Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dịch chiết lá chè truồi và bạc nitrat

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGÔ XUÂN TRÍ

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO BẠC
TỪ DỊCH CHIẾT LÁ CHÈ TRUỒI
VÀ BẠC NITRAT

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
THEO ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU

Thừa Thiên Huế, năm 2016


ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGÔ XUÂN TRÍ

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO BẠC
TỪ DỊCH CHIẾT LÁ CHÈ TRUỒI
VÀ BẠC NITRAT

Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 60.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
THEO ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Võ Văn Tân

Thừa Thiên Huế, năm 2016

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng
tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu ghi trong luận văn là trung
thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được
công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Thừa Thiên Huế, tháng 9 năm 2016
Tác giả luận văn

Ngô Xuân Trí

ii


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắcđến
Thầy giáo PGS.TS. Võ Văn Tân, đã tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để giúp em hoàn thành luận
văn này.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến qúy Thầy, Cô giáo tổ
Hóa Vô Cơ, Khoa Hóa- Trường ĐHSP Huế đã giúp đỡ và tạo
mọi điều kiện cho em trong quá trình thực hiện đề tài.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Việt Tý đã
giúp đỡ em trong quá trình thực nghiệm để hoàn thành đề tài này.
Cuối cùng, em xin tỏ lòng cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã

luôn ủng hộ và động viên em trong suốt thời gian qua.
Thừa Thiên Huế, tháng 9 năm 2016
Học viên
Ngô Xuân Trí

iii

iii


MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA ..................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... iii
MỤC LỤC .................................................................... Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................4
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ...............................................................................6
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................8
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................8
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ................................................................................9
3. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ..............................................................................9
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................9
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .................................9
6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN ...................................................................................10
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ..........................................................11
1.1. Giới thiệu về công nghệ nano ..........................................................................11
1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano .............................................11
1.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano ...........................................................11
1.2. Vật liệu nano .....................................................................................................12

1.2.1. Tính chất vật liệu nano ................................................................................13
1.2.2. Phân loại vật liệu nano .................................................................................13
1.3. Ứng dụng của vật liệu nano .............................................................................14
1.3.1. Y học ............................................................................................................14
1.3.2. Trong sinh học .............................................................................................15
1.3.3. Trong điện tử ...............................................................................................15
1.3.4. Trong may mặc ............................................................................................15
1.3.5. Trong nông nghiệp .......................................................................................16
1.4. Các phƣơng pháp tổng hợp nano bạc ............................................................16
1.4.1. Phương pháp từ trên xuống..........................................................................16

1


1.4.2. Phương pháp từ dưới lên .............................................................................16
1.5. Tổng quan về cây chè .......................................................................................17
1.5.1. Cây chè ........................................................................................................17
1.5.2. Cây chè Truồi ..............................................................................................18
1.6. Tổng quan về nano bạc ....................................................................................19
1.6.1. Giới thiệu về bạc kim loại............................................................................19
1.6.2. Đặc tính kháng khuẩn của ion bạc ...............................................................20
1.6.3. Giới thiệu về hạt nano bạc ...........................................................................21
1.6.4. Các phương pháp điều chế nano bạc ...........................................................21
1.6.5. Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc...............................................................24
1.6.6. Ứng dụng của nano bạc ...............................................................................26
1.6.7. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................28
1.6.8. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..............................................................29
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .............................................................................27
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất .......................................................................31
2.1.1. Nguyên liệu ..................................................................................................31

2.1.2. Xử lí nguyên liệu .........................................................................................31
2.1.3. Dụng cụ, hóa chất, thiết bị thí nghiệm .........................................................31
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu hạt nano bạc..........................................................32
2.2.1. Phương pháp quang phổ UV-Vis.................................................................32
2.2.2. Phương pháp đo TEM ..................................................................................33
2.2.3. Phương pháp đo phổ hồng ngoại ....................................................................33
2.3. Quy trình thực nghiệm ......................................................................................35
2.3.1. Quy trình chung để tổng hợp dịch chiết lá cây chè Truồi ................................36
2.3.2. Tổng hợp dung dịch nano bạc......................................................................36
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................37
3.1. Khảo sát các yếu tố tìm dịch chiết tối ƣu trong việc chế tạo nano bạc .......37
3.1.1. Xác định thành phần các nhóm chất trong dịch chết lá chè Truồi khô và tươi ...37
3.1.2. Ảnh hưởng dịch chiết chè khô chè tươi trong việc tạo nano Ag ................38
3.1.3. Ảnh hưởng thời gian, nhiệt độ nấu lá chè Truồi .........................................40

2


3.1.4. Ảnh hưởng tỷ lệ dịch chiết lá chè truồi và dung dịch AgNO3 .....................41
3.1.5. Ảnh hưởng của thời gian tồn tại dịch chiết lá chè Truồi đến quá trình hình
thành nano bạc .......................................................................................................42
3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng của dung dịch bạc nitrat tới việc hình thành nano
bạc .............................................................................................................................43
3.2.1. Xác định nồng độ tối ưu trong việc hình thành nano bạc ............................43
3.2.2. Ảnh hưởng thời gian khuấy dung dịch bạc nitrat và dịch chiết ...................44
3.3. Ảnh TEM mẫu nano bạc thu đƣợc .................................................................46
3.4. Thử nghiệm dùng nano bạc bảo quản trên hoa hồng ...................................46
3.5. Kết quả thử hoạt tính sinh học dung dịch nano bạc ....................................48
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...........................................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................50

PHỤ LỤC ................................................................................................................ P1

3


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Tiếng Anh

Diễn giải
Khả năng hấp thụ

Abs

Absorbance

B.Subtilis

Bacillus Subtilis

C. Albicans

Candida Albicans

E.Coli

Escherichia Coli

L.Fermentum

Lactobacillus Fermentum

S. Aureus

Staphylococcus Aureus

S.Enterica

Salmonella Enteric

P.Aeruginosa

Pseudomonas Aeruginosa

TEM

Transmission Electron Microscopy

Kính hiển vi điện tử qua

UV-Vis

Ultraviolet-visible spectroscopy

Phổ hấp thụ phân tử

IC50

Inhibitory concentration at

Nồng độ ức chế 50%
đối tượng thử nghiệm

4


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Giá trị mật độ quang thu đƣợc khi điều chế nano bạc bằng chè Truồi
khô và tƣơi ...............................................................................................................39
Bảng 3.2. So sánh mật độ quang của dịch chiết nấu ở 60oC và 80oC .................41
Bảng 3.3. So sánh tỷ lệ dịch chiết lá chè truồi và dung dịch AgNO3 ..................42
Bảng 3.4. Thời gian tồn tại dịch chiết lá chè Truồi đến quá trình hình thành nano
bạc .............................................................................................................................43
Bảng 3.5. Nồng độ tối ƣu trong việc hình thành nano bạc ..................................44
Bảng 3.6. Thời gian khuấy dung dịch bạc nitrat và dịch chiết ...........................45
Bảng 3.7. Đánh giá khả năng kháng các chủng vi sinh vật của dung dịch nano
bạc .............................................................................................................................48

5


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Cổng chợ Truồi .......................................................................................18
Hình 1.2. Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn ..................20
Hình 1.3. Ion bạc liên kết với các base của DNA..................................................21
Hình 1.4. Phƣơng pháp hóa lý................................................................................23
Hình 1.5. Cơ chế kháng khuẩn...............................................................................25

Hình 2.1. Lá chè Truồi ............................................................................................31
Hình 2.2. Sơ đồ đo UV-Vis......................................................................................32
Hình 2.3. Kính hiển vi điện tử truyền qua ...........................................................33
Hình 2.4. Sơ đồ quy trình tổng hợp nano bạc ..........................................................35
Hình 2.5. Dịch chiết lá chè Truồi khô và tƣơi.......................................................36
Hình 2.6. Dung dịch nano bạc ................................................................................36
Hình 3.1. Lá chè Truồi khô (a), tƣơi (b) ...............................................................37
Hình 3.2. Phổ hồng ngoại chè Truồi khô và Tƣơi ................................................37
Hình 3.3. Phổ UV-Vis so sánh dung dịch có nano và dịch chiết ........................38
Hình 3.4. Phổ UV-Vis so sánh mật độ quang tạo nano bằng chè khô và chè tƣơi
39
Hình 3.5. Phổ UV-Vis dịch chiết tạo nano nấu ở 60oC (a) và 80oC (b)...............40
Hình 3.6. Phổ UV-Vis khảo sát tỷ lệ dịch chiết lá chè Truồi và dung dịch
AgNO3 .......................................................................................................................41
Hình 3.7. Phổ UV-Vis khảo sự tồn tại của dịch chiết tới quá trình tạo nano
bạc .............................................................................................................................43
Hình 3.8. Phổ UV-Vis khảo sát nồng độ tối ƣu.....................................................44
Hình 3.9. Phổ UV-Vis khảo sát thời gian khuấy hỗn hợp dung dịch bạc nitrat
và dịch chiết lá chè ..................................................................................................45
Hình 3.10. Kết quả TEM mẫu nano bạc thu đƣợc ...............................................46
Hình 3.11. Mẫu thử hoa hồng vàng với dung dịch bạc nitrat (a) và dung dịch
nano bạc (b) ở các ngày khác nhau .......................................................................47

6


7


MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nano bạc hiện nay được sử rộng rộng rãi trong các loại dược phẩm, mỹ
phẩm, đồ chứa thức ăn, dụng cụ y khoa, quần áo xử lý nước [17].Trong đó đặc biệt
là công nghệ kháng khuẩn, sở dĩ nano bạc được nghiên cứu ứng dụng vào việc
kháng khuẩn vì bạc có tính kháng khuẩn mạnh và không gây tác dụng phụ, không
gây độc cho người và vật nuôi khi nhiễm lượng nano bạc bằng nồng độ diệt khuẩn
(khoảng nồng độ nhỏ hơn 100 ppm), không gây ô nhiễm môi trường, các đặc tính
kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion Ag+, ion này có khả
năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên màng tế bào của vi
khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt
vi khuẩn [15], các hạt bạc tương tác với vi khuẩn khi chúng ở kích thước nano, kích
thước đó hầu như phụ thuộc vào hợp chất của hạt, khả năng phản ứng, thâm nhập
màng tế bào, được biết các hạt kim loại nhỏ khoảng 5nm xuất hiện những hiệu ứng
điện tử, chúng được xác định như sự thay đổi ở trong vùng cấu trúc điện tử của bề
mặt, đó là những hiệu ứng làm tăng khả năng phản ứng của các hạt nano bề mặt,
qua nghiên cứu cho thấy, do sự tăng lên của nguyên tử bề mặt nên so với bạc khối,
tác dụng sát khuẩn của các hạt bạc siêu nhỏ có kích thước nano được nhân lên gấp
bội, 1 gam nano bạc có thể sát khuẩn cho hàng trăm mét vuông chất nền, chính vì
vậy mà việc tổng hợp phục vụ nhu cầu con người ngày càng cấp thiết, điều đó đặt ra
cho ta phải có những nghiên cứu để tìm ra quy trình tổng hợp hoàn thiện và ít tốn
kém nhất.
Đề điều chế nano bạc có rất nhiều phương pháp như khử hóa học, khử có sử
dụng công nghệ vi sóng, nhiệt, ánh sáng, công nghệ hồ quang, chiếu xạ, phương
pháp nhũ tương [20]. Các phương pháp này có thể cho kết quả sai khác về kích
thước, hình thái, hiệu suất tạo hạt nano nhưng thường có chung một khuyết điểm là
hóa chất tổng hợp độc hại, không thân thiện với thực thể sinh học, cơ thể sống,
chính vì vậy hạt nano bạc tạo thành dù dễ dàng được áp dụng vào lĩnh vực điện tử ,
xúc tác nhưng khi ứng dụng vào y sinh, ứng dụng trên cơ thể sống thì cần phải có
một quy trình phụ kèm theo để loại bỏ các hóa chất độc hại. Để giải quyết vấn đề
8

hóa chất không thân thiện khi tổng hợp hạt nano bạc, các nhà khoa học thời gian
gần đây tìm đến những phương pháp tổng hợp xanh [19], thân thiện môi trường,
thân thiện với cá thể sống, trong đó có việc tổng hợp hạt nano từ chiết xuất lá cây.
Cây chè Truồi dễ trồng, phát triển tốt gắn liền với dòng sông Hưng Bình
thuộc xã Lộc An, Huyện Phú Lộc, Tỉnh Thừa Thiên Huế, cây chè Truồi được đánh
giá cao về chất lượng và thành phần , đồng thời quá trình mua cũng dễ dàng. Lá
chè Truồi (Camellia sinenssis O.Ktze) có chứa nhiều catechin, flavanoid và
polyphenol. Chúng có những thành phần khử hiệu quả cũng như chất tạo ổn định
nano bạc tạo thành, với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu với nội
dung "Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dịch chiết lá chè Truồi và bạc nitrat"
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Xây dựng quy trình tổng hợp hạt nano bạc từ dịch chiết lá chè Truồi
- Nghiên cứu những ứng dụng thiết thực của nano bạc vào đời sống
3. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
- Lá chè Truồi (Camellia sinenssis O.Ktze) mua tại Làng Truồi, xã Lộc An,
Huyện Phú Lộc, TT Huế
- Hạt nano Ag
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
+ Thu thập, xử lý tài liệu từ các nguồn tham khảo như luận văn, sách báo,…
+Kế thừa và phát triển những công trình dã công bố có liên quan đến đề tài
-Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
+ Phương pháp phân tích phổ IR
+Phương pháp phân tích phổ UV-Vis
+Phương pháp kính hiển vi điện tử truyển qua TEM
+Phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật trên hoa và kiểm định
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Sử dụng dịch chiết của lá chè Truồi để khử dung dịch bạc nitrat thành bạc

nano có khả năng kháng khuẩn từ đó đưa vào thử các ứng dụng trên hoa quả.

9


6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Luận văn được chia thành các chương sau:
Chương 1: Tổng quan lí thuyết
Chương 2: Thực nghiệm
Chương 3: Kết quả và thảo luận

10


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Giới thiệu về công nghệ nano
1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano
Công nghệ nano là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế
tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng,
kích thước trên quy mô nanômét (nm, 1 nm = 10-9 m). Ở kích thước nano, vật liệu
sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có được đó là do sự
thu nhỏ kích thước và việc tăng diện tích mặt ngoài [22].
Ý tưởng cơ bản về công nghệ nano được đưa ra bởi nhà vật lý học người Mỹ
Richard Feynman vào năm 1959, ông cho rằng khoa học đã đi vào chiều sâu của
cấu trúc vật chất đến từng phân tử, nguyên tử vào sâu hơn nữa. Nhưng thuật ngữ
“công nghệ nano” mới bắt đầu được sử dụng vào năm 1974 do Nario Taniguchi một
nhà nghiên cứu tại trường đại học Tokyo sử dụng để đề cập khả năng chế tạo cấu
trúc vi hinh của mạch vi điện tử, mặc dù nó vẫn chưa biết rộng rãi. Dựa trên tiền đề
đó tiến sĩ K. Eric Drexler khai thác sâu hơn trong cuốn sách “Engines of Creation”
và cuốn “Nanosystems”.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. Cơ sở khoa học của công nghệ nano
Công nghệ nano chủ yếu dựa dựa trên ba cơ sở khoa học sau:
 Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lƣợng tử
Đối với vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lượng tử được
trung bình hóa với rất nhiều nguyên tử (1 µm3có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể
bỏ qua các thăng giáng ngẫu nhiên. Nhưng các cấu trúc nano có ít nguyên 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 tỷ số nguyên tử trên bề mặt và tổng số
nguyên tử của vật liệu gia tăng, Ví dụ xét vật liệu tạo thành từ các hạt nano hình
cầu. Nếu gọi ns là số nguyên tử nằm trên bề mặt, n là tổng số nguyên tử thì mối liên
hệ giữa hai con số trên sẽ là ns = 4n2/3. Tỷ số giữa số nguyên tử trên bề mặt và tổng
11


số nguyên tử sẽ là f= ns/n = 4/n1/3 = 4ro/r, trong đó ro là bán kính của nguyên tử và r
là bán kính của hạt nano. Như vậy, nếu kích thước của vật liệu giảm (r giảm) thì tỷ
số f tăng lên. Do nguyên tử trên bề mặt có nhiều tính chất khác biệt so với tính chất
của các nguyên tử ở bên trong lòng vật liệu nên khi kích 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 tỷ số f tăng. Khi kích thước của vật liệu giảm đến nm thì giá trị f này
tăng lên đáng kể. Sự thay đổi về tính chất có liên quan đến hiệu ứng bề mặt không
có tính đột biến theo sự thay đổi về kích thước vì f tỷ lệ nghịch với r theo một hàm
liên tục [1].
 Kích thƣớc 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 hoàn toàn bị
thay đổi, người ta gọi đó là kích thước tới hạn. 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 [23]. Ví dụ điện trở của một kim loại tuân theo định luật ohm ở kích
thước vĩ mô 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 không còn đúng nữa. Lúc đó điện trở của
vật có kích thước nano sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử, không phải bất cứ vật liệu
nào có kích thước nano đều có tính chất khác biệt mà nó phụ thuộc vào tính chất mà
nó được nghiên cứu.
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 công nghệ liên quan là khoa học nano và công nghệ nano
1.2. Vật liệu nano
Vật liệu nano là đối tượng của hai lĩnh vực là khoa học nano và công nghệ
nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau. Kích thước của vật liệu nano trải một
khoảng khá rộng, từ vài nm đến vài trăm nm, để có một con số dễ hình dung, nếu ta
có một quả cầu có bán kính bằng quả bóng bàn thì thể tích đó đủ để làm ra rất nhiều

12


hạt nano có kích thước 10 nm, nếu ta xếp các hạt đó thành một hàng dài kế tiếp
nhau thì độ dài của chúng bằng một ngàn lần chu vi của trái đất.
1.2.1. Tính chất vật liệu nano
Tính chất đặc biệt, 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 lý của
vật liệu. Chỉ là vấn đề kích thước thôi thì không 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 không đúng nên

các tính chất khác lạ bắt đầu từ nguyên nhân này. Ở kích thước nano, các hạt kim
loại thể hiện tính chất đặc biệt so với trạng thái vật liệu khối như: tính kháng khuẩn,
cảm biến sinh học, tính dẫn nhiệt, dẫn điện… Chính vì vậy, việc tổng hợp được hạt
nano kim loại đem lại nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như: y sinh, phân tích,
điện tử, hóa học, môi trường và công nghệ sinh học.
1.2.2. Phân loại vật liệu nano
Có rất nhiều cách phân loại vật liệu nano, mỗi cách phân loại cho ra rất nhiều
loại nhỏ nên thường hay làm lẫn lộn các khác niệm. Sau đây là một vài cách phân
loại thường dùng.
1.2.2.1. Phân loại theo hình dáng của vật liệu
Người ta đặt tên số chiều không gian bị giới hạn ở kích thước nano
- Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano). Ví dụ: đám
nano, hạt nano
- Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano. Ví
dụ: dây nano, ống nano
-Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano. Ví
dụ: màng mỏng
- Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ
một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều,
một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.
13


Cũng theo cách phân loại theo hình dáng của vật liệu, một số người đặt tên số
chiều bị giới hạn ở kích thước nano. Nếu như thế thì hạt nano là vật liệu nano ba
chiều, dây nano là vật liệu nano hai chiều và màng mỏng là vật liệu nano một chiều,
cách này ít phổ biến hơn cách ban đầu.
1.2.2.2. Phân loại theo tính chất vật liệu
Thể hiện sự khác biệt ở kích thước nano
- Vật liệu nano kim loại

- Vật liệu nano bán dẫn
- Vật liệu nano từ tính
- Vật liệu nano sinh học
Nhiều khi người ta phối hợp hai cách phân loại với nhau, hoặc phối hợp hai
khái niệm nhỏ để tạo ra các khái niệm mới.
1.3. Ứng dụng của vật liệu nano
Công nghệ Nano ra đời đã tạo nên bước phát triển nhảy vọt cho ngành công
nghiệp, nông nghiệp, y tế, hàng tiêu dùng, thực phẩm… Hơn nữa, khoa học nano là
một trong những biên giới của khoa học chưa được thám hiểm tường tận và nó hứa
hẹn nhiều phát minh kỹ thuật lý thú nhất
1.3.1. Y học
Y học - Y tế là một trong những ứng dụng lớn nhất của công nghệ nano
- Trong việc điều trị bệnh ung thư: Nhiều phương pháp điều trị khác nhau đã
được thử nghiệm để có thể hạn chế các khối u phát triển và tiêu diệt chúng ở cấp độ
tế bào. Nghiên cứu sử dụng các hạt nano vàng để chống lại nhiều loại ung thư đã
cho kết quả rất khả quan. Các hạt nano này sẽ được đưa đến các khối u bên trong cơ
thể và được tăng nhiệt độ bằng tia laser hồng ngoại chiếu từ bên ngoài để có thể tiêu
diệt các khối u [24].
- Không chỉ dừng lại ở đó, các nhà khoa học còn nghiên cứu một dự án
nanorobot vô cùng đặc biệt. Với những chú robot có kích thước siêu nhỏ có thể đi
vào bên trong cơ thể con người để đưa thuốc điều trị đến những bộ phận cần thiết.
Việc cung cấp thuốc một cách trực tiếp như vậy sẽ làm tăng khả năng cũng như
hiệu quả điều trị.
14


Trong tương lai không xa, công nghệ Nano sẽ giúp con người chống lại căn
bênh ung thư quái ác, bao gồm cả căn bênh ung thư khó chữa nhất như ung thư não,
các bác sĩ sẽ có thể dễ dàng điều trị mà không cần mở hộp sọ của bệnh nhân hay bất
kỳ phương pháp hóa trị độc hại nào.

1.3.2. Trong sinh học
Vật liệu nano có khả năng ứng dụng trong sinh học vì kích thước nano so sánh
được với kích thước của tế bào (10-400 nm), virus (20-450 nm), protein (5-50nm), gen
(2 nm rộng và 10-100 nm chiều dài) [22]. Với kích thước nhỏ bé, cộng với việc ngụy
trang giống như các thực thể sinh học khác và có thể xâm nhập vào các tế bào virus.
1.3.3. Trong điện tử
Công nghệ nano cũng được ứng dụng rộng rãi trong ngành điện tử, những bộ
vi xử lý được làm từ vật liệu nano khá phổ biến trên thị trường, một số sản phẩm
như bàn phím, chuột cũng được phủ một lớp nano kháng khuẩn.
Pin nano trong tương lai sẽ có cấu tạo theo kiểu ống nanowhiskers, khiến các
cực của pin có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều lần, từ đó giúp nó lưu trữ được
nhiều điện năng hơn trong khi kích thước của pin sẽ ngày càng được thu nhỏ lại.
1.3.4. Trong may mặc
Việc áp dụng các hạt nano bạc vào ý tưởng vô cùng đặc biệt với loại quần áo
có khả năng diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó chịu trong quần áo đã trở thành hiện
thực. Các hạt nano bạc này có thể thu hút các vi khuẩn và tiêu diệt các tế bào của
chúng. Và ứng dụng hữu ích này đã được áp dụng trên một số mẫu quần áo thể
thao, quần lót khử mùi, bít tất…
Không chỉ dừng lại ở công dụng diệt khuẩn, khử mùi, công nghệ nano có thể
biến chiếc áo bạn đang mặc thành một trạm phát điện di động. Sử dụng các nguồn
năng lượng như năng lượng mặt trời, gió và với công nghệ nano bạn sẽ có thể sạc
điện cho smartphone của mình mọi lúc mọi nơi, ứng dụng này còn được sử dụng
rộng rãi hơn với ý tưởng chế tạo những chiếc buồm bằng vật liệu nano, với khả
năng chuyển hóa năng lượng tự nhiên thành điện năng. Tuy nhiên ứng dụng này vẫn
đang trong quá trình thử nghiệm.

15


1.3.5. Trong nông nghiệp

Ý tưởng ứng dụng vật liệu nano bạc với khả năng siêu diệt khuẩn vào việc
phòng và trị các nguồn bệnh do vi khuẩn, vi rút và nấm gây ra trên cây trồng, vật
nuôi, bảo quản nông sản đã được các nhà sáng chế nghiên cứu và sản xuất thành
công. Những sản phẩm dung dịch – gel nano bạc đã mang đến giải pháp mới cho
ngành nông nghiệp sạch.
Ngoài ra, công nghệ nano còn được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các mặt
hàng chăm sóc sức khỏe, gia dụng, mỹ phẩm…
1.4. Các phƣơng pháp tổng hợp nano bạc
1.4.1. Phƣơng pháp từ trên xuống
Nguyên lý: dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu thể khối với tổ
chức hạt thô thành cỡ hạt kích thước nano. Đây là các phương pháp đơn giản, rẻ
tiền nhưng rất hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu với kích thước khá
lớn, trong 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 một cái cối. Máy nghiền có thể là
nghiền lắc, nghiền rung hoặc nghiền quay [13], các viên bi cứng va chạm vào nhau
và phá vỡ bột đến kích thước nano. Nhiệt độ có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào
từng trường hợp cụ thể, nếu nhiệt độ gia công lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại thì được
gọi là biến dạng nóng, còn ngược lại thì được gọi là biến dạng nguội. Kết quả thu
được là các vật liệu nano một chiều (dây nano) hoặc hai chiều (lớp có chiều dày
nm), ngoài ra, hiện nay người ta thường dùng các phương pháp quang khắc để tạo
ra các cấu trúc nano.
Ưu điểm: Đây là phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng rất hiệu quả, chế tạo
được lượng vật liệu lớn.
Nhược điểm: Các hạt kết tụ với nhau, phân bố hạt không đồng nhất, dễ bị
nhiễm bẩn từ các dụng cụ chế tạo, thường khó có thể đạt được kích thước nhỏ,
phương pháp này thường được dùng chế tạo vật liệu kim loại.
1.4.2. Phƣơng pháp từ dƣới lên
Nguyên lý: Hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion, phương pháp
từ dưới lên được phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh động và chất lượng của sản
16

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 [8],
phương pháp hóa học hoặc kết hợp cả hai.
- Phương pháp vật lý: Là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử
hoặc chuyển pha. Nguyên tử để hình thành vật liệu nano được tạo ra từ phương
pháp vật lý: bốc bay nhiệt (đốt, phún xạ, phóng điện hồ quang). Phương pháp
chuyển pha: vật liệu được nung nóng rồi cho nguội với tốc độ nhanh để thu được
trạng thái vô định hình, xử lý nhiệtđể xảy ra chuyển pha vô định hình - tinh thể (kết
tinh) (phương pháp nguội nhanh). Phương pháp vật lý thường được dùng để tạo các
hạt nano, màng nano, ví dụ: ổ cứng máy tính.
- Phương pháp hóa học: Là phương pháp tạo vật liệu nano từ các ion, phương
pháp hóa học có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà người ta
phải thay đổi kỹ thuật chế tạo cho phù hợp. Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể phân
loại các phương pháp hóa học thành hai loại: hình thành vật liệu nano từ pha
lỏng (phương pháp kết tủa, sol-gel...) và từ pha khí (nhiệt phân...). Phương pháp này
có thể tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano...
- Phương pháp kết hợp: là phương pháp tạo vật liệu nano dựa trên các nguyên
tắc vật lý và hóa học như: điện phân, ngưng tụ từ pha khí... Phương pháp này có thể
tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano..
Ưu điểm: Các vật chế tạo được rất đa dạng, chúng có thể là vật liệu vô cơ, hữu
cơ, kim loại, đặc điểm phương pháp này là rẻ tiền và chế tạo được một lượng lớn
khối lượng vật liệu.
Nhược điểm: Các hợp chất có liên kết với phân tử nước có thể là một khó
khăn, phương pháp sol-gel thì không có hiệu suất cao.
1.5. Tổng quan về cây chè
1.5.1. Cây chè
Cây chè có tên khoa học là Cmaellia sinesis là loài cây mà lá và chồi của
chúng được sử dụng để sản xuất chè, nó là loại cây xanh lưu niên mọc thành bụi

họăc các cây nhỏ [8], thông thường được xén tỷa để thấp hơn 2 mét (6fit) khi được
trồng để lấy lá. Nó có rễ cái dài, hoa của nó màu trắng ánh vàng, đường kính từ 2,5
17


– 4cm, với 7 – 8 cánh hoa. Hạt của nó có thể ép để lấy dầu, chè xanh, chè ô long và
chè đen tất cả đều được chế biến từ loài cây này, nhưng được chế biến ở các mức độ
oxi hóa khác nhau, lá của chúng dài từ 4 – 15cm. Lá tươi chứa khoảng 4% cafein, lá
non và còn các lá có xanh lục nhạt được thu hoạch để sản xuất chè khi mặt bên dưới
của chúng còn các sợi lông tơ ngắn màu trắng .Các lá già có màu lục sẫm…Các độ
tuổi khác nhau của lá chè tạo ra các sản phẩm chè khác nhau về chất lượng, do
thành phần hóa học trong các lá này là khác nhau. Thông thường, chỉ có lá chồi và 2
đến 3 lá mới mọc gần thời gian đó được thu hoạch để chế 42 biến. Việc thu hoạch
thủ công bằng tay diễn ra đều đặn sau khoảng 1 đến 2 tuần. Các nguyên tố hoạt
động trong nước chè là cafein và các đa phenol. Tỷ lệ cafein trong chè vào khoảng
từ 2 tới 4% (trong cà phê khoảng từ 5 tới 10%). Còn đa phenol là những hóa chất có
chức năng như rượu, chiếm tỷ lệ 25%. Vitamin C chỉ có trong trà xanh (tươi: 0,6
%), tương tác giữa cafein với đa phenol làm cho cafein trong trà ít nguy hiểm hơn
trong cà phê (cafein là một alcoloid độc). Tuy nhiên khi tỷ lệ nhỏ, cafein làm cho
chè trở thành một chất kích thích thần kinh, thuận lợi cho hoạt động trí não và hoạt
động cơ bắp, chè cũng là một chất lợi tiểu, kích thích hệ thống tuần hoàn máu và hô
hấp. Chè xanh và chè đen chiếm một chương trong sách Dược học ở Pháp (xuất bản
lần thứ X năm 1994). Hình như chè làm sáng mắt ra, trí óc sảng khoái, nhuận tràng,
vô hiệu hóa nhiều chất độc trong cơ thể. Nó có tác động vào tim, phổi và bao tử [9].
Người cho rằng, nhai lá chè thay cho kẹo chewinggum chống được hôi miệng, bã
chè làm phân bón rất tốt.
1.5.2. Cây chè Truồi

Hình 1.1. Cổng chợ Truồi
18

Làng Truồi thuộc xã Lộc An, huyện Phú Lộc tỷnh Thừa Thiên Huế, người
dân Huế xưa nay thích uống chè xanh, tuy nhiên lá chè người Huế thích nhất là lá
chè làng Truồi [5]. Cách phân biệt lá chè làng Truồi so với những nơi khác không
hề khó, nếu chè ở các vùng khác thường được để nguyên cành, lá và bó lại thành
những bó dài thì chè Truồi được ngắt riêng thành từng lá và bó thành bó bởi những
sợi lạt tre tự nhiên. Lá chè của các nơi khác thường to, màu xanh lá cây rất đậm, bao
gồm cả lá già và lá non, còn lá chè Truồi là sự chắt lọc những ngọn lá ngon nhất
trên cây chè, không phải là những lá non nằm ngoài đọt của cành chè, mà là những
lá già và nằm gần với thân cây. Lá chè Truồi nhỏ nhắn, chỉ bằng một nửa hay hai
phần ba lá chè của các nơi, có màu xanh mạ non, lá hơi ngả vàng, dày và nhỏ ngọn.
Điều đặc biệt, cũng là chè Truồi, vẫn cách ngắt lá và bó lại thành bó y hệt nhau,
nhưng tìm được bó chè ngon, nấu ra bát nước trong xanh một màu xanh trong veo,
vừa đắng chát, vừa nồng nàn cũng không phải là điều dễ dàng, cây chè được trồng ở
mạch đất khác nhau sẽ mang một dáng dấp và hương vị khác nhau. Chè Truồi trồng
ở vùng đồng bằng, đất ven sông, ven đầm phá, nơi thiếu ánh sáng mặt trời thì cây
chè sẽ tốt tươi, lá có màu xanh đậm hơn và to. Ngược lại, những cây chè trồng ở
vùng núi, đồi cao, hay những gò đống, nơi ánh nắng mặt trời thoáng đãng, cây chè
sẽ còi cọc hơn, lá có màu vàng nhạt, hay màu của mạ non, ngọn nhỏ, lá thường dày
và rất giòn [11].
1.6. Tổng quan về nano bạc
1.6.1. Giới thiệu về bạc kim loại
Bạc là một trong những kim loại được con người phát hiện ra từ rất sớm
(khoảng 5500 đến 6000 năm về trước) chỉ sau vàng và đồng. Tuy nhiên lúc bấy giờ
bạc được xem là một kim loại rất hiếm do khai thác rất ít. Qua những pháp lệnh của
vua Ai Cập Menet (khoảng 3600 năm trước công nguyên), người ta biết giá cả vàng
bạc lúc bấy giờ là 1: 2,5. Ký hiệu của bạc là Ag có nguồn gốc từ chữ Argentum
trong tiếng la tinh, bạc được biết đến từ thời tiền sử, nó được nhắc tới trong cuốn
Chúa sáng tạo ra thế giới,các đống xỉ bạc đã được tìm thấy ở Tiểu Á và trên các đảo

thuộc biển Aegean chứng minh rằng bạc đã được tách khỏi chì từ thiên niên kỷ thứ
4 trước công nguyên.
19


Bạc kí hiệu là Ag, nằm ở ô thứ 47 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên
tố hoá học, thuộc phân nhóm IB (kim loại chuyển tiếp), chu kỳ 5, có cấu hình
electron lớp ngoài cùng là 4d105s1. Bạc là kim loại nặng, mềm, có ánh kim, màu
trắng (màu nguyên thuỷ của bạc là màu xám), có hai đồng vị bền là

107

Ag (51,9%)

và 109Ag (48,1%), dẻo, dễ uốn (cứng hơn vàng một chút), để đúc tiền, có màu trắng
bóng ánh kim nếu bề mặt có độ đánh bóng cao. Bạc nguyên chất có độ dẫn nhiệt
cao nhất trong tất cả các kim loại, màu trắng nhất, độ phản quang cao nhất (mặc dù
nó là chất phản xạtia cực tím rất kém), và điện trở thấp nhất trong các kim loại.
1.6.2. Đặc tính kháng khuẩn của ion bạc
Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion
Ag+, ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên
thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào
dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn. Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó,
khả năng hoặt động của vi khuẩn lại có thể được phục hồi. Do động vật không có
thành tế bào, vì vậy chúng ta không bị tổn thương khi tiếp xúc với các ion này.
Có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn đáng chú ý được mô tả
như sau: Sau khi Ag+ tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó
sẽ đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrin – SH của phân tử
enzym chuyển hóa oxy và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của
tế bào vi khuẩn.

Hình 1.2. Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn
Ngoài ra các ion bạc còn có khả năng liên kết với các base của DNA và trung
hòa điện tích của gốc phosphate do đó ngăn chặn quá trình sao chép DNA.

20


Hình 1.3. Ion bạc liên kết với các base của DNA
1.6.3. Giới thiệu về hạt nano bạc
Hạt nano bạc là các hạt bạc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm [25].
Bạc nano là vật liệu có diện tích bề mặt riêng rất lớn, có những đặc tính độc
đáo sau:
- Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ tia hồng ngoại đi
xa, chống tĩnh.
- Không có hại cho sức khỏe con người với liều lượng tương đối cao, không
có 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 ánh sáng và các tác
nhân oxy hóa khử thông thường.
- Chi phí cho quá trình sản xuất thấp.
- Ổn định ở nhiệt độ cao
Ngoài ra ta còn có các hạt nano bạc có cộng hưởng Plasmon bề mặt, hiện
tượng này tạo nên màu sắc từ vàng nhạc đến đen cho các dung dịch chứa hạt nano
bạc với các màu sắc phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt nano.
1.6.4. Các phƣơng pháp điều chế nano bạc
Hiện nay có rất nhiều phương pháp điều chế nano bạc trong đó có một số
phương pháp phổ biến sau:

21