Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/chitosan lục sử dụng dòng bức xạ γ khuôn polymer

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG
Synthesis of green CdSe/chitosan quantum dots using
a polymer-assisted γ-radiation route
Tổng hợp
hợp chấm
chấm lượng
lượng tử
tử CdSe/chitosan
CdSe/chitosan lục
lục sử
sử
Tổng
dụng dòng
dòng bức
bức xạ
xạ γγ khuôn
khuôn polymer
polymer
dụng
Bin Kang, Shu-Quan Chang, Yao-Dong Dai, Da Chen

GVHD: TS. Lâm Quang Vinh

HVTH: Phan Trung Vĩnh


ABSTRACT/TÓM TẮT
Hệ chứa nước
(Aqueous System)

Dòng bức xạ γ
(γ-radiation route)
Chấm lượng tử
CdSe phủ Chitosan
(CdSe/CS QDs)

Áp suất khí quyển
(Ambient Pressure)
Phân bố kích thước hẹp
(Narrow Size Distribution)

Nhiệt độ phòng
(Room Temperature)
Peak hấp thu: 460 nm
Peak phát xạ: 535 nm
535
460

QDs

Lõi CdSe cấu trúc
Zinc Blende

Vỏ chitosan


INTRODUCTION/GIỚI THIỆU
Empedocles & Bawendi, 1997

CdSe: Hiệu suất lượng

tử phát quang cao; Eg nhỏ
& các t/c quang ↔ điện

Goldestein et al., 1992
Rees & Krauter, 1996;

Tính chất duy nhất:
quang, phát quang, điện,
vật lý và hóa học khác

Đầu dò phát quang
phân tử, phát hiện ung
thư, hình ảnh sinh học

 Phản ứng rắn
(Solid Reactions)
 Phản ứng dd
nước (Aqueous
Solution Reactions)

Các phương pháp
chế tạo CdSe QDs

Dubertret et al., 2002;
Larson et al., 2003;
Michalet at al., 2005

Tinh thể Nano
bán dẫn/
Chấm lượng tử

(QDs)

 PP dùng chất ban
đầu là HCHC kim loại
(Organometallic
Precursor Routes)

Yu et al.,
1998

Nhiệt độ cao;
Hợp chất độc hại
(Toxic Substance)

Phương pháp chiếu γ
(γ-irradiation method)
 KL, hợp kim, oxit KL,
sulfide KL dạng tinh thể nano

Han chế: kích thước lớn,
khó tan  Sinh học


INTRODUCTION/GIỚI THIỆU
Trong công trình này:
Chế tạo thành công: CdSe QDs có thể hòa tan
Áp suất k. quyển
(Ambient Pres.)

Nhiệt độ phòng

(Room Temp.)

Hệ chứa nước
(Aqueous Sys.)

Dòng bức xạ γ
(γ-radiation route)

Chitosan làm mẫu khuôn
phân tử (molecular template)

Các pp sử dụng để đo các tính chất của CdSe QDs
Lõi CdSe cấu trúc
Zinc Blende
Vỏ chitosan

Phổ kế hồng ngoại chuyển đổi Fourier (FT-IR)
Kính hiển vi điện tử truyền qua (SEM)
Phổ tán xạ năng lượng (EDS)
Phổ ultraviolet-visible (UV-Vis)
Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)
Phổ phát quang (PL)


EXPERIMENTAL/THỰC NGHIỆM
Chitosan
 Oligomer (Phân tử
gồm 5 đơn phân)
 Độ polymer hóa:
30 – 40

Phương pháp phân ly bức xạ Lọc sạch
(Radiation Degradation Method) Purified

Axit Acetic

Phương pháp ghi sắc ký thẩm
thấu keo (Gel Permeation
Chromatography Route)

Chất dẫn
(Eluent)

0,2 M CH3COOH;
0,2 M CH3COONa

Tốc độ dòng (Flow Rate) = 1ml/phút
Nồng độ mẫu = ca.1% (w/v)

T = 300C

 Isopropanol (C3H7OH)
 Cadmium Chloride (CdCl2)
 Selenium Dioxide (SeO2)


EXPERIMENTAL/THỰC NGHIỆM

CCdCl2
= 0,5mM
CSeO2

= 1mM

 10 ml nước
đã được khử
ion (deionized)
chứa chitosan
oligomer
Ci: Curie; 1Ci = 3,7.1010Bq
1 Bq = 1 phân rã/s

 Hòa tan CdCl2 và SeO2
 Thêm 1 ml C3H7OH

kGy: Kilogram Gray;
1 kGy = 1 kJ/kg

 Chiếu xạ tia γ
nguồn Co-60
độ phóng xạ
7.105 Ci;
Liều hấp thu: 15kGy
Tốc độ liều: 3kGy/h

N2

Isopropanol
C3H7OH: tác
nhân dịch
chuyển gốc
OH (Hydroxy

free-radical
removal agent)

 Sục khí N2 trong 1h
để khử oxy.


EXPERIMENTAL/THỰC NGHIỆM
1 rpm = 1/60 Hz

 Quay ly tâm với tần số 104
rpm trong 5 phút  Tách QDs
Lõi CdSe cấu trúc
Zinc Blende

Vỏ chitosan

 Mẫu được rửa 3 lần với
nước khử ion và dung môi
hòa tan khác ở 40C.


RESULTS AND DISCUSSION
/KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
1. CÁC ĐẶC TRƯNG TEM VÀ EDS

Không có CS

CS = 0,50/00

CS = 50/00

Ảnh chụp TEM CdSe/CS QDs tại các nồng độ chitosan khác nhau
 Hình a: Các QDs phân bố thưa thớt (poor dispersity)
 Hình b: Các QDs phân bố dày đặc hơn và đồng nhất (monodisperse)
thành những đơn cầu đường kính 4nm. d(111) = 0,351nm
 Hình c: Các QDs phân bố thành đám rộng, nhiều đơn cầu kết lại
thành quả cầu lớn hơn, đường kính 10 – 40nm.


Chitosan: khuôn phân tử (template) → Kiểm soát kích thước QDs.
 Nồng độ chitosan đóng vai
trò quan trọng → hình thành các
đơn cầu QDs. Lý tưởng: 0,50/00
Phổ EDS của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được

Từ hàm lượng C,
N, O, Cd, Se
 Tổng hợp thành
công CdSe/CS QDs
 Độ phủ trung bình của chitosan = 25,19wt% (% khối lượng)


RESULTS AND DISCUSSION
/KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
2. PHÂN TÍCH PHỔ XRD

Các peak:
Phổ XRD của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được
(111): 2θ = 25,50

CS = 0,50/00
(220): 2θ = 41,10
(311): 2θ = 48,20
 Đặc trưng cho
cấu trúc Zinc Blende
 Debye-Scherrer
(111): k.t.h. = 3,8nm
~ SEM
Vỏ chitosan

Lõi CdSe cấu trúc
Zinc Blende

25,50

41,10

48,20


RESULTS AND DISCUSSION
/KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3. PHÂN TÍCH PHỔ FT-IR
Phổ FT-IR của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được

N-H
C-O-C
-O-H

CH3-;

-CH2-

Các peak (cm-1):
3450: - O - H
1580: N - H
1375: CH3-; -CH21020: Nhóm C-O-C
của chitosan
 Khẳng định
sự có mặt của
chitosan


RESULTS AND DISCUSSION
/KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4. PHỔ UV-Vis VÀ PHỔ PL
Phổ UV-Vis và PL của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được

 Peak hấp thu:
535
310nm

535
460nm

460

CdSe/CS QDs: 460 nm
CdSe khối: 714 nm

 Eg tăng: Dịch

chuyển xanh
NN: Hiệu ứng giam
lượng tử (Quantum
confinement effect)
 Peak phát quang:
535 nm (λ* =310nm)
Á.sáng thường  Đỏ
Á.sáng UV  Lục


RESULTS AND DISCUSSION
/KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
5. BÀN LUẬN VỀ CƠ CHẾ
 Trong dung dịch nước Cd2+, chitosan, isopropanol.
 Cd2+ gắn vào nhóm
amino (NH2-) và nhóm
hydroxyl (OH-) của chuỗi
chitosan
 Dưới tác dụng của tia γ:

3

 Tác nhân khử gốc OH (isopropanol) trung hòa các gốc
.OH tự do
 Các e trong nước (hydrated electron) và nguyên tử H sẽ phân
ly SeO2 thành Se2-


RESULTS AND DISCUSSION
/KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

5. BÀN LUẬN VỀ CƠ CHẾ
 Các e trong nước (hydrated electron) và nguyên tử H sẽ phân
ly SeO2 thành Se2 Dưới tác dụng của lực
Coulomb, ion Se2- liên kết
với ion Cd2+
 Lõi CdSe trên chuỗi
chitosan
 Nhiều đơn phân CdSe
 Nano tinh thể CdSe và
bao bọc bởi chitosan


CONCLUSIONS/KẾT LUẬN
Chấm lượng tử
CdSe phủ Chitosan
(CdSe/CS QDs)
Chitosan làm mẫu
khuôn phân tử
Phân bố kích thước hẹp
(Narrow Size Distribution)
Peak hấp thu: 460 nm
Peak phát xạ: 535 nm

Dòng bức xạ γ
Hệ chứa nước

Các pp sử dụng để đo các
tính chất của CdSe QDs
Phổ FT-IR

Phổ UV-Vis

Nhiệt độ phòng

SEM

Phổ XRD

Áp suất khí quyển

Phổ EDS

Phổ PL)

Phát quang xanh lục
dưới ánh sáng UV

Tan tốt trong nước
 Có thể ứng dụng
trong sinh học
Lõi CdSe cấu trúc Vỏ chitosan
Zinc Blende

QDs


REFERENCES/TÀI LIỆU THAM KHẢO


Cám ơn thầy và các bạn

đã quan tâm theo dõi.


CHITOSAN
Carbohidrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức.
Công thức chung: Cn(H2O)n. Phân loại:
 Monosaccharide: đơn giản nhất, không thủy phân
VD: Glucose, Fructose.
 Disaccharide: thủy phân → 2 monosaccharide
VD: Saccharose, Mantose.
 Polysaccharide: phức tạp
VD: Tinh bột, Cellulose.

Chitosan

 Chitosan là một polysaccharide mạch thẳng, có nhiều trong các loài
giáp xác (tôm, cua, côn trùng,...), thực vật.
 Là yếu tố dinh dưỡng thứ 6 cần thiết
cho sự sống (sau protein, đường, chất béo,
vitamin, chất khoáng).
 Công dụng:
 Giúp hấp thu cholesterol
 Kích thích vận động
 Tăng cường hệ miễn dịch
 Giải độc cơ thể
 Ngăn chặn quá trình lão hóa