DSpace at VNU: Nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức năng Ag-4ATP Fe 3O4 bọc SiO 2 nhằm ứng dụng trong sinh hoc

Nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức năng Ag4ATP/Fe3O4 bọc SiO2 nhằm ứng dụng trong
sinh hoc
Nguyễn Thị Nhung
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn; Mã số 60 44 01 04
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Nam
Năm bảo vệ: 2013

Abstract. Trình bày phương pháp tổ hợp hạt nano đa chức năng từ các hạt nano đơn lẻ
là hạt nano từ Fe3O4 và hạt nano Ag chức năng hóa bề mặt bởi nhóm chức 4-ATP
(aminothiophenol). Các hạt đơn lẻ này được tổ hợp trong một lớp vỏ SiO2 chung để
giúp hạt nano đa chức năng mang tính tương thích sinh học cao. Các hạt nano đơn
chức năng được chế tạo riêng lẻ và được tổ hợp lại băng phương pháp vi nhũ tương
đảo. Sau khi được tổ hợp, hạt nano đa chức năng được khảo sát từ tính và tính chất
quang bằng phương pháp tán xạ Raman tăng cường bề mặt cho thấy các tính chất của
hạt nano đơn chức năng vẫn thể hiện rõ rệt. Kết quả này đã mở ra triển vọng cho việc
chế tạo các hạt nano đa chức năng với giá thành rẻ và có tiềm năng rất lớn trong ứng
dụng thực tế.
Keywords. Hạt Nano đa chức năng; Vật lý chất rắn; Từ tính; Tính chất quang.

Content
Mở đầu
Công nghệ nano đã có những bước phát triển mạnh mẽ kể từ khi nó xuất hiện tới nay và đã
tạo ra diện mạo mới cho không chỉ các ngành khoa học cơ bản mà còn cho các ngành khoa học
ứng dụng trong thực tế đời sống.Một trong những hướng phát triển mạnh mẽ là vật liệu nano
được nghiên cứu ứng dụng rất nhiều trong nghiên cứu đánh dấu, chữa trị y sinh bởi bên cạnh
việc chúng có kích thước phù hợp với kích thước các phân tử sinh học chúng còn có các tính
chất vật lý đặc biệt tại các kích thước này [1, 2].


Một trong những tính chất đặc biệt đó là tổng diện tích bề mặt tăng vọt khi kích thước vật

liệu gỉảm xuống đến kích cỡ nano, giúp cho diện tích tiếp xúc giữa vật liệu và các phân tử sinh
học tăng dẫn tới hệ quả là sự tăng vọt độ nhạy của các phép đo, cảm biến [3, 4]. Hình thái, kích
thước của các hạt kim loại như vàng, bạc… được điều khiển để chúng có dạng thanh [5], dạng
cầu [6] hoặc kim tự tháp [7]… phục vụ cho các mục đích khác nhau như đánh dấu và điều trị
trong y sinh. Các vật liệu bán dẫn cũng được nghiên cứu ở các hình thái khác nhau như tetrapod,
dạng cầu để tăng diện tích tiếp xúc với các enzyme, cơ chất chỉ thị trong các nghiên cứu tăng độ
nhạy của cảm biến điện hóa. Ngoài ra, để tăng độ khả năng ứng dụng trong sinh học, các vật liệu
nano còn được bọc bởi nhiều lớp polymer khác nhau như polyethylene glycol [8, 9, 10, 11, 12],
chitosan, polyalanine … Những lớp vỏ này bên cạnh việc bảo vệ các hạt nano khỏi tác động của
môi trường, giảm tính độc hại [13, 14, 15] còn tạo ra các gốc hữu cơ có tính tương thích sinh học
cao như amin (-NH2), carboxyl (-COOH), …
Song song với việc thay đổi kích thước các vật liệu nano đơn chức năng và thay đổi các
lớp vỏ bọc hữu cơ tương thích sinh học, các loại vật liệu đa chức năng có cấu trúc lõi vỏ cũng
liên tục được phát triển sao cho phù hợp với mục tiêu nghiên cứu ứng dụng. Các lớp vỏ kim loại
quý như Au, Ag, [16] … được sử dụng để tăng độ bền hóa học của các hạt từ, đồng thời cũng
tăng khả năng liên kết với các phân tử hữu cơ có các gốc thiol (-SH). Các lớp vỏ bán dẫn chứa
sulfide như ZnS được tạo ra trên bề mặt các vật liệu huỳnh quang bán dẫn vừa để tăng khả năng
phát huỳnh quang đồng thời cùng tăng khả năng tương tác với các gốc phân tử có lưu huỳnh.
Trong những năm gần đây, mặc dù số lượng các nhóm nghiên cứu cũng như các công trình công
bố trên thế giới về việc chế tạo các hạt nano đa chức năng có cấu trúc lõi vỏ tăng vọt, nhưng vẫn
không thiếu những thách thức. Đầu tiên, để chế tạo ra được cấu trúc lõi vỏ hoàn hảo, thường cần
có điều kiện thí nghiệm ngặt nghèo, qui mô phòng thí nghiệm phải đảm bảo độ sạch và vì vậy
nên giá thành chế tạo rất cao, đi đôi với việc khó khăn trong công nghiệp hóa. Bởi vậy, nhóm
nghiên cứu đã định hướng sử dụng phương pháp đơn giản là vi nhũ tương đảo để nghiên cứu tổ
hợp các hạt nano đa chức năng vừa có tính từ và vừa cho tín hiệu đặc trưng có thể đánh dấu của
các hạt nano kim loại.
Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi trình bày phương pháp tổ hợp hạt nano đa chức
năng từ các hạt nano đơn lẻ là hạt nano từ Fe3O4 và hạt nano Ag chức năng hóa bề mặt bởi nhóm
chức 4-ATP (aminothiophenol). Các hạt đơn lẻ này được tổ hợp trong một lớp vỏ SiO2 [16, 17]
chung để giúp hạt nano đa chức năng mang tính tương thích sinh học cao. Các hạt nano đơn chức

năng được chế tạo riêng lẻ và được tổ hợp lại băng phương pháp vi nhũ tương đảo. Sau khi được
tổ hợp, hạt nano đa chức năng được khảo sát từ tính và tính chất quang bằng phương pháp tán xạ


Raman tăng cường bề mặt cho thấy các tính chất của hạt nano đơn chức năng vẫn thể hiện rõ rệt.
Kết quả này đã mở ra triển vọng cho việc chế tạo các hạt nano đa chức năng với giá thành rẻ và
có tiềm năng rất lớn trong ứng dụng thực tế.

Reference
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bonnemann, H. and Brijoux, W., Advanced Catalysts and Nanostructured Materials,
Academic Press, 1996, p. 165.
2. Bradley, J. S., Hill, E. W., Klein, C., Chaudret, B. and Duteil, A., Synthesis of
monodispersed bimetallic palladium–copper nanoscale colloids. Chem. Mater., 1993, 5,
254–256.
3. Burda, C., Chen, X., Narayanan, R. and El-Sayed, M. A., Chemistry and properties of
nanocrystals of different shapes. Chem.Rev., 2005, 105, 1025–1102.
4. Caruso, F., Spasova, M., Salgueiriño-Maceira, V. and Liz-Marzán, L. M., Multilayer
assemblies of silica-encapsulated gold nanoparticles on decomposable colloid templates.
Adv. Mater., 2001, 13, 1090–1094.
5. Caruso, F., Caruso, R. A. and Möhwald, H., Production of hollow microspheres from
nanostructured composite particles. Chem.Mater., 1999, 11, 3309–3314.
6. Chen, G. C., Kuo, C. Y. and Lu, S. Y., A general process for preparation of core shell
particles of complete and smooth shells. J. Am. Ceram. Soc., 2005, 88, 277–283.
7. El-Sayed, M. A., Small is different: Shape-, size- and composition- dependent properties
of some colloidal semiconductor nanocrystals. Acc. Chem. Res., 2004, 37, 326–333.
8. Enüstün, B. V. and Turkevich, J., Coagulation of colloidal gold. J. Am. Chem. Soc., 1963,
85, 3317–3328.
9. Huang, H., Remsen, E. E., Kowalewski, T. and Wooley, K. L., Nanocages derived from
shell cross-linked micelle templates. J.Am. Chem. Soc., 1999, 121, 3805–3806

10. Imhof, A., Preparation and characterization of titania-coated polystyrene spheres and
hollow titania shells. Langmuir, 2001, 17, 3579–3585.
11. Kulkarni, S. K., Doped II–VI semiconductor nanoparticles. Encycl. Nanosci. Nanostruct.
Mater., 2004, 2, 527–564.
12. Kundu, M., Khosravi, A. A., Singh, Prabhat and Kulkarni, S. K., Synthesis and study of
organically capped ultra small clusters of cadmium sulfide. J. Mater. Sci., 1997, 32, 245–
248.


13. Li, T., Moon, J., Morrone, A. A., Mecholsky, J. J., Talhman, D. R. and Adair, J. H.,
Preparation of Ag/SiO2 nanosize composites by a reverse micelle and solgel technique.
Langmuir, 1999, 15, 4328–4334.
14. Lin, J., Zhou, W., Kumbhar, A., Wiemann, J., Fang, J., Carpenter, E. E. and O’Connor,
C. J., Gold-coated iron (Fe@Au) nanoparticles: Synthesis, characterization, and magnetic
fieldinduced self-assembly. J. Solid State Chem., 2001, 159, 26–31.
15. Massart R and Cabuil V 1987 J. Chem. Phys. 84 967.
16. Murphy, C. J., Sau, T., Gole, A. and Orendorff, C., Surfactantdirected synthesis and
optical properties of one-dimensional plasmonic metallic nanostructures. MRS Bull.,
2005, 30, 349–355.
17. Ocana, M., Hsu, W. P. and Matijevic, E., Preparation and properties of uniformcoated
colloidal particles. 6. Titania on zinc oxide. Langmuir, 1991, 7, 2911–2916
18. Okaniwa, M., Synthesis of poly (tetrafluoroethylene)/poly (butadiene) coreshell particles
and their graft copolymerization. J.Appl. Polym. Sci., 1998, 68, 185–190.
19. Pastoriza-Santos, I. and Liz Marzan, L. M., Formation and stabilization of silver
nanoparticles through reduction by N,N-dimethylformamide. Langmuir, 1999, 15, 948–
951.
20. Rajib Ghosh Chaudhuri and Santanu Paria, Core/Shell Nanoparticles: Classes, Properties,
Synthesis Mechanisms, Characterization, and Applications, Chem. Rev. 2012, 112,
2373–2433.
21. See, K. H., Mullins, M. E., Mills, O. P. and Heiden, P. A., A reactive core-shell

nanoparticle approach to prepare hybrid nanocomposites: Effects of processing variables.
Nanotechnology, 2005, 16, 1950–1959.
22. Shinoda, K., Microemulsions: Colloidal aspects. Adv. Colloid Interface Sci., 1975, 4,
281.
23. Steigerwald, M. L. and Brus, L. E., Synthesis, stabilization and electronic structure of
quantum semiconductor nanoclusters. Ann. Rev. Mater. Sci., 1989, 19, 471–495.
24. Sugimoto T and Matijevic E 1980 J. Colloid Interface Sci. 74 227.
25. Xia, Y. and Halas, N. J., Shape controlled synthesis and surface plasmonic properties of
metallic nanostrures. MRS Bull., 2005, 30, 338–343
26. Y. Jin, C. Jia, S-W. Huang, M. O’Donnell and X. Gao, Multifunctional nanoparticles as
coupled contrast agents, Nat. Com., 2010, 1, 1042.
27. />