiên cứu của chúng tôi thì phương pháp tiếp cận chính để tạo nano silica là phương pháp sol - gel với ưu điểm như sản phẩm thu được có độ đồng nhất và độ tinh khiết rất cao, hạt nano có bề mặt riêng lớn, phân bố kích thước hẹp. Với mục đích chế tạo một vật liệu huỳnh quang mạnh, có khả năng chức năng hóa để liên hợp sinh học cho định hướng ứng dụng phân tích, đánh dấu ảnh nội hay ngoại bào trong chuẩn đoán y sinh, trong bài báo này chúng tôi sẽ trình bày một số kết quả về tổng hợp nano Silica pha tạp phức chất huỳnh quang Eu(III) với phối tử hữu cơ Naphthoyl trifluoroacetone (NTA), đồng thời nghiên cứu tính chất, đặc trưng của vật liệu. 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 2.1. Xây dựng quy trình, tổng hợp 180 H. T. Khuyên, L. T. Vinh, T. T. Hương, “Tổng hợp nano … tính chất quang của vật liệu.” Nghiên cứu khoa học công nghệ 2.1.1. Hóa chất, thiết bị Các nano Silica pha phức chất huỳnh quang Eu(III) trong nghiên cứu được chế tạo theo phương pháp hóa học sol gel trong pha lỏng. Các hóa chất tinh khiết Europi (III) clorua dạng ngậm nước (EuCl3.6H2O), Tri-n-octylphosphineoxide (TOPO), 1-(2- Naphthoyl)-3,3,3- trifluoroacetone (NTA), Tetraethyl orthosilicate (TEOS) và 3- (triethoxysilyl)-propylamine (TESA), amoni hydroxit (NH4OH), natri hydroxit (NaOH), của Sigma Aldrich, axít clohydric (HCl) và etanol của Merck đã được sử dụng. 2.1.2. Quy trình, tổng hợp Các nano Silica pha phức chất huỳnh quang Eu(III) liên kết phối trí với phối tử hữu cơ NTA được tổng hợp theo quy trình gồm 02 bước sau: Bước 1: Tổng hợp các hạt keo nano Silica (ký hiệu mẫu SiO2): Cho dung dịch etanol loãng vào một bình cầu 2 cổ, khuấy đều trong 10 phút. Nhỏ từ từ 0.8 ml TEOS 5 mM vào và tiếp tục khuấy 15 phút. Sau đó, cho thêm amoni hydroxit 25% đến pH = 10 vào hỗn hợp trên và khuấy trong 2 giờ. Qua quá trình thủy phân, ngưng tụ các hạt keo nano Silica được hình thành và được làm sạch bởi quá trình rửa và ly tâm nhiều lần. ...