Tổng hợp và hiệu quả sinh nhiệt của các hạt nano tổ hợp Fe3O4-Ag

Trong nghiên cứu này, tổng hợp vật liệu tổ hợp Fe3O4-Ag bằng phương pháp phát triển hạt và đánh giá ảnh hưởng của tỉ lệ Ag trong vật liệu lên khả năng sinh nhiệt khi kết hợp đồng thời hai điều kiện chiếu laser và áp đặt từ trường xoay chiều.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp và hiệu quả sinh nhiệt của các hạt nano tổ hợp Fe3O4-AgNghiên cứu khoa học công nghệ Tổng hợp và hiệu quả sinh nhiệt của các hạt nano tổ hợp Fe3O4-Ag Lê Thị Hồng Phong1,2, Phạm Hồng Nam1, Tạ Ngọc Bách1, Phạm Thanh Phong3,4, Đỗ Hùng Mạnh1,2*1 Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam;2 Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam;3 Phòng thí nghiệm từ học và vật liệu từ, Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ, Đại học Văn Lang;4 Khoa Công nghệ, Đại học Văn Lang.*Email: manhdh.ims@gmail.com.Nhận bài ngày 11/12/2021; Hoàn thiện ngày 28/01/2022; Chấp nhận đăng ngày 14/02/2022.DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.77.2022.111-119 TÓM TẮT Vật liệu tổ hợp hai thành phần kim loại và oxit sắt từ nhận được nhiều sự quan tâm trongnhững năm gần đây nhờ hiệu quả sinh nhiệt cao do tính chất cộng hưởng plasmonic bề mặt cụcbộ (LSPR) của thành phần kim loại và khả năng đốt nóng cảm ứng từ của oxit sắt từ. Trongnghiên cứu này, chúng tôi tổng hợp vật liệu tổ hợp Fe3O4-Ag bằng phương pháp phát triển hạtvà đánh giá ảnh hưởng của tỉ lệ Ag trong vật liệu lên khả năng sinh nhiệt khi kết hợp đồng thờihai điều kiện chiếu laser và áp đặt từ trường xoay chiều. Các mẫu vật liệu tổ hợp với tỉ phầnFe3O4:Ag lần lượt là 1:0,54; 1: 1,01 và 1: 1,62 đều thể hiện khả năng sinh nhiệt khi dùng đồngthời từ trường và laser là cao hơn so với chỉ dùng từ trường hoặc laser. Một kết quả ấn tượng,mẫu có tỉ lệ Ag thấp nhất cho thấy khả năng sinh nhiệt (SAR) đạt 230,5 W/g khi đồng thời đặttrong từ trường (200 Oe, 340 kHz) và laser với công suất thấp (0,14 W/cm2) và cao hơn gần 3,5lần so với SAR của mẫu Fe3O4.Từ khóa: Vật liệu tổ hợp quang từ; Đốt nóng cảm ứng; Nano oxit sắt từ; Fe3O4-Ag. 1. MỞ ĐẦU Các hạt nano đã thu hút sự quan tâm của cộng đồng các nhà khoa học vì tính chất hóa học vàvật lý độc đáo của chúng khi so sánh với các vật liệu dạng khối tương ứng [1]. Gần đây, tiềmnăng sử dụng các hạt nano trong các lĩnh vực khác nhau ngày càng tăng lên, chẳng hạn như trongnông nghiệp [2], xúc tác [3], chuẩn đoán và điều trị y học [4, 5]. Hầu hết các ứng dụng y sinh củacác hạt nano từ (MNPs) như phân tách tế bào, dẫn thuốc hướng đích, tăng cường độ tương phảnảnh cộng hưởng từ, đặc biệt là nhiệt từ trị… đều dựa trên việc điều khiển các hạt nano bởi từtrường ngoài [5–7]. Các hạt nano từ tính oxit sắt - chủ yếu là hạt nano magnetit (NPs Fe3O4) kích thước cỡ 20 nmthể hiện tính siêu thuận từ ở nhiệt độ phòng, độc tính thấp và khả năng chức năng hóa bề mặt đãđược nghiên cứu rộng rãi [6–9]. Mặc dù Fe3O4 rất có tiềm năng ứng dụng trong y sinh, tuy nhiêncác hạt này khi chưa được bọc phủ sẽ dễ bị kết đám, kết tủa và giảm giá trị từ độ bão hòa [10]. Các hạt nano Ag (NPs Ag) đã thu hút sự quan tâm trong các lĩnh vực khác nhau: xúc tác, điệntử, y sinh và các ứng dụng môi trường, nổi bật nhất như tác nhân kháng khuẩn và kháng khối u[3, 11, 12]. Các tính năng đặc biệt của NPs Ag gắn liền với thuộc tính nội tại như cộng hưởngplasmon bề mặt cục bộ (LSPR) [13]. Do đó, sự kết hợp giữa NPs Fe3O4 và NPs Ag trong mộtcấu trúc nano lai dị thể (NPs Fe3O4-Ag) hoặc lõi –vỏ (Fe3O4@Ag hay Ag@Fe3O4), cho phép kếthợp và cải thiện các thuộc tính riêng lẻ của mỗi thành phần hạt nano, tạo nên một hệ hạt nano đachức năng và tránh sự kết tụ và oxy hóa các NPs Fe3O4. Tổ hợp của NPs Fe3O4 với các hạt nanokim loại khác như Au, Pd cũng thể hiện các tính chất tăng cường và được định hướng cho cáclĩnh vực ứng dụng khác nhau như xúc tác, chuẩn đoán và điều trị [14, 15]. NPs Fe3O4-Ag thường được tổng hợp theo hai bước: 1) Đầu tiên, NPs Fe3O4 được tổng hợpbằng các phương pháp hóa học tiêu biểu với các đặc điểm khác nhau như đồng kết tủa [7] - dễTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 77, 02 - 2022 111 Vật lýchế tạo, giá thành rẻ, khó điều khiển kích thước hạt, phân hủy nhiệt [6, 8] – khó chế tạo, có thểđiều chỉnh hình dạng, kích thước và phân bố kích thước hẹp; 2) Sau đó, NPs Ag được phủ lên bềmặt NPs Fe3O4 để tạo vật liệu lai của NPs Fe3O4 và Ag bằng cách khử muối AgNO3. Có khánhiều báo cáo về tổng hợp và ứng dụng của vật liệu tổ hợp hai thành phần gồm NPs Fe3O4 và Agtrong y sinh [16–23]. Tuy nhiên, theo tìm hiểu của chúng tôi nghiên cứu khả năng sinh nhiệt docảm ứng từ và cảm ứng quang còn tương đối ít và chưa đầy đủ [16-18]. Das và cộng sự [16] đãchế tạo vật liệu lõi –vỏ Ag@Fe3O4 cấu trúc hình hoa và chỉ ra rằng việc kết hợp đồng thời khảnăng đốt nóng do cảm ứng quang-từ của vật liệu giúp giảm cường độ từ trường và công suấtlaser cho thích hợp với ngưỡng cho phép dùng trong phương pháp nhiệt trị. Ding và cộng sự [17]báo cáo so sánh về ...