Nghiên cứu chế tạo và chức năng hóa bề mặt các hạt nano đa chức năng quang – từ zns mnfe3o4

THÔNG TIN VỀ LUẬN VĂN THẠC SĨ

1. Họ và tên học viên: Nguyễn Phương Linh

2. Giới tính: Nữ

3. Ngày sinh: 03/07/1988

4. Nơi sinh: Hà Nội

5. Quyết định công nhận học viên số: 4759/QĐ-KHTN-CTSV ngày 29/12/2011
6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo: Gia hạn thời gian học: 1/1/2014 –
31/12/2014
7. Tên đề tài luận văn: Nghiên cứu chế tạo và chức năng hóa bề mặt các hạt nano đa
chức năng quang – từ ZnS/MnFe3O4
8. Chuyên ngành: Vật lý chất rắn

9. Mã số: 60440104

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hoàng Nam, Trường Đại học Khoa
học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.
11. Tóm tắt các kết quả của luận văn:
Luận văn của tôi nghiên cứu về hạt đa chức năng cấu trúc lõi vỏ mang cả hai
tính chất quang – từ ZnS/Mn – Fe3O4. Hạt nano ZnS là hạt nano bán dẫn có khả
năng phát quang tốt, khi pha tạp các kim loại chuyển tiếp như Mn thì khả năng phát
quang càng rõ nét hơn. Hạt nano Fe3O4 có kích thước < 20 nm là vật liệu siêu thuận
từ, tính chất từ của Fe3O4 đã được nhiều nhóm nghiên cứu khác chỉ ra và khẳng
định.
Trong bài luận văn này, nhóm nghiên cứu chúng tôi sử dụng phương pháp
còi siêu âm để chế tạo hạt nano quang ZnS:Mn với các tỷ lệ tạp Mn theo mol là từ
7% đến 11%. Bằng phương pháp còi siêu âm chúng tôi hi vọng sẽ tạo ra được các

hạt nano ZnS:Mn với khả năng tạp Mn vào ZnS tối ưu hoá, hạt nano chế tạo ra có
kích thước nhỏ, đồng đều và phân tán tốt. Còn đối với các hạt nano từ Fe3O4 chúng
tôi vẫn chế tạo theo phương pháp đồng kết tủa nhưng sử dụng máy cô quay chân
không với mong muốn khống chế được hình dạng cầu và kích thước mẫu thông qua
điều khiển tốc độ quay và ổn định nhiệt độ. Cuối cùng, trọng tâm của đề tài nghiên
cứu, chúng tôi đã chế tạo hạt nano đa chức quang từ ZnS:Mn- Fe3O4 với tỷ lệ các


hạt đơn lẻ là 1:1 theo tỷ lệ mol với lớp vỏ bê ngoài là SiO2. Hạt nano quang từ
ZnS/MnFe3O4 nhằm để phục vụ cho mục đích ứng dụng trong y-sinh, nhóm nghiên
cứu đã tiến hành chức năng hoá bề mặt các hạt nano bằng ATPES.
Với mỗi mẫu chế tạo ra, chúng tôi đã tiến hành khảo sát các tính chất quang,
tính chất từ cũng như các cấu trúc hình học và chụp ảnh nhiễu xạ của các hạt nano
đơn lẻ và cả các hạt nano đa chức năng trước và sau khi chức năng hoá.
Sau thời gian nghiên cứu, nhóm chúng tôi đã chọn được từ quá trình chế tạo
các hạt nano đơn lẻ ZnS:Mn với tỷ lệ tạp 10% là cho kết quả phát huỳnh quang tốt
nhất với cường độ phát quang là 107. Hat nano ZnS có kích thước nhỏ, khả năng
phân tán trong dung môi iso propyl tốt và đặc biệt, tính chất phát quang mà chúng
tôi mong muốn được thể hiện rõ ràng qua phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang. Trong
phot huỳnh quang, khi so sánh với các mẫu với nhau, ta nhận thấy rõ ràng đỉnh phổ
phát quang đặc trưng của ZnS và của Mn, và mẫu tạp 10% cho cường độ phát
quang tốt nhất. Hạt nano Fe3O4 thì chỉ được chế tạo với một mẫu, vì lý do không
còn nhiều thời gian và do yêu cầu đối với mẫu nano từ chúng tôi đã tìm thấy được ở
hạt nano Fe3O4 này rồi. Mẫu hạt đa chức năng ZnS:Mn Fe3O4 cũng được khảo sát,
cho thấy đỉnh phổ đặc trưng của cả ZnS, Mn và Fe3O4, cùng với ảnh chụp kính hiển
vi truyền qua TEM cho thấy nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công hạt nano đa
chức năng với lớp vỏ bọc SiO2. Mẫu hạt đa chức năng được khảo sát có mang đấy
đủ tính phát quang và tính từ, tuy rằng yếu hơn so với khi để hạt nano đơn lẻ.
Chúng tôi nhận định nguyên nhân có thể là do lớp vỏ SiO2 làm ảnh hưởng và do các
hạt nano được bọc còn chưa nhiều. Hạt nano đa chức năng ZnS:Mn được chức năng

hoá bề mặt với ATPES và đo phổ hấp thụ để tính toán số lượng nhóm chức –NH2
trên bề mặt. Qua việc chupja nhr TEM và tính toán, chúng tôi đã khẳng định chức
năng hoá thành công nhóm chức –NH2 lên bề mặt hạt nano quang từ
ZnS:Mn/Fe3O4.
Kết luận cuối cùng của bài luận văn, nhóm nghiên cứu đã thành công bước
đầu cho để tài chế tạo hạt nano đa chức năng có cấu trúc lõi – vỏ kết hợp hai hạt
nano đơn lẻ ZnS:Mn và hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng
máy cô quay. Với phương pháp này, ưu điểm là chuẩn bị mẫu đơn giản, quá trình


chế tạo dễ dàng, mà cấu trúc hạt có dạng hình cầu như mục tiêu luận văn đề ra
nhưng nhược điểm là thời gian chế tạo lâu và chưa kiểm soát được nhiệt độ ổn định
tốt nhất cho hạt.
12. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: (nếu có)
Hạt nano đa chức năng ZnS:Mn mâng cả hai tính chất quang – từ sau khi
được đính nhóm chức –NH2 thành công hoàn toàn có thể đưa vào ứng dụng trong
sinh học phân tử và y sinh, như vận chuyển thuốc và gen, thiết kế các mô, phát hiện
protein, AND và chuẩn đoán trên cơ sở nhận dạng (detection-base diagnostics), hiện
ảnh sinh học và y sinh (biological, biomedical imaging), đánh dấu các vi khuẩn gây
độc thực phẩm….Đó cùng là mục tiêu chế tạo và hướng nghiên cứu tiếp theo của
nhóm.
13. Những hướng nghiên cứu tiếp theo: (nếu có)
Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn là:
 Cần tiếp tục tối ưu hoá hạt nano đơn lẻ ZnS:Mn với các tỷ lệ tạp Mn khác
nhau để tìm ra tỷ lệ tạp cho khả năng phát quang là tốt nhất.
 Cần tìm ra phương pháp để tạo ra các hạt nano đơn lẻ ZnS:Mn và hạt nano
Fe3O4 có dạng tiểu cầu, kích thước đồng đều và tương đương nhau, nhằm
mục đích giúp cho việc bọc SiO2 được dễ dàng hơn.


Cần xác định thêm tỷ lệ tạp giữa ZnS:Mn và Fe3O4 khác nhau để cho ra hạt
đa chức năng quang tử có tính chất từ và quang là tốt nhất. So sánh chúng
với các hạt trước khi kết hợp

 Đưa hạt nano đa chức năng ZnS:MnFe3O4 vào thực tế ứng dụng và khảo sát
khả năng cũng như hiệu quả ứng dụng của hạt nano.
Ngày 23 tháng 6 năm 2015
Học viên

Nguyễn Phương Linh