Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dung dịch agno3 bằng tác nhân khử dịch chiết nước rễ cây xáo tam phân

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA HỌC

PHẠM HOÀNG MỸ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DUNG DỊCH AgNO3
BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT NƯỚC RỄ CÂY XÁO TAM PHÂN

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HOÁ HỌC

Đà Nẵng – Năm 2023


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA HỌC

PHẠM HOÀNG MỸ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DUNG DỊCH AgNO3
BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT NƯỚC RỄ CÂY XÁO TAM PHÂN

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HOÁ HỌC

Sinh viên thực hiện

: Phạm Hoàng Mỹ Hương

Giảng viên hướng dẫn : PGS. TS. Lê Tự Hải

Đà Nẵng – Năm 2023


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu độc lập của riêng tôi, với sự hướng
dẫn của PGS.TS. Lê Tự Hải, giảng viên Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại
học Đà Nẵng. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong khoá luận là do tơi tự tìm
hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất
kỳ một cơng trình nào khác. Những nội dung khóa luận có tham khảo và sử dụng các tài
liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang web được liệt kê
trong danh mục tài liệu tham khảo của khóa luận.
Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2023
Sinh viên thực hiện

Phạm Hoàng Mỹ Hương


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Lê Tự Hải, giảng
viên Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, người thầy đã tận
tình giúp đỡ và hướng dẫn tơi trong suốt q trình thực hiện khố luận tốt nghiệp.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các quý Thầy/Cô giáo bộ môn và các cán bộ của
Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đã cung cấp những kiến
thức làm tiền đề cho tơi hồn thành khố luận này.
Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện, động
viên và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành khoá luận.
Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2023
Sinh viên thực hiện

Phạm Hoàng Mỹ Hương

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.....................................................................2
6. Bố cục của khố luận ...................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .........................................................................................3
1.1. Cơng nghệ nano và vật liệu nano .............................................................................3
1.1.1. Nguồn gốc của công nghệ nano ......................................................................3
1.1.2. Khái niệm công nghệ nano .............................................................................3
1.1.3. Cơ sở khoa học của công nghệ nano...............................................................4
1.1.4. Giới thiệu về vật liệu nano ..............................................................................6
1.1.5. Ứng dụng của vật liệu nano ............................................................................7
1.1.6. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano .......................................................8
1.2. Hạt nano bạc ...........................................................................................................10
1.2.1. Giới thiệu về kim loại bạc .............................................................................10
1.2.2. Giới thiệu về hạt nano bạc ............................................................................11
1.2.3. Tính chất của hạt nano bạc............................................................................12
1.2.4. Ứng dụng của hạt nano bạc ...........................................................................15
1.2.5. Các phương pháp tổng hợp hạt nano bạc ......................................................16
1.3. Cây Xáo tam phân ..................................................................................................21
1.3.1. Giới thiệu chung về cây Xáo tam phân .........................................................21
1.3.2. Phân bố cây Xáo tam phân............................................................................21
1.3.3. Đặc điểm hình thái của cây Xáo tam phân ...................................................22
1.3.4. Điều kiện sinh thái và cách trồng cây Xáo tam phân....................................24
1.3.5. Thành phần hố học có trong cây Xáo tam phân ..........................................24

1.3.6. Công dụng của cây Xáo tam phân ................................................................24
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................25
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và hoá chất ..........................................................................25
2.2. Xác định thành phần các chất có trong dịch chiết nước rễ cây Xáo tam phân .......25


2.3. Khảo sát điều kiện tối ưu tổng hợp nano bạc từ dịch chiết rễ cây Xáo tam phân ..26
2.3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích dịch chiết/thể tích dung dịch AgNO3 ..............26
2.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo nano bạc...........................................................26
2.3.3. Ảnh hưởng của pH dung dịch .......................................................................26
2.3.4. Ảnh hưởng của thời gian tạo nano bạc .........................................................27
2.4. Phương pháp xác định thành phần hoá học của dịch chiết rễ cây Xáo tam phân ..27
2.5. Phương pháp khảo sát sự hình thành nano bạc và đặc trưng hạt nano bạc ............27
2.5.1. Phương pháp phổ tử ngoại và phổ khả kiến (UV-VIS) ................................27
2.5.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ...........................................28
2.5.3. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) ......................................29
2.5.4. Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD) ......................................................29
2.6. Sơ đồ quy trình thực nghiệm tổng hợp nano bạc ...................................................30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................31
3.1. Thành phần các chất hoá học trong dịch chiết nước rễ cây Xáo tam phân ............31
3.2. Điều kiện tối ưu tổng hợp nano bạc từ dịch chiết nước rễ cây Xáo tam phân .......39
3.2.1. Ảnh hưởng của thể tích dịch chiết ................................................................39
3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo nano bạc...........................................................40
3.2.3. Ảnh hưởng của pH dịch chiết .......................................................................41
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian tạo nano bạc .........................................................42
3.3. Đặc trưng hoá lý của nano bạc tổng hợp được .......................................................43
3.3.1. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) ............................................................43
3.3.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ........................................................43
3.3.3. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) .............................................................................44
KẾT LUẬN ..................................................................................................................45

1. Thành phần các chất hoá học trong dịch chiết nước rễ cây Xáo tam phân ...............45
2. Điều kiện tối ưu tổng hợp nano bạc từ dịch chiết nước rễ cây Xáo tam phân ..........45
3. Đặc trưng hoá lý của nano bạc tổng hợp được ..........................................................45
KIẾN NGHỊ .................................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................47
PHỤ LỤC .....................................................................................................................51


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Nano bạc tấn cơng bao bọc protein ngăn cản sự phát triển của virus .............8
Hình 1.2. Dao động plasmon của hạt hình cầu dưới tác động điện trường ánh sáng ...11
Hình 1.3. Ứng dụng của nano bạc ................................................................................15
Hình 1.4. Phương pháp cắt bằng laser tổng hợp nano bạc ...........................................17
Hình 1.5. Phương pháp Brust–Schiffrin hoặc Turkevich tổng hợp nano bạc ..............18
Hình 1.6. Phương pháp sinh tổng hợp nano bạc bằng nấm ..........................................19
Hình 1.7. Phương pháp hố học xanh tổng hợp nano bạc từ chiết xuất thực vật .........20
Hình 1.8. Mơ hình q trình tổng hợp nano bạc bằng chiết xuất H. perforatum .........20
Hình 1.9. Paramignya trimera ......................................................................................21
Hình 1.10. Cây bụi thân gỗ cao từ 1-4 m hoặc hơn ......................................................22
Hình 1.11. Lá có nhiều hình thái khác nhau .................................................................22
Hình 1.12. Cây ra hoa; Hoa mẫu 3 điển hình ...............................................................23
Hình 1.13. Quả xanh; Quả chín; 2 hạt bao bọc bởi chất nhầy vỏ quả trong .................23
Hình 1.14. Rễ cây được cắt nhỏ ....................................................................................23
Hình 3.1. Phổ UV-Vis của dung dịch nano bạc ở các thể tích dịch chiết/15 mL dung
dịch AgNO3 1mM ..........................................................................................................39
Hình 3.2. Phổ UV-Vis của dung dịch nano bạc ở các nhiệt độ tổng hợp khác nhau....40
Hình 3.3. Phổ UV-Vis của dung dịch nano bạc ở các pH dịch chiết khác nhau ..........41
Hình 3.4. Phổ UV-Vis của dung dịch nano bạc ở các thời gian tổng hợp khác nhau ..42
Hình 3.5. Phổ EDX của nano bạc tổng hợp bằng dịch chiết nước rễ Xáo tam phân ....43
Hình 3.6. Ảnh TEM của nano bạc tổng hợp bằng dịch chiết nước rễ Xáo tam phân ...43

Hình 3.7. Phổ XRD của nano bạc tổng hợp bằng dịch chiết nước rễ Xáo tam phân ...44
Hình PL.1. Sắc ký đồ GC-MS và thành phần hoá học dịch chiết nước rễ Xáo tam phân
trong n-hexane ...............................................................................................................51
Hình PL.2. Sắc ký đồ GC-MS và thành phần hoá học dịch chiết nước rễ Xáo tam phân
trong chloroform ............................................................................................................52
Hình PL.3. Sắc ký đồ GC-MS và thành phần hoá học dịch chiết nước rễ Xáo tam phân
trong ethyl acetate ..........................................................................................................53
Hình PL.4. Sắc ký đồ GC-MS và thành phần hoá học dịch chiết nước rễ Xáo tam phân
trong ethanol ..................................................................................................................54


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. So sánh kích thước của một số vật .................................................................4
Bảng 1.2. Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu ...........................5
Bảng 1.3. Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu.............................................6
Bảng 1.4. Một số hằng số vật lý của bạc.......................................................................10
Bảng 3.1. Thành phần hóa học trong dịch chiết nước rễ cây Xáo tam phân ................31


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CTCT

: Công thức cấu tạo

CTPT

: Công thức phân tử

EDX

: Energy-dispersive X-ray spectroscopy – Phổ tán sắc năng lượng tia X

GC-MS

: Gas Chromatography-Mass Spectroscopy – Sắc ký khí-khối phổ

TEM

: Transmission Electron Microscopy – Kính hiển vi điện tử truyền qua

UV-Vis

: Ultra Violet-Visible – Phổ tử ngoại-khả kiến

XRD

: X-ray diffraction – Phổ nhiễu xạ tia X


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vật chất trong phạm vi kích thước nanomet thể hiện một số tính chất vật lý, hóa
học và sinh học độc đáo hồn tồn khác so với vật chất ở trạng thái khối và rất hữu ích
trong nghiên cứu khoa học, được ứng dụng thực tế trong nhiều lĩnh vực khác nhau, kể
cả hạt nano tự nhiên và tổng hợp. Bạc từ lâu đã được sử dụng làm chất tiệt trùng, nhưng
dạng nano của nó thậm chí là chất tiệt trùng tốt hơn và tương thích sinh học hơn nhiều.
Nano bạc đã được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp gia dụng, chăm sóc sức khỏe, bảo
quản thực phẩm, môi trường và y sinh. Đặc biệt đáng chú ý nhất là các ứng dụng kháng
khuẩn, kháng nấm, kháng virus, chống viêm, chống ung thư và chống tân sinh mạch.

Nano bạc với các đặc tính hóa lý có thể điều chỉnh và chức năng linh hoạt có thể
thu được bằng nhiều phương pháp tổng hợp từ trên xuống và từ dưới lên. Ngày nay
người ta đặc biệt chú ý đến các phương pháp tổng hợp xanh an tồn, ít độc, rẻ tiền và
thân thiện với mơi trường, gồm sử dụng các chất chống oxy hóa và chất khử có nguồn
gốc từ thực vật hoặc sử dụng vi sinh vật để tiến hành quá trình khử sinh học. Việt Nam
với lợi thế khí hậu nhiệt đới là nơi có nguồn tài nguyên thực vật phong phú mang tiềm
năng lớn ứng dụng trong tổng hợp vật liệu nano bằng phương pháp hố học xanh. Hiện
đã có nhiều nghiên cứu được công bố về tổng hợp vật liệu nano sử dụng dịch chiết từ
bộ phận của các loài thực vật có mặt phổ biến ở nước ta như lá lô hội Aloe vera, lá bàng
Terminalia catappa, lá ổi Psidium guajava, lá húng quế Ocimum basilicum,… Các hạt
nano tạo thành có kích thước, hình dạng khác nhau và được thử nghiệm về hoạt tính
kháng khuẩn.
Xáo tam phân, xứng với tên gọi thần dược, có tác dụng chống ung thư, được sử
dụng trong y học cổ truyền để chữa các bệnh gan, đái tháo đường. Thành phần hoá học
chứa nhiều chất chống oxy hố, chủ yếu là terpenoids có trong tinh dầu. Tất cả các bộ
phận của cây đều chứa tinh dầu nhưng chủ yếu được chiết xuất từ rễ. Một số nghiên cứu
cũng cho thấy cao chiết từ rễ thể hiện hoạt tính chống oxy hóa và độc tế bào ung thư tốt
hơn cao chiết từ thân. Rễ cây Xáo tam phân, với thành phần và công dụng như trên, có
tiềm năng là chất khử để tạo nano bạc với dung dịch AgNO3.
Do vậy, nhằm khai thác và nâng cao giá trị ứng dụng của nano bạc trong thực tế,
tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dung dịch AgNO3 bằng tác nhân khử
dịch chiết nước rễ cây Xáo tam phân”.


2
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xây dựng quy trình tổng hợp nano bạc từ dung dịch AgNO3 và dịch chiết nước rễ cây
Xáo tam phân.
- Đưa ra phương pháp hoá học xanh tổng hợp nano bạc.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Hạt nano bạc được tổng hợp từ dung dịch AgNO3 và dịch chiết nước rễ cây Xáo
tam phân Paramignya trimera (Oliver) Burkill được thu mua tại thành phố Nha Trang,
tỉnh Khánh Hoà.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Thu thập, tổng hợp các thông tin, tài liệu, tư liệu, sách, báo trong và ngồi nước có liên
quan đến đề tài.
- Tham khảo các tài liệu về các phương pháp phân tích đặc trưng hạt nano kim loại (UVVis, EDX, TEM, XRD).
- Xử lý các thông tin về lý thuyết để đưa ra các vấn đề trong nghiên cứu thực nghiệm.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Phương pháp chọn mẫu, lấy mẫu.
- Phương pháp chưng ninh với dung mơi nước để có được dịch chiết.
- Phương pháp sắc ký ghép khối phổ GC-MS để xác định thành phần dịch chiết.
- Phương pháp đo phổ UV-Vis để xác định hàm lượng nano bạc tạo thành.
- Phương pháp đo TEM, EDX, XRD để xác định đặc trưng vật liệu nano bạc.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Nghiên cứu này giúp cho ta hiểu thêm về phương pháp điều chế hạt nano bạc bằng
phương pháp hoá học xanh ít độc và kinh tế.
- Tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn để tổng hợp hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn
cao ứng dụng trong y học cũng như trong đời sống.
6. Bố cục của khố luận
Ngồi phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, nội dung khoá luận gồm 3 chương sau:
Chương 1 – Tổng quan
Chương 2 – Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3 – Kết quả và thảo luận


3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1. Công nghệ nano và vật liệu nano
1.1.1. Nguồn gốc của công nghệ nano [28]
Cha đẻ của công nghệ nano chính là Richard Feynman. Năm 1959, Feynman có
bài phát biểu nổi tiếng “There is a plenty room at the bottom” (Cịn những khoảng trống
ở cấp vi mơ). Trong đó, ơng cho biết quan điểm về khả năng nghiên cứu và thao tác ở
cấp độ nguyên tử. Với tầm nhìn tương lai rằng chúng ta có thể chế tạo, sắp xếp cấu trúc
các nguyên tử để tạo nên những vật liệu mới và những cấu trúc siêu nhỏ.
Chính Feynman cũng là người đặt nền móng cho cơng nghệ nanorobot. Trong một
bài tiểu luận của mình sau đó, ơng đề cập đến khái niệm “swallowing the doctor” với
một đội ngũ robot siêu nhỏ để có thể đưa vào cơ thể người bệnh và tiến hành phẩu thuật
hoặc điều trị ngay từ bên trong. Cũng chính Richard Feynman là người có ý tưởng chế
tạo những robot nano để sử dụng trong việc chữa bệnh từ bên trong cơ thể. Mặc dù là
người đề xướng ra lý thuyết công nghệ nano, nhưng vào lúc đó Feynman vẫn chưa thể
tiến hành nghiên cứu và ứng dụng nó vào thực tế. Vì có hai thách thức rất lớn mà ông
không thể giải quyết với cơng nghệ khoa học thời đó. Thứ nhất là các động cơ siêu nhỏ
và thứ hai là năng lượng cung cấp cho các nanorobot.
Đến năm 1974, thuật ngữ “công nghệ nano” được giáo sư Norio Taniguchi của Đại
học Khoa học Tokyo định nghĩa và sử dụng để đề cập đến khả năng chế tạo cấu trúc vi
hình của mạch vi điện tử, mặc dù nó vẫn chưa được biết đến rộng rãi. Ơng định nghĩa
như sau: “Cơng nghệ nano chủ yếu bao gồm việc xử lý, tách, hợp nhất và làm biến dạng
vật liệu chỉ bằng một nguyên tử hoặc một phân tử”. Dựa trên tiền đề về công nghệ nano
của Richard Feynman, định nghĩa về công nghệ nano đã được tiến sĩ K. Eric Drexler
khai thác sâu hơn trong cuốn sách “Engines of Creation: The Coming Era of
Nanotechnology” (1986) và cuốn “Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing,
and Computation”. Từ đây, thuật ngữ công nghệ nano bắt đầu trở nên phổ biến, hàng
loạt phát minh đã ra đời, phục vụ đắc lực cho cuộc sống.
1.1.2. Khái niệm công nghệ nano [25]
Thuật ngữ “công nghệ nano” được biết đến từ những năm 70 của thế kỉ XX. Chữ
nano, gốc Hy Lạp, được gắn vào trước các đơn vị đo để tạo ra đơn vị ước giảm đi 1 tỷ

4
lần (10-9). Ví dụ: nanogam = 1 phần tỷ gam; nanomet = 1 phần tỷ mét. Công nghệ nano
là công nghệ xử lý vật chất ở mức nanomet.
Bảng 1.1. So sánh kích thước của một số vật
Micromet µm = 103 nm

nm

Độ dài sợi tóc

80 – 200

80.000 – 200.000

Tế bào máu

4–6

4.000 – 6.000

Vi khuẩn ecoli

1

1.000

 ánh sáng thấy được
Virus đậu mùa

400 – 750
0,2 – 0,3

200 – 300

Đường kính AND

2

1 ngun tử

0,1

Cơng nghệ nano bao gồm các vấn đề chính sau đây:
 Cơ sở khoa học nano
 Phương pháp quan sát và can thiệp ở quy mô nanomet
 Chế tạo vật liệu nano
 Ứng dụng vật liệu nano
1.1.3. Cơ sở khoa học của công nghệ nano [24][1][2]
Công nghệ nano chủ yếu dựa trên ba cơ sở khoa học sau:
 Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử
Đối với vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lượng tử được trung
bình hóa với rất nhiều ngun tử (1 µm3 có khoảng 1012 ngun tử) và có thể bỏ qua
các thăng giáng ngẫu nhiên. Nhưng các cấu trúc nano có ít ngun tử hơn thì các tính
chất lượng tử thể hiện rõ ràng hơn. Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coi như một
đại nguyên tử, nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử.
 Hiệu ứng bề mặt
Khi vật liệu có kích thước nhỏ thì tỉ số giữa các ngun tử trên bề mặt và tổng số
nguyên tử của vật liệu gia tăng (gọi là tỉ số ƒ). Do nguyên tử trên bề mặt có nhiều tính
chất khác biệt so với tính chất của các ngun tử ở bên trong lịng vật liệu nên khi kích

5
thước vật liệu giảm đi thì hiệu ứng có liên quan đến các nguyên tử bề mặt, hay còn gọi
là hiệu ứng bề mặt tăng lên do tỉ số ƒ tăng. Khi kích thước của vật liệu giảm đến nm thì
giá trị ƒ này tăng lên đáng kể. Hiệu ứng bề mặt ln có tác dụng với tất cả các gá trị của
kích thước, hạt càng bé thì hiệu ứng càng lớn và ngược lại. Vì vậy, việc ứng dụng hiệu
ứng bề mặt của vật liệu nano là tương đối dễ dàng.
Bảng 1.2. Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu
Đường
kính hạt
nano (nm)

Số ngun
tử

Tỉ số nguyên
tử trên bề mặt
(%)

Năng lượng
bề mặt
(erg/mol)

Năng lượng bề
mặt/năng lượng
tổng (%)

10

30.000

20

4,08 x 1011

7,6

5

4.000

40

8,16 x 1011

14,3

2

250

80

2,04 x 1012

35,3

1

30

90

9,23 x 1012

82,2

 Kích thước tới hạn
Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn về kích thước.
Nếu vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hồn tồn bị thay đổi, người
ta gọi đó là kích thước tới hạn. Kích thước tới hạn là kích thước mà ở đó vật giữ ngun
các tính chất về vật lý, hóa học khi ở dạng khối. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là
do kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của
vật liệu. Ví dụ điện trở của một kim loại tuân theo định luật Ohm ở kích thước vĩ mơ mà
ta thấy hàng ngày. Nếu ta giảm kích thước của vật liệu xuống nhỏ hơn quãng đường tự
do trung bình của điện tử trong kim loại, mà thường có giá trị từ vài đến vài trăm nm,
thì định luật Ohm khơng cịn đúng nữa. Lúc đó điện trở của vật có kích thước nano sẽ
tuân theo các quy tắc lượng tử. Mỗi vật liệu đều có những kích thước tới hạn khác nhau
và bạn thân trong một vật liệu cũng có nhiều kích thước tới hạn ứng với các tính chất
khác nhau của chúng. Bởi vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần xác định rõ
tính chất sẽ nghiên cứu là gì.
Các tính chất khác như tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang và các tính chất
hóa học khác đều có độ dài tới hạn trong khoảng nm. Chính vì thế mà người ta gọi ngành
khoa học và cơng nghệ liên quan là khoa học nano và công nghệ nano.


6
Bảng 1.3. Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu
Lĩnh vực

Tính chất

Độ dài tới hạn (nm)

Bước sóng điện tử

10-100

Qng đường tự do trung bình khơng
đàn hồi

1-100

Hiệu ứng đường ngầm

1-10

Độ dày vách đômen

10-100

Quãng đường tán xạ spin

1-100

Hố lượng tử

1-100

Độ dài suy giảm

10-100

Độ sâu bề mặt kim loại

10-100

Độ dài liên kết cặp Cooper

0,1-100

Độ thẩm thấu Meisner

1-100

Tương tác bất định xứ

1-1000

Biên hạt

1-10

Bán kính khởi động đứt vỡ

1-100

Sai hỏng mầm

0,1-10

Độ nhăn bề mặt

1-10

Xúc tác

Hình học topo bề mặt

1-10

Siêu phân tử

Độ dài Kuhn

1-100

Tính chất điện

Tính chất từ

Tính chất
quang

Tính siêu dẫn

Tính chất cơ

1.1.4. Giới thiệu về vật liệu nano

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet. Về
trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí. Vật liệu
nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất
lỏng và khí. Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau:


7
Vật liệu nano khơng chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, khơng cịn chiều
tự do nào cho điện tử), ví dụ: đám nano, hạt nano.
Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, điện tử
được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ: dây nano, ống nano.
Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều
tự do, ví dụ: màng mỏng.
Ngồi ra cịn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một
phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano khơng chiều, một
chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.
Tính chất thú vị của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng rất nhỏ bé có
thể so sánh với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lí của vật liệu. Chỉ là vấn
đề kích thước thơi thì khơng có gì đáng nói, điều đáng nói là kích thước của vật liệu
nano đủ nhỏ để có thể so sánh với các kích thước tới hạn của một số tính chất.Vật liệu
nano nằm giữa tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu. Đối với
vật liệu khối, độ dài tới hạn của các tính chất rất nhỏ so với độ lớn của vật liệu, nhưng
đối với vật liệu nano thì điều đó khơng đúng nên các tính chất khác lạ bắt đầu từ nguyên
nhân này.
1.1.5. Ứng dụng của vật liệu nano
Vật liệu nano chỉ có tính chất thú vị khi kích thước của nó so sánh được với các độ
dài tới hạn của tính chất và đối tượng ta nghiên cứu. Vật liệu nano có khả năng ứng dụng
trong sinh học vì kích thước của nano so sánh được với kích thước của tế bào (10-100
nm), virus (20-450 nm), protein (5-50 nm), gen (2 nm rộng và 10-100 nm chiều dài).
Với kích thước nhỏ bé, cộng với việc “ngụy trang” giống như các thực thể sinh học khác

và có thể thâm nhập vào các tế bào hoặc virus.
Công nghệ nano được xem là cuộc cách mạng công nghiệp, thúc đẩy sự phát triển
trong mọi lĩnh vực đặc biệt là y sinh học, năng lượng, môi trường, công nghệ thông tin,
quân sự… và tác động đến toàn xã hội.
Trong y sinh học: các hạt nano được xem như là các robot nano thâm nhập vào cơ
thể giúp con người có thể can thiệp ở qui mô phân tử hay tế bào. Hiện nay, con người
đã chế tạo ra hạt nano có đặc tính sinh học có thể dùng để hỗ trợ chẩn đốn bệnh, dẫn
truyền thuốc, tiêu diệt các tế bào ung thư… Năng lượng: nâng cao chất lượng của pin


8
năng lượng mặt trời, tăng tính hiệu quả và dự trữ của pin và siêu tụ điện, tạo ra chất siêu
dẫn làm dây dẫn điện để vận chuyển điện đường dài,…
Trong điện tử - cơ khí: chế tạo các linh kiện điện tử nano có tốc độ xử lý cực nhanh,
chế tạo các thế hệ máy tính nano, sử dụng vật liệu nano để làm các thiết bị ghi thông tin
cực nhỏ, màn hình máy tính, điện thoại, tạo ra các vật liệu nano siêu nhẹ - siêu bền sản
xuất các thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ…
Trong môi trường: chế tạo ra màng lọc nano lọc được các phân tử gây ô nhiễm;
các chất hấp phụ, xúc tác nano dùng để xử lý chất thải nhanh chóng và hồn tồn…

Hình 1.1. Nano bạc tấn cơng bao bọc protein ngăn cản sự phát triển của virus
1.1.6. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano
1.1.6.1. Phương pháp đi từ trên xuống (Top – down)
Phương pháp đi từ trên xuống là phương pháp dùng kỹ thuật nghiền hoặc biến
dạng để biến các vật liệu đến kích thước nano.

 Phương pháp nghiền
Vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn với những viên bi được làm từ các vật liệu rất
cứng và đặt trong cối. Máy nghiền có thể là nghiền lắc, nghiền rung, nghiền quay (còn
gọi là nghiền kiểu hành tinh). Các viên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ bột đến

kích thước nano. Kết quả thu được là vật liệu nano không chiều.


9

 Phương pháp biến dạng
Phương pháp biến dạng được sử dụng với các kỹ thuật đặc biệt nhằm tạo ra sự biến
dạng lớn mà không làm phá huỷ vật liệu. Phương pháp biến dạng có thể là đùn thuỷ lực,
tuốt, cán ép với nhiệt độ có thể được điều chỉnh tuỳ thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Nếu nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ phịng thì được gọi là biến dạng nóng, cịn nhiệt độ nhỏ
hơn nhiệt độ phịng thì được gọi là biến dạng nguội. Kết quả thu được là các hạt nano
một chiều hoặc hai chiều.
Nhìn chung, phương pháp đi từ trên xuống là phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng
hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu với kích thước khá lớn (ứng dụng làm
vật liệu kết cấu). Nhưng nó cũng có nhược điểm là các hạt bị keo tụ lại với nhau, khó có
thể thu được hạt có kích thước nhỏ, kích thước hạt không đồng nhất và dễ bị nhiễm bẩn
từ các dụng cụ chế tạo. Do vậy, phương pháp đi từ trên xuống ít được dùng để điều chế
vật liệu nano so với phương pháp đi từ dưới lên.
1.1.6.2. Phương pháp đi từ dưới lên (bottom – up)
Ngược với phương pháp đi từ trên xuống, phương pháp đi từ dưới lên hình thành
vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion. Phương pháp này được phát triển và ứng dụng
rất rộng do tính linh động và chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Phần lớn các vật liệu
nano mà chúng ta dùng hiện nay được chế tạo từ phương pháp này. Phương pháp từ
dưới lên có thể là phương pháp vật lý, hóa học hoặc kết hợp cả hai phương pháp hóa-lý.

 Phương pháp vật lý
Đây là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển pha. Phương pháp
này thường được sử dụng để tạo các hạt nano, màng nano, ví dụ: ổ cúng máy tính

 Phương pháp chuyển pha

Vật liệu được đun nóng rồi làm nguội với tốc độ nhanh để thu được trạng thái vơ
định hình, sau đó tiến hành xử lý nhiệt để xảy ra quá trình chuyển pha từ vơ định hình
sang tinh thể (phương pháp làm nguội nhanh).

 Phương pháp bốc bay nhiệt
Vật liệu được đốt “phương pháp đốt” hoặc dùng tia bức xạ hoặc phóng điện hồ
quang làm cho bay hơi. Sau khi ngưng tụ hơi ta sẽ thu được các hạt bột mịn có kích
thước nano.


10

 Phương pháp hoá học
Phương pháp hoá học là phương pháp chế tạo vật liệu nano từ các ion hoặc nguyên
tử. Đây là phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp vật liệu nano.
Ưu điểm của phương pháp này là có thể tổng hợp được tất cả các dạng của vật liệu
nano như dây nano, ống nano, hạt nano, thậm chí là cả các cấu trúc nano phức tạp mơ
phỏng sinh học. Hơn nữa, phương pháp này còn cho phép can thiệp để tạo ra các vật
liệu nano với kích thước nhỏ như mong muốn với độ đồng đều cao.

 Phương pháp khử hoá học
Ở phương pháp khử hoá học, muối của kim loại tương ứng được khử với sự có mặt
của các tác nhân làm bền để khống chế sự lớn lên của các hạt và ngăn cản sự keo tụ của
chúng.
Ưu điểm của phương pháp này là quy trình thực hiện đơn giản, khơng địi hỏi các
thiết bị đắt tiền, có thể điều khiển kích thước hạt như mong muốn và cho phép tổng hợp
vật liệu với khối lượng lớn. Phương pháp này chủ yếu để tạo ra các hạt nano kim loại.

 Phương pháp sử dụng các hạt nano có sẵn trong tự nhiên
Các chất có sẵn trong tự nhiên như zoelit, các hạt sét, các phân tử sinh học,… có

rất nhiều các lỗ nhỏ với kích thước nanomét. Các chất này vì thế có thể làm khuôn phản
ứng tổng hợp vật liệu nano,…
1.2. Hạt nano bạc
1.2.1. Giới thiệu về kim loại bạc [22]
Bạc (ký hiệu Ag) là một ngun tố hóa học trong bảng tuần hồn với số hiệu
nguyên tử bằng 47, thuộc chu kì 5, nhóm IB, có cấu hình electron là [Kr]4d105s1. Bạc là
kim loại chuyển tiếp có hố trị một.
Bạc là kim loại mềm, dẻo, dễ uốn, có màu trắng, có ánh kim nếu được đánh bóng.
Bạc có độ dẫn điện tốt nhất trong các kim loại nhưng do giá thành cao nên nó khơng
được sử dụng rộng rãi để làm dây dẫn điện như đồng.
Bảng 1.4. Một số hằng số vật lý của bạc

Màu

Nhiệt độ
nóng
chảy (oC)

Nhiệt
độ sơi
(oC)

Nhiệt độ
thăng hoa
(KJ/mol)

Trắng

960

2167

283,6

Tỷ
khối

Độ
cứng
thang
moxo

Độ
dẫn
điện
Hg =1

Độ
dẫn
nhiệt
Hg =1

10,50

2,7

59

49

11
Trạng thái oxy hóa ổn định nhất của bạc là +1, ít gặp hơn là một số hợp chất trong
đó nó có hóa trị +2 và +3. Các muối halogen của bạc nhạy sáng và có hiệu ứng rõ nét
khi bị chiếu sáng. Kim loại bạc bền trong khơng khí sạch và nước, nhưng bị mờ xỉn đi
trong ozone, HCl hay khơng khí có chứa lưu huỳnh.
Kim loại bạc xuất hiện trong tự nhiên ở dạng nguyên chất, dạng hợp kim và ở trong
các khoáng vật. Hầu hết bạc được sản xuất là sản phẩm phụ của quá trình điều chế đồng,
vàng, chì và kẽm. Kim loại bạc được dùng trong công nghiệp làm chất dẫn và tiếp xúc,
trong làm gương và trong điện phân của các phản ứng hóa học. Các hợp chất của bạc
được dùng trong phim ảnh, bạc nitrate pha loãng được dùng làm chất khử khuẩn.
1.2.2. Giới thiệu về hạt nano bạc [2][3]
Hạt nano bạc là các hạt bạc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm. Do có diện tích bề
mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các bạc ở dạng khối
do khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơn.
Các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt. Hiện tượng này tạo
nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc, các màu sắc
phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt nano.

Hình 1.2. Dao động plasmon của hạt hình cầu dưới tác động điện trường ánh sáng
Nano bạc có đặc tính kháng khuẩn và ngăn ngừa vi khuẩn phát sinh tới 99,99%,
lợi ích hơn gấp nhiều lần so với các sản phẩm kháng khuẩn khác. Nano bạc sẽ kết hợp
với thành tế bào của vi khuẩn gây bệnh, sau đó sẽ trực tiếp thâm nhập bên trong vi khuẩn
và nhanh chóng kết hợp với sulphydryl (SH) của enzyme chuyển hóa oxy để chặn đường
hơ hấp và quá trình trao đổi chất và làm nghẹt thở vi khuẩn, dẫn đến tiêu diệt chúng.


12
Nano bạc là vật liệu có diện tích bề mặt riêng rất lớn, có những đặc tính độc đáo:
- Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ tia hồng ngoại đi xa.

- Không hại sức khỏe con người với liều lượng tương đối cao, không phụ gia hóa chất.
- Có khả năng phân tán ổn định trong các loại dung môi khác nhau (trong các dung môi
phân cực như nước và trong các dung môi không phân cực như benzene, toluene).
- Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng và các tác
nhân oxy hóa khử thơng thường.
- Chi phí cho q trình sản xuất thấp.
1.2.3. Tính chất của hạt nano bạc [11]
Hạt nano kim loại có hai tính chất khác biệt so với vật liệu khối đó là hiệu ứng bề
mặt và hiệu ứng kích thước. Tuy nhiên, do đặc điểm các hạt nano có tính kim loại, tức
là có mật độ điện tử tự do lớn thì các tính chất thể hiện có những đặc trưng riêng khác
với các hạt khơng có mật độ điện tử tự do cao.
1.2.3.1. Tính chất quang học
Tính chất quang học của hạt nano bạc trộn trong thủy tinh làm cho các sản phẩm
từ thủy tinh có các màu sắc khác nhau đã được người La Mã sử dụng từ hàng ngàn năm
trước. Các hiện tượng đó bắt nguồn từ hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt (surface
plasmon resonance) do điện tử tự do trong hạt nano hấp thụ ánh sáng chiếu vào. Kim
loại có nhiều điện tử tự do, các điện tử tự do này sẽ dao động dưới tác dụng của điện từ
trường bên ngồi như ánh sáng. Thơng thường các dao động bị dập tắt nhanh chóng bởi
các sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh thể trong kim loại khi quãng đường
tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn kích thước. Nhưng khi kích thước của kim loại nhỏ
hơn quãng đường tự do trung bình thì hiện tượng dập tắt khơng cịn nữa mà điện tử sẽ
dao động cộng hưởng với ánh sáng kích thích. Do vậy, tính chất quang của hạt nano
được có được do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác với
bức xạ sóng điện từ. Khi dao động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano
làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành một lưỡng cực điện. Do vậy xuất hiện một
tần số cộng hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng các yếu tố về hình dáng, độ lớn
của hạt nano và mơi trường xung quanh là các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. Ngoài ra,
mật độ hạt nano cũng ảnh hưởng đến tính chất quang. Nếu mật độ lỗng thì có thể coi
như gần đúng hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải tính đến ảnh hưởng của q trình tương
tác giữa các hạt.

13
1.2.3.2. Tính chất điện
Tính dẫn điện của kim loại rất tốt, hay điện trở của kim loại nhỏ nhờ vào mật độ
điện tử tự do cao trong đó. Đối với vật liệu khối, các lí luận về độ dẫn dựa trên cấu trúc
vùng năng lượng của chất rắn. Điện trở của kim loại đến từ sự tán xạ của điện tử lên các
sai hỏng trong mạng tinh thể và tán xạ với dao động nhiệt của nút mạng (phonon). Tập
thể các điện tử chuyển động trong kim loại (dòng điện I) dưới tác dụng của điện trường
(U) có liên hệ với nhau thông qua định luật Ohm: U = IR, trong đó R là điện trở của kim
loại. Định luật Ohm cho thấy đường I-U là một đường tuyến tính. Khi kích thước của
vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử do giam hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng
lượng. Hệ quả của q trình lượng tử hóa này đối với hạt nano là I-U khơng cịn tuyến
tính nữa mà xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng chắn Coulomb (Coulomb blockade)
làm cho đường I-U bị nhảy bậc với giá trị mỗi bậc sai khác nhau một lượng e/2C cho U
và e/RC cho I, với e là điện tích của điện tử, C và R là điện dung và điện trở khoảng nối
hạt nano với điện cực.
1.2.3.3. Tính chất từ
Các kim loại q như vàng, bạc,... có tính nghịch từ ở trạng thái khối do sự bù trừ
cặp điện tử. Khi vật liệu thu nhỏ kích thước thì sự bù trừ trên sẽ khơng tồn diện nữa và
vật liệu có từ tính tương đối mạnh. Các kim loại có tính sắt từ ở trang thái khối như các
kim loại chuyển tiếp sắt, cơ ban, ni ken thì khi kích thước nhỏ sẽ phá vỡ trật tự sắt từ
làm cho chúng chuyển sang trạng thái siêu thuận từ. Vật liệu ở trạng thái siêu thuận từ
có từ tính mạnh khi có từ trường và khơng có từ tính khi từ trường bị ngắt đi, tức là từ
dư và lực kháng từ hồn tồn bằng khơng.
1.2.3.4. Tính chất nhiệt
Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các nguyên
tử trong mạng tinh thể. Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số các nguyên tử lân
cận nhất định có liên kết mạnh gọi là số phối vị. Các nguyên tử trên bề mặt vật liệu sẽ
có số phối vị nhỏ hơn số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có thể dễ dàng

tái sắp xếp để có thể ở trạng thái khác hơn. Như vậy, nếu kích thước của hạt nano giảm,
nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm. Ví dụ, hạt vàng 2 nm có Tm = 500°C, kích thước 6 nm có
Tm = 950°C.


14
1.2.3.5. Tính chất xúc tác
Do hạt nano có số lượng nguyên tử hoạt động trên bề mặt lớn hơn so với kim loại
khối nên hạt nano sử dụng trong xúc tác sẽ tốt hơn so với các chất rắn thông thường.
Hạt nano có cấu trúc chặt chẽ về kích thước nguyên tử mà lượng lớn khác thường
của các nguyên tử có trên bề mặt. Có thể đánh giá sự tập trung này bởi cơng thức:
Ps = 4N(-1/3)×100
Trong đó: Ps: tỉ số của số nguyên tử trên bề mặt;
N: Tổng số nguyên tử trong hạt vật liệu.
Một hạt nano với 13 ngun tử ở cấu hình lớp vỏ ngồi thì có tới 12 nguyên tử trên
bề mặt và chỉ một ở phía trong. Hạt nano bạc 3 nm có chứa khoảng 1000 ngun tử thì
có 40% tổng số ngun tử trên bề mặt. Hạt có đường kính 150 nm chứa khoảng 107
ngun tử thì có khoảng 1% ngun tử trên bề mặt.
Từ hiệu ứng bề mặt này, có sự thay đổi khả năng phản ứng của hạt nano từ hiệu
ứng giam cầm điện tử. Từ sự thay đổi này trong cấu trúc điện tử có thể làm tăng hoạt
tính xúc tác trong hạt nano mà khác rất nhiều so với hiệu ứng ở vật liệu khối.
Phổ quang học chỉ ra rằng cấu trúc điện tử của kim loại nhỏ hơn khoảng 5 nm so
với vật liệu khối. Một lượng nhỏ các nguyên tử kéo theo kết quả của sự thành lập các
dải electron với phạm vi của các electron hóa trị lớn hơn, và trong vùng nhỏ hơn của dải
hóa trị. Sự biến đổi năng lượng và cấu trúc điện tử được phát ra bởi độ cong bề mặt của
hạt nano kim loại làm tăng độ co bóp của hàng rào so với vật liệu khối. Hằng số hàng
rào nhỏ hơn là nguyên nhân làm thay đổi trung tâm của dải d tới những năng lượng cao
hơn, làm tăng khả năng phản ứng của bề mặt chất bị hút bám.
Có sự gia tăng một số cạnh và góc trong hàng rào kim loại và điều này có thể làm
cho phản ứng khác so với bề mặt phẳng của kim loại. Sự gia tăng phản ứng tại những vị

trí sắp xếp hụt của các hạt có thể rất lớn, nó quyết định một mức độ rất lớn hoạt tính xúc
tác của vật liệu, mặc dù sự tập trung này là rất thấp.
Kích thước, hình dạng, sự ổn định và sắp xếp của các hạt đã được chứng minh là
có ảnh hưởng tới hoạt tính xúc tác và vì thế cũng là đề tài của nhiều nghiên cứu hiện
nay. Trong các ứng dụng cụ thể của hạt nano, hoạt tính xúc tác cần đến một chất nền
phù hợp để ổn định, bảo vệ, ngăn ngừa sự kết tụ và có thể thu hồi lại. Hiện nay có nhiều
sự quan tâm trong việc tìm kiếm các phương pháp có hiệu quả để chế tạo vật liệu xúc
tác có hạt nano với các chất nền như các oxide vô cơ, nhôm, silica, titan hay các polymer.


15
1.2.4. Ứng dụng của hạt nano bạc [21][13][14][17]
Nhờ có các đặc tính độc đáo, nano bạc đã được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp
gia dụng, chăm sóc sức khỏe, bảo quản thực phẩm, môi trường và y sinh. Đặc biệt đáng
chú ý nhất là các ứng dụng sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, chống
viêm, chống ung thư và chống tân sinh mạch.

Hình 2.3. Ứng dụng của nano bạc
Gần đây, người ta phát hiện việc dùng nano bạc như một chất kháng sinh thiên
nhiên có nhiều ưu điểm so với chất kháng sinh tổng hợp. Thứ nhất, các kháng sinh tổng
hợp thường có hiệu ứng phụ là diệt cả những enzyme và vi sinh vật có ích trong cơ thể
nên sau khi dùng chúng thường làm cơ thể thiếu vitamin và có thể gây tiêu chảy. Bạc
tránh được hiện tượng này vì bạc diệt vi trùng có hại nhưng không tác động đến các tế
bào và vi khuẩn có ích. Bạc cịn diệt được nhiều virus mà kháng sinh tổng hợp không
làm được. Thứ hai, sau một thời gian sử dụng kháng sinh tổng hợp, nhiều vi sinh vật
gây bệnh sống sót, và qua vài đời, ở chúng xuất hiện tính đề kháng với các loại kháng
sinh. Nhưng bạc diệt hoàn toàn mầm bệnh theo một cơ chế khác hẳn, can thiệp vào hoạt
động sống của vi sinh vật gây hại để làm chết chúng nên chúng khơng thể tự thích nghi
để chống lại bạc.

16
Đã có nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu giải thích hoạt tính diệt khuẩn của
bạc. Tuy nhiên cơ chế chính xác của bạc và ion Ag+ tấn cơng vào vi sinh vật như thế
nào thì khơng thực sự rõ ràng. Hiện nay, các nhà khoa học đưa ra 3 giả thiết về cơ chế
diệt khuẩn này.
 Các nhóm thiol (-SH) trong thành tế bào của các vi sinh vật, virus đóng vai trị
quan trọng trong q trình trao đổi chất và năng lượng của chúng. Ion Ag+ có khả năng
liên kết tạo các chất khơng tan với các nhóm thiol này và do vậy vơ hiệu hố khả năng
hoạt động của chúng.
 Ag+ ngăn cản q trình hơ hấp của các vi sinh vật, virus do Ag+ có khả năng ức
chế các enzyme tham gia vào q trình hơ hấp như xitocrom, oxidaza, các muối của
sucxinat dehydrogenaza…
 Ag+ tấn công vào các DNA của tế bào vi khuẩn, phá huỷ các mạch nucleotit
bằng cách chuyển chỗ, làm đảo lộn các liên kết hydro giữa các nhóm purin và các nhóm
pyrimidin liền kề nhau.
1.2.5. Các phương pháp tổng hợp hạt nano bạc [12][4][8][20]
Các phương pháp tổng hợp nano kim loại chủ yếu được chia thành các phương
pháp tiếp cận từ trên xuống và từ dưới lên. Về nguyên tắc, phương pháp tiếp cận từ trên
xuống làm phân tán các vật liệu thơ thành cấu trúc nhỏ hơn có kích thước nano, ngược
lại, phương pháp tiếp cận từ dưới lên làm kết tụ các phân tử, nguyên tử hay ion lại thành
cấu trúc lớn hơn có kích thước nano.
Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau để điều chế nano bạc gồm phương pháp
vật lý, hóa học, sinh học và hố học xanh (hố thực vật). Nhìn chung, thách thức lớn
nhất là việc kiểm sốt các thơng số về kích thước, hình dạng, độ ổn định của các hạt
nano bạc và về thành phần hoá học, tạp chất, cũng như hiệu suất phản ứng.
1.2.5.1. Phương pháp vật lý
Phương pháp vật lý tổng hợp nano bạc khơng cần sử dụng các hóa chất độc hại
gây nguy hiểm cho con người và môi trường, đồng thời lại có thể tổng hợp một lượng
lớn các hạt nano bạc với độ tinh khiết cao. Tuy nhiên, phương pháp này không sử dụng

chất ổn định nên rất khó tiến hành sự ngưng tụ, ngồi ra lại tiêu thụ nhiều năng lượng
và tiêu tốn nhiều thời gian, cũng như cần các thiết bị phức tạp, dẫn đến làm tăng chi phí
vận hành.