Nghiên cứu tổng hợp nano đồng và ứng dụng

LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu
sắc đến thầy giáo, PGS.TS. Võ Văn Tân, đã tận tình hƣớng
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 quý Thầy, Cô giáo
bộ môn Hóa Vô Cơ, Khoa Hóa - Trƣờng 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.
Huế, tháng 09 năm 2018
Cao học viên

LÊ MỸ HẠNH

0


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC ............................................................................................................. 1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... 4
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ........................................................................... 6
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 9
CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ............................................................................. 12
1.1. Giới thiệu về công nghệ nano .................................................................... 12
1.1.1. Nguồn gốc và khái niệm của công nghệ nano ................................... 12
1.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano ................................................. 12
1.1.3. Vật liệu nano...................................................................................... 14
1.2. Tổng quan về nano đồng ........................................................................... 15
1.2.1. Giới thiệu về nano đồng ..................................................................... 15
1.2.2. Các phương pháp tổng hợp nano đồng .............................................. 15
1.2.3. Ứng dụng nano đồng .......................................................................... 18
1.3. Tổng quan về chè xanh ............................................................................... 22
1.3.1. Đặc điểm cây chè ............................................................................... 22
1.3.2. Ứng dụng cây chè trong y học dân gian và hiện đại .......................... 23
1.3.3. Một số thành phần chính của chè ....................................................... 26
1.4. Tổng quan về trái chuối hột ....................................................................... 28
1.4.1. Đặc điểm cây chuối hột ...................................................................... 28
1.4.2. Ứng dụng chuối hột trong y học dân gian và hiện đại ....................... 29
1.4.3. Một số thành phần chính của chuối hột ............................................. 31
CHƢƠNG 2
THỰC NGHIỆM ................................................................................................ 33
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất .................................................................. 33
2.1.1. Nguyên liệu ........................................................................................ 33
2.1.2. Xử lí nguyên liệu ................................................................................ 33
2.1.3. Dụng cụ, hóa chất, thiết bị thí nghiệm ............................................... 33

1


2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu hạt nano đồng .................................................. 34
2.2.1. Phương pháp quang phổ UV-Vis ....................................................... 34
2.2.2. Phương pháp đo TEM ........................................................................ 35

2.2.3. Phương pháp đo phổ hồng ngoại ....................................................... 36
2.3. Quy trình thực nghiệm ............................................................................... 37
2.3.1. Tổng hợp dịch chiết ........................................................................... 37
2.3.2. Tổng hợp dung dịch nano đồng ......................................................... 37
2.4. Ứng dụng của nano đồng đã tổng hợp đƣợc............................................. 38
2.4.1. Ứng dụng chống mốc của nano đồng................................................. 38
2.4.2. Thử hoạt tính sinh học trên các chủng vi sinh vật ............................. 39
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................................ 40
3.1. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO ĐỒNG TỪ DỊCH CHIẾT LÁ
CHÈ .................................................................................................................. 40
3.1.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chiết lá chè ............. 40
3.1.1.1. Nghiên cứu điều chế dịch chiết lá chè ........................................... 40
3.1.1.2. Ảnh hưởng của dịch chiết lá chè tươi và khô đến khả năng tổng hợp
nano đồng
.................................................................................................... 41
3.1.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/ lỏng tạo dịch chiết lá chè đến khả năng
hình thành nano đồng ........................................................................................... 42
3.1.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng của dung dịch Cu(NO3)2 đến quá trình
hình thành nano đồng ........................................................................................ 44
3.1.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ Cu(NO3)2 ................................................. 44
3.1.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch chiết lá chè và dung dịch Cu(NO3)2 ...... 46
3.1.2.3. Ảnh hưởng của pH .......................................................................... 47
3.1.2.4. Ảnh hưởng của thời gian ................................................................. 49
3.1.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................................. 50
3.2. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO ĐỒNG TỪ DỊCH CHIẾT VỎ
TRÁI CHUỐI HỘT ........................................................................................... 52
3.2.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chiết vỏ trái chuối
hột
.................................................................................................... 52

3.2.1.1. Nghiên cứu điều chế dịch chiết vỏ trái chuối hột ........................... 52
3.2.1.2. Ảnh hưởng của dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi và khô ................ 54

2


3.2.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/ lỏng tạo dịch chiết vỏ trái chuối hột đến
khả năng hình thành nano đồng ........................................................................... 55
3.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng của dung dịch Cu(NO3)2 đến quá trình
hình thành nano đồng ........................................................................................ 57
3.2.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ .................................................................. 57
3.2.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch chiết vỏ trái chuối hột và dung dịch
Cu(NO3)2
.................................................................................................... 59
3.2.2.3. Ảnh hưởng của pH .......................................................................... 61
3.2.2.4. Ảnh hưởng của thời gian ................................................................. 63
3.2.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................................. 65
3.3. Ảnh TEM sản phẩm nano đồng thu đƣợc ................................................ 67
3.4. Ứng dụng của nano đồng đã tổng hợp đƣợc............................................. 68
3.4.1. Khả năng chống mốc của hồ bột gạo bằng dung dịch nano đồng ..... 68
3.4.2. Xác định hoạt tính sinh học trên các chủng vi sinh vật kiểm định .... 70
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 73
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 77

3


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Tiếng Anh

Diễn giải

Abs

Absorbance

Khả năng hấp thụ

IR

Infrared spectroscopy

Phổ hồng ngoại

TEM

Transmission electron microscopy

Kính hiển vi điện tử qua

UV-Vis

Ultraviolet-visible spectroscopy

Phổ hấp thụ phân tử

4


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu .................................. 13
Bảng 1.2. Hàm lượng các chất trong chè ............................................................. 26
Bảng 3.1. Giá trị mật độ quang và bước sóng của các dung dịch nano đồng từ
dịch chiết lá chè tươi và chè khô .......................................................................... 41
Bảng 3.2. Giá trị mật độ quang và bước sóng của các dung dịch nano đồng từ tỷ
lệ lá chè tươi khác nhau ........................................................................................ 43
Bảng 3.3. Giá trị mật độ quang và bước sóng của các dung dịch nano đồng từ các
nồng độ Cu(NO3)2 khác nhau ............................................................................... 45
Bảng 3.4. Giá trị mật độ quang và bước sóng của các dung dịch nano đồng từ các
tỷ lệ dịch chiết lá chè tươi và dung dịch Cu(NO3)2.............................................. 47
Bảng 3.5. Giá trị mật độ quang và bước sóng của các dung dịch nano đồng ở các
môi trường pH khác nhau ..................................................................................... 48
Bảng 3.6. Giá trị mật độ quang và bước sóng của các dung dịch nano đồng trong
các khoảng thời gian khác nhau ........................................................................... 50
Bảng 3.7. Giá trị mật độ quang và bước sóng của các dung dịch nano đồng từ các
nhiệt độ khác nhau................................................................................................ 52
Bảng 3.8. Giá trị mật độ quang và bước sóng của nano đồng từ vỏ trái chuối hột
tươi và khô
.................................................................................................... 55
Bảng 3.9. Giá trị mật độ quang và bước sóng của nano đồng từ các tỷ lệ vỏ trái
chuối hột khác nhau.............................................................................................. 56
Bảng 3.10. Giá trị mật độ quang và bước sóng của nano đồng từ các nồng độ
dung dịch Cu(NO3)2 khác nhau ............................................................................ 58
Bảng 3.11. Giá trị mật độ quang và bước sóng của nano đồng từ các tỷ lệ dịch
chiết vỏ trái chuối hột tươi và dung dịch Cu(NO3)2 khác nhau ........................... 60

Bảng 3.12. Giá trị mật độ quang và bước sóng của nano đồng ở các môi trường
pH khác nhau .................................................................................................... 62
Bảng 3.13. Giá trị mật độ quang và bước sóng của nano đồng trong các khoảng
thời gian khác nhau .............................................................................................. 64
Bảng 3.14. Giá trị mật độ quang và bước sóng của nano đồng từ các nhiệt độ
khác nhau
.................................................................................................... 66
Bảng 3.15. Kết quả thử hoạt tính sinh học của dung dịch nano đồng tổng hợp
được
.................................................................................................... 70

5


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Tổng hợp theo phương pháp phân hủy nhiệt với tác chất là phức
Cu(O4C2)-oleylamine ........................................................................................... 17
Hình 1.2. Mực in nano Cu và máy in phun sử dụng mực in nano Cu phát triển
bởi Samsung Electro-Mechanics .......................................................................... 19
Hình 1.3. Một số sản phẩm nano đồng sử dụng trong nông nghiệp .................... 20
Hình 1.4. Ảnh chụp hạt nano đồng đang tương tác lên tế bào vi khuẩn, phá vỡ
cấu trúc màng ngoài của tế bào vi khuẩn và tiêu diệt chúng ............................... 21
Hình 1.5. Một số ứng dụng của nano đồng .......................................................... 22
Hình 1.6. Một số sản phẩm từ chè xanh ............................................................... 26
Hình 1.7. Một số thực phẩm chức năng chiết xuất từ chuối hột .......................... 30
Hình 2.1. Lá chè xanh ...................................................................................................

33

Hình 2.2. Trái chuối hột .................................................................................................

33

Hình 2.3. Máy đo quang phổ hấp thụ UV-VIS .................................................... 34
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy UV-VIS ................................ 35
Hình 2.5. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ............................................... 35
Hình 2.6. Máy đo phổ hồng ngoại FT-IR ............................................................ 37
Hình 2.7. Dịch chiết lá chè xanh .......................................................................... 37
Hình 2.8. Dịch chiết vỏ trái chuối hột

37

Hình 2.9. Sơ đồ quy trình tổng hợp nano đồng ....................................................... 38
Hình 2.10. Sản phẩm nano đồng tổng hợp được .................................................. 38
Hình 3.1. Phổ hồng ngoại của dịch chiết lá chè tươi ........................................... 40
Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của dịch chiết lá chè khô ............................................ 40
Hình 3.3. Phổ UV-Vis so sánh mật độ quang của dịch chiết và dung dịch nano từ
dịch chiết lá chè tươi, khô .................................................................................... 41
Hình 3.4. Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ các tỷ lệ rắn/ lỏng khác nhau ......... 42
Hình 3.5. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/ lỏng tạo dịch chiết lá
chè tươi đến quá trình hình thành nano đồng ....................................................... 43
Hình 3.6. Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ các nồng độ Cu(NO3)2 khác nhau .. 44
Hình 3.7. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Cu(NO3)2 đến quá trình
hình thành nano đồng ........................................................................................... 45
Hình 3.8. Sản phẩm nano đồng tổng hợp được từ các tỷ lệ dịch chiết lá chè tươi
và dung dịch Cu(NO3)2 ........................................................................................ 46

6

Hình 3.9. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dịch chiết lá chè tươi và
dung dịch Cu(NO3)2 đến quá trình hình thành nano đồng ................................... 47
Hình 3.10. Sản phẩm nano đồng tổng hợp được ở các môi trường pH ............... 48
Hình 3.11. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hình thành
nano đồng
.................................................................................................... 48
Hình 3.12. Sản phẩm nano đồng tổng hợp được trong các khoảng thời gian khác
nhau
.................................................................................................... 49
Hình 3.13. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hình
thành nano đồng ................................................................................................... 50
Hình 3.14. Sản phẩm nano đồng tổng hợp được từ các nhiệt độ khác nhau ........ 51
Hình 3.15. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình
thành nano đồng ................................................................................................... 51
Hình 3.16. Phổ hồng ngoại của dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi ........................ 53
Hình 3.17. Phổ hồng ngoại của dịch chiết vỏ trái chuối hột khô ......................... 53
Hình 3.18. Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ dịch chiết vỏ tươi và vỏ khô ........ 54
Hình 3.19. Phổ UV-Vis so sánh mật độ quang của dịch chiết và dung dịch nano
từ dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi, khô ............................................................... 54
Hình 3.20. Sản phẩm nano đồng tổng hợp được từ các tỷ lệ khác nhau của vỏ trái
chuối hột tươi .................................................................................................... 56
Hình 3.21. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/ lỏng tạo dịch chiết vỏ
trái chuối hột đến khả năng hình thành nano đồng .............................................. 56
Hình 3.22. Sản phẩm nano đồng tổng hợp được từ các nồng độ Cu(NO3)2 khác
nhau
.................................................................................................... 57
Hình 3.23. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Cu(NO3)2
đến quá trình hình thành nano đồng ..................................................................... 58
Hình 3.24. Sản phẩm nano đồng tổng hợp được từ các tỷ lệ vỏ trái chuối hột tươi

khác nhau
.................................................................................................... 59
Hình 3.25. Phổ UV-Vis khảo sát tỷ lệ dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi và dung
dịch Cu(NO3)2 đến quá trình hình thành nano đồng ............................................ 60
Hình 3.26. Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ các môi trường pH khác nhau ...... 61
Hình 3.27. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hình thành
nano đồng
.................................................................................................... 62
Hình 3.28. Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ các thời gian khác nhau .............. 64
Hình 3.29. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hình
thành nano đồng ................................................................................................... 64

7


Hình 3.30. Sản phẩm nano đồng tổng hợp được từ các nhiệt độ khác nhau ........ 65
Hình 3.31. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình
thành nano đồng ................................................................................................... 66
Hình 3.32. Kết quả TEM mẫu nano đồng thu được ............................................. 67
Hình 3.33. Mẫu thử khả năng chống mốc của hồ bột gạo bằng nano đồng từ dịch
chiết lá chè tươi ở các ngày khác nhau ................................................................... 68
Hình 3.34. Mẫu thử khả năng chống mốc của hồ bột gạo bằng nano đồng từ dịch
chiết vỏ trái chuối hột tươi ở các ngày khác nhau .................................................. 69
Hình 3.35. Kết quả thử hoạt tính sinh học của dung dịch nano đồng tổng hợp
được trên các chủng vi sinh vật kiểm định........................................................... 71

8


MỞ ĐẦU

I. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, các hạt kim loại nano đã thu hút được nhiều sự
quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước bởi những tính chất đặc biệt
hơn hẳn so với vật liệu khối: từ hiệu ứng bề mặt đến kích thước nhỏ của chúng.
Việc tổng hợp các hạt kim loại nano với kích thước và hình dạng khác nhau là vấn
đề quan trọng, để khám phá các tính chất cũng như khả năng ứng dụng trong các
lĩnh vực như: quang học, điện, từ, hóa học, xúc tác, các thiết bị sinh học. Các vật
liệu kim loại nano như bạc, vàng và bạch kim thường được sử dụng cho những ứng
dụng trên. Nhưng với chi phí tổng hợp tốn kém, giá thành cao thì việc sử dụng nano
vàng, bạc trên một quy mô lớn là khó thực hiện được. Trong khi đó đồng là một kim
loại khá dồi dào, phổ biến, rẻ tiền và dễ tìm thấy trong tự nhiên. Các nghiên cứu gần
đây cho thấy các hạt nano đồng được chế tạo ra cũng mang những tính năng ưu việt
không kém gì các hạt nano vàng, bạc, đặc biệt là tính kháng khuẩn. Vì vậy, hạt nano
đồng đang nhận được sự quan tâm lớn của các nhà nghiên cứu [4].
So với các vật liệu kim loại nano khác, việc tổng hợp đồng nano thường khó
thu được hiệu suất cũng như độ tinh khiết cao do bề mặt dễ bị oxi hóa, sản phẩm dễ
lẫn Cu2O. Chính vì vậy, tổng hợp đồng nano với độ tinh khiết cao sẽ là tiền đề cho
nhiều lĩnh vực ứng dụng như: điện – điện tử, quang học, xúc tác, hóa học, sinh
học… Cho đến nay, đồng nano đã được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác
nhau như: chiếu xạ điện tử (electron beam irradiation), quá trình plasma (plasma
process), phương pháp khử hóa học, phương pháp in situ, khử qua hai bước (twostep reduction method), phân hủy nhiệt, khử điện hóa, khử bằng sóng siêu âm, khử
muối kim loại có sự hỗ trợ của nhiệt vi sóng, phương pháp siêu tới hạn,…[4]. Các
phương pháp tổng hợp đồng nano thường hướng đến mục tiêu chung là tạo ra các
hạt nano có kích thước nhỏ, độ ổn định cao nhằm khai thác tối đa khả năng ứng
dụng. Tuy nhiên, trong một số công trình đã công bố về tổng hợp đồng nano, vẫn
tồn tại nhiều nhược điểm. Trong khi đó, sự phát triển của quá trình tổng hợp xanh
của các hạt nano đồng sử dụng chiết xuất thực vật đóng một vai trò quan trọng bởi
đó là con đường ít tốn kém, thân thiện với môi trường và không liên quan đến bất

9

kỳ hóa chất độc hại. Đặc biệt đây là phương pháp tổng hợp được các hạt nano sạch,
an toàn để ứng dụng trong các lĩnh vực y sinh học. Trong khi tổng hợp các hạt nano
bằng các phương pháp hóa học khác có thể dẫn đến sự hiện diện của một số loại hóa
chất độc hại trên bề mặt của các hạt nano, làm hạn chế và gây ra các tác hại không
mong muốn khi ứng dụng trong y sinh học. Chính vì vậy, để tăng cường mối quan
tâm đến vấn đề môi trường, giảm chi phí tổng hợp và đặc biệt là tạo ra được những
hạt nano sạch để ứng dụng vào lĩnh vực y sinh học, chúng tôi hướng đến phương
pháp tổng hợp các hạt nano đồng sử dụng chiết xuất thực vật để thay thế cho các
phương pháp hóa học và vật lý tốn kém khác.
Cây chè xanh (Camellia sinenssis) và cây chuối hột (Musa balbisiana Colla) là
những loài cây có ở nhiều nơi trên đất nước ta, dễ trồng, phát triển tốt, được đánh
giá cao về chất lượng và thành phần, đồng thời quá trình thu mua cũng dễ dàng.
Tính đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu về cây chè và cây chuối hột
bao gồm các lĩnh vực chiết tách, xác định thành phần hóa học các hợp chất hữu cơ
đã chứng minh trong các loại thực vật này có chứa các có chứa nhiều flavanoid,
diterpenoid, phytosterol và phytoalexin... Chúng có những thành phần khử hiệu quả
cũng như chất ổn định nano đồng tạo thành.
Cùng với việc gia tăng không ngừng của các loại vi khuẩn gây bệnh đang đe
dọa cuộc sống của con người và các sinh vật khác thì việc nghiên cứu chế tạo sản
phẩm mới có thể kháng khuẩn như nano đồng để dần thay thế cho hạt nano vàng,
bạc là hướng đi mới và cấp thiết.
Với những lý do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu với nội dung "Nghiên cứu
tổng hợp nano đồng và ứng dụng”.
II. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá khả năng tổng hợp nano đồng từ dung dịch Cu(NO3)2 bằng tác
nhân khử là dịch chiết lá chè xanh và vỏ trái chuối hột.
- Xây dựng quy trình tổng hợp hạt nano đồng từ dung dịch Cu2+ bằng dịch
chiết thực vật.

- Thử tác dụng kháng khuẩn của hạt nano đồng tổng hợp được để ứng dụng
làm chất kháng khuẩn.

10


III. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Lá chè xanh (Camellia sinenssis) và trái chuối hột (Musa balbisiana Colla)
thu hái tại tỉnh Thừa Thiên Huế.
- Hạt nano đồng.
IV. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết:
- Thu thập tổng hợp tài liệu, tư liệu và thông tin liên quan đến đề tài.
- Tìm hiểu phương pháp thực nghiệm sử dụng trong quá trình nghiên cứu.
- Xử lý các thông tin về lý thuyết có thể sử dụng được để đưa ra các vấn đề
cần thực hiện trong quá trình thực nghiệm.
Phương pháp thực nghiệm:
- Phương pháp chiết tách: phương pháp chưng ninh sử dụng dung môi là
dung dịch etanol.
- Phân tích công cụ: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS),
phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR).
- Phương pháp đo TEM.
- Khảo sát khả năng kháng khuẩn của hạt nano đồng trên các loại vi khuẩn.
V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Nghiên cứu này giúp cho chúng ta hiểu biết rõ hơn về phương pháp điều
chế hạt nano đồng bằng phương pháp hóa học xanh, an toàn, ít tốn kém.
- Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có rất nhiều ở nước ta, là lá chè xanh và
vỏ trái chuối hột để tổng hợp hạt nano đồng.
- Trên cơ sở của nghiên cứu có thể tiến hành tổng hợp nano đồng trên quy
mô lớn, từ đó sản xuất chất kháng khuẩn và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác.

VI. Kết cấu luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và 37 tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 17
bảng, 52 hình và 3 chương như sau
Chương 1 – TỔNG QUAN LÍ THUYẾT (20 trang)
Chương 2 – THỰC NGHIỆM (6 trang)
Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (30 trang)

11


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Giới thiệu về công nghệ nano
1.1.1. Nguồn gốc và khái niệm của công nghệ nano
Năm 1959 nhà vật lý nổi tiếng Richard Feynman đã phác hoạ khả năng hình
thành một nền công nghệ mới, trong đó con người có thể di chuyển, chồng chập các
loại nguyên tử, phân tử để thiết kế một dụng cụ cực kỳ nhỏ ở thang vi mô
(microscopic). Đến năm 1974, thuật ngữ “công nghệ nano” mới 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. 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.
Công nghệ nano (nanotechnology), 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 nanomet (nm, 1 nm = 10 -9 m) [34] 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 [8].
1.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano

Công nghệ nano chủ yếu dựa trên những 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 µm3 có 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 [34].
 Hiệu ứng bề mặt: Khi vật liệu có kích thước nm, số nguyên tử nằm trên bề
mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử. Chính vì vậy các hiệu ứng có
liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính
chất của vật liệu có kích thước nanomet khác biệt so với vật liệu ở dạng khối. [34]

12


 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. 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. [34]
Bảng 1.1. Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu [34]
Lĩnh vực

Tính chất điện

Tính chất từ

Tính chất
quang

Tính siêu dẫn

Tính chất cơ

Xúc tác

Siêu phân tử

Miễn dịch

Tính chất

Độ dài tới hạn,
(nm)

Bước sóng điện tử

10-100

Quãng đường tự do trung bình không 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

Hình học topo bề mặt

1-10

Độ dài Kuhn

1-100

Cấu trúc nhị cấp

1-10

Cấu trúc tam cấp

10-1000

Nhận biết phân tử

1-10

13


1.1.3. Vật liệu nano
Vật liệu nano (nano materials) 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 nanomet đến vài trăm nanomet.
1.1.3.1. Tính chất của vật liệu nano
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. [8]
1.1.3.2. Phân loại vật liệu nano
Có rất nhiều cách phân loại vật liệu nano dựa trên các tiêu chí khác nhau.
Sau đây là một vài cách phân loại thường dùng.
 Phân loại theo trạng thái của vật liệu
Người ta phân chia thành 3 trạng thái: rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano được
tập trung nghiên cứu hiện nay chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó đến chất lỏng và khí.
 Phân loại theo hình dáng vật liệu

Người ta đặt tên theo số chiều không bị giới hạn ở kích thước nano: Vật liệu
nano không chiều, vật liệu nano một chiều, vật liệu nano hai chiều
 Phân loại theo tính chất của vật liệu: 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 các cách phân loại với nhau, hoặc phối hợp hai
khái niệm nhỏ để tạo ra các khái niệm mới. Ví dụ: “hạt nano kim loại” trong đó
“hạt” được phân loại theo hình dáng, “kim loại” được phân loại theo tính chất, hoặc
“vật liệu nano từ tính sinh học” trong đó cả “từ tính” và “sinh học” đều là khái niệm
có được khi phân loại theo tính chất. Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay

14


nanocomposite trong đó chỉ có 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.
1.2. Tổng quan về nano đồng
1.2.1. Giới thiệu về nano đồng
Đồng là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố, có ký hiệu là
Cu, số hiệu nguyên tử là 29. Là kim loại dẻo có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng
nguyên chất mềm và dễ uốn; bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ. Nó được sử dụng
làm chất dẫn điện và nhiệt, vật liệu xây dựng, và là thành phần của các hợp kim.
Các ion đồng (II) tan trong nước với nồng độ thấp có thể dùng làm chất diệt
khuẩn, diệt nấm và làm chất bảo quản gỗ. Với số lượng đủ lớn, các ion này là chất
độc đối với các sinh vật bậc cao hơn. Nơi tập trung đồng chủ yếu trong cơ thể động
vật là gan, cơ và xương. Cơ thể người trưởng thành chứa khoảng 1,4 đến 2,1 mg
đồng trên mỗi kilogam cân nặng.
Nano đồng là những hạt đồng có kích thước nano (1nm = 10-9m), gần với
kích thước của phân tử đồng, có hiệu ứng bề mặt vô cùng lớn.
Khi các hạt nano đồng được hình thành không còn tính chất dẫn điện,
nhưng có những tính năng ưu việt khác, chẳng hạn như kháng khuẩn, kháng nấm,

khử mùi, chất xúc tác, chất bôi trơn.
1.2.2. Các phƣơng pháp tổng hợp nano đồng
Nano đồng được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau như: phương
pháp hóa học, phương pháp phân huỷ nhiệt [5], khử muối kim loại [28], nhiệt vi
sóng [14], phương pháp bức xạ [33], kỹ thuật vi nhũ [15], kỹ thuật siêu tới hạn [20],
dùng laze [29], phương pháp polyol [14], phóng điện hồ quang [22], phương pháp
khử nhiệt và khử bằng sóng siêu âm [27].
1.2.2.1 Phƣơng pháp hóa ƣớt
Phương pháp này sử dụng các tác nhân khử để khử ion Cu2+ thành Cu0 trong
môi trường lỏng. Con đường tổng hợp này rất thích hợp bởi vì nó có thể được tạo
trong nhiều pha phân tán khác nhau với việc kiểm soát tính chất của hạt bằng cách
thay đổi các thông số thí nghiệm. Những thông số chính là loại tác chất và nồng độ

15


tác chất, khả năng oxy hóa khử và tốc độ cho vào của tác chất, loại và nồng độ của
chất bảo vệ, nhiệt độ, pH.
Năm 2007, tác giả Bong Kyun Park cùng các cộng sự đã tổng hợp thành
công dung dịch nano đồng trong môi trường không khí bằng phương pháp polyol
với kích thước hạt trung bình khoảng 45 ± 8nm. Nguyên liệu ban đầu là
CuSO4.5H2O, chất khử NaH2PO2.H2O, chất bảo vệ là PVP [16].
Năm 2009, tác giả Meshesha và các cộng sự đã thực hiện đề tài với nguyên
liệu ban đầu: Cu(NO3)2.2H2O, hexyldecyl amine (alkyl amine) và ethylene glycol.
Quy trình tổng hợp 100 mL dung dịch ethylene glycol có nồng độ Cu(NO3)2.2H2O
0,05M được trộn với một tỷ lệ thích hợp hexyldecyl amine trong bình cầu đáy tròn
bằng máy khuấy từ, thiết bị hồi lưu, nhiệt kế, nguồn cấp khí argon. Alkyl amine
được trộn đều ở 600 C cho đến khi tan hoàn toàn. Hạt nano đồng thu được có kích
thước 6-20 nm [13].
Năm 2010, tác giả Xiao-Feng Tang và cộng sự [33] đã thực hiện đề tài chế

tạo dung dịch nano đồng với nồng độ cao, ứng dụng làm mực in công nghiệp, sử
dụng tiền chất đồng (II) sunphat (CuSO4.5H2O), dung môi diethylene glycol (DEG),
chất khử NaH2PO2, chất bảo vệ là PVP và chất hoạt động bề mặt là cetyltrimethyl
ammonium bromide (CTAB). Hạt nano đồng tạo ra khoảng 10 nm [25].
Năm 2010, tác giả Nguyễn Thị Phương Phong và các cộng sự [25] đã tổng
hợp và khảo sát tính chất của nano đồng bằng phương pháp polyol và nhiệt vi sóng
với kích thước trung bình 4±2 nm. Dung dịch keo nano đồng điều chế bằng phương
pháp khử muối sunfat đồng (II) CuSO4 bằng natri hydrobore (NaBH4) trong môi
trường ethylen glycol với sự hiện diện của chất bảo vệ polyvinylpyrolidone-PVP.
Năm 2011, tác giả Đặng Thị Mỹ Dung và các cộng sự đã tổng hợp dung dịch
keo nano đồng bằng phương pháp khử hóa học, sử dụng môi trường là nước và
etylen glycol (EG) với chất khử là NaBH4. Dung dịch nano đồng thu được có kích
thước hạt trung bình là 22nm và 10nm [15].
Năm 2013, tác giả Cao Văn Dư và cộng sự đã tổng hợp thành công dung
dịch keo nano đồng trong môi trường glycerin, với tiền chất là Cu(NO3)2.3H2O, chất

16


bảo vệ là polyvinylpyrrolidone (PVP) (C6H9NO)n Mw = 106 (gam/mol). Kích thước
hạt nano đồng trung bình khoảng 12 ±3.6 nm [3].
1.2.2.2. Phƣơng pháp phân huỷ nhiệt
Phương pháp này có ưu điểm là khả năng tạo ra hạt nano ổn định trong phạm
vi phân bố kích thước hẹp cho kết quả nhanh hơn, sản phẩm có độ tinh khiết và giá
thành rẻ. Những điểm chung của phương pháp phân hủy nhiệt là khó điều khiển
hình dạng và kích thước hạt nano thu được.
Phương pháp phân hủy nhiệt tạo ra hạt đồng nano dựa vào phản ứng phân
hủy các phức đồng trong dung dịch chất hoạt động bề mặt tại nhiệt độ thích hợp và
thường thực hiện trong môi trường chân không. Quá trình thường hình thành trong
2 giai đoạn: giai đoạn tạo mầm (nucleation) xảy ra khi tiền chất kim loại được đưa

vào dung dịch chất hoạt động bề mặt đã được gia nhiệt, giai đoạn phát triển hạt
(growth) xảy ra khi nhiệt độ phản ứng gia tăng [18].
Năm 2008, Masoud Salavati-Niasari cùng cộng sự [18] công bố quá trình
tổng hợp đồng nano với tiền chất là phức [Cu(O4C2)]–oleylamine. Nhiệt độ phân
hủy là 240 C , kết quả các hạt nano đồng tạo ra có kích thước phân bố từ 30 – 80
nm, quá trình thực hiện theo sơ đồ hình 1.1.
Phân hủy nhiệt

Đồng nano
Hình 1.1. Tổng hợp theo phƣơng pháp phân hủy nhiệt với tác chất là phức
Cu(O4C2)-oleylamine
Năm 2010, Mohammad Hossein Habibi cùng cộng sự [21] đã thực hiện quá
trình tổng hợp đồng nano trên cơ sở phản ứng phân hủy tác chất đồng oxalat với sự
có mặt của 3 chất hoạt động bề mặt Triton X-100, Tween-80, and dodecylamine,
chất khử triphenyl phosphine. Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ 270oC, kết quả
các hạt đồng nano tạo ra có kích thước phân bố từ 8 đến 20 nm.

17


Năm 2010, tác giả Nguyễn Thị Phương Phong cùng các cộng sự đã tổng hợp
nano đồng bằng phương pháp phân hủy nhiệt từ phức oxalat đồng, ở nhiệt độ
3000 C . Kích thước hạt nano đồng có kích thước trung bình 6 ± 2 nm [25].

1.2.2.3. Phƣơng pháp có hỗ trợ nhiệt vi sóng
Phương pháp sử dụng lò vi sóng để tổng hợp nano đồng giống như phương
pháp hóa học vì cũng sử dụng các tác nhân hóa học để khử ion Cu2+ thành CuO.
Dưới tác dụng của vi sóng, các phân tử có cực như các phân tử Cu2+ và các chất trợ
khử sẽ nóng lên và chuyển động rất nhanh, nhiệt được cung cấp đều cho toàn dung
dịch nên quá trình khử đồng oxalat sẽ diễn ra một cách nhanh chóng và êm dịu hơn

các phương pháp khác. Khi gia nhiệt bằng vi sóng, nhiệt sẽ được cung cấp trên toàn
thiết bị gia nhiệt và nhiệt độ của cả dung dịch cũng như thành thiết bị hầu như đều
nhau. Điều này đóng vai trò quan trọng để tạo ra các hạt nano đồng có kích thước
đồng đều nhau và nhỏ bé hơn nhiều so với phương pháp gia nhiệt thông thường.
Hơn nữa vì tốc độ đun nóng và xuyên thấu nhanh nên khi chế tạo nano kim loại nói
chung và nano đồng nói riêng, phương pháp vi sóng này có ưu điểm rất lớn là: thời
gian chế tạo rất ngắn, đồng thời thiết bị đơn giản, dễ sử dụng [4].
Năm 2013, tác giả Cao Văn Dư và các cộng sự đã chế tạo thành công dung
dịch keo nano đồng trong môi trường glycerin có sự hỗ trợ của nhiệt vi sóng, chất
khử sử dụng là hydrazin hydrat, chất bảo vệ polyvinylpyrrolidone (PVP) [4].
1.2.3. Ứng dụng nano đồng
1.2.3.1. Dùng mực in nano đồng
Trong những năm qua, vấn đề tổng hợp hạt nano đồng chất lượng cao, quy
mô lớn thu hút nhiều sự chú ý không chỉ trong khoa học mà còn trong lĩnh vực công
nghiệp do nano đồng có thể thay thế mực in nano đồng trong thị trường điện tử in
ngày càng tăng [25].
Samsung Electro-Mechanics là hãng đầu tiên trên thế giới chế tạo thành công
máy in phun sử dụng mực in là nano đồng như hình 1.2. Máy in này dùng mực in
nano đồng để in các bản mạch điện tử thay thế cho các bản mạch điện tử bằng Au
hoặc Ag rất tốn kém nhờ đó giảm giá thành sản xuất bản mạch điện tử [31].

18


Hình 1.2. Mực in nano Cu và máy in phun sử dụng mực in nano Cu phát triển
bởi Samsung Electro-Mechanics
1.2.3.2. Ứng dụng trong nông nghiệp
Chế tạo phân bón cung cấp vi lượng cho cây trồng như: cà phê, tiêu, cao su,
cây ăn quả như cam, quýt và các loại hoa màu.
Chế tạo thuốc bảo vệ thực vật để trị các bệnh nấm cho cây trồng như: nấm

hồng, phấn trắng...
Ở kích thước siêu mịn, đồng có hoạt tính rất cao, dễ dàng thấm sâu rất nhanh
vào trong các tế bào và phát huy nhanh kích hoạt khả năng tự tổng hợp chất kháng
sinh trong cây trồng giúp bảo vệ cây trồng.
Nano đồng có khả năng diệt hầu hết các loại nấm bệnh gây hại cây trồng, nó
được xem như một loại thuốc bảo vệ thực vật đặc trị nấm theo cách an toàn nhất,
không độc hại, không gây tồn dư các chất độc hại trên nông sản và trong tương lai
gần nano đồng có thể thay thế các loại thuốc bảo vệ thực vật hóa học độc hại.
Thực tế cho thấy nano đồng có thể phòng và đặc trị bệnh nấm hồng trên cây
cao su (do nấm Corticium salmonocolor). Yoon và các đồng nghiệp đã thể hiện ảnh
hưởng kháng khuẩn của nano bạc và đồng trên E.coli trong đó Cu nano thể hiện
hoạt tính kháng khuẩn cao hơn nếu so với bạc nano [37].
Theo nghiên cứu thực nghiệm, nano đồng ở kích thước hạt 3-10 nm có tính
kháng nấm chống lại các nấm gây bệnh trên cây trồng như: nấm Fusarium
oxysporum (nấm gây bệnh vàng lá thối rễ, lở cổ rễ, bệnh héo vàng, héo rũ, bệnh xì
gôm chảy nhựa mủ thân gốc...); nấm Alternaria alternate (bệnh đốm lá, đốm vòng);
nấm Curvularia lunata và Phoma…

19


Đồng nano tổng hợp từ phương pháp polyol nhờ khử đồng acetate ngậm
nước đã thể hiện tính kháng khuẩn chống lại vi khuẩn Micrococcus luteus,
Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Pseudomonas
aeruginosa và trên các chủng nấm như Aspergillus flavus, Aspergillus niger và
Candida albicans [37].

Hình 1.3. Một số sản phẩm nano đồng sử dụng trong nông nghiệp
Tháng 7/2018, Sở KH & CN tỉnh Cao Bằng đã tổ chức Hội đồng đánh giá
nghiệm thu đề tài “Ứng dụng các sản phẩm nano kim loại (Cu0, Fe0, Co0) trong quá

trình xử lý hạt giống nhằm kích thích tăng trưởng, tăng năng suất thu hoạch cho cây
ngô trên địa bàn tỉnh Cao Bằng” do Viện Khoa học vật liệu chủ trì thực hiện [10].
Sau 2 năm triển khai thực hiện, kết quả của đề tài đáp ứng mục tiêu, nội dung
đề ra, cụ thể: Chế tạo các sản phẩm nano kim loại Cu0, Fe0, Co0; thử nghiệm các
hoạt tính kích thích tăng trưởng, tăng năng suất thu hoạch của cây ngô; triển khai
trồng thử nghiệm trên cây ngô vụ hè thu và vụ đông xuân tại xã Tổng Cọt và xã Sóc
Hà huyện Hà Quảng, với diện tích 3 ha; hoàn thiện quy trình xử lí hạt giống ngô
bằng nano (Cu0, Fe0, Co0) [10].
Tại cuộc họp, các thành viên Hội đồng thảo luận và nhất trí đánh giá: Đơn vị
chủ trì và nhóm thực hiện đề tài đã nghiêm túc triển khai thực hiện và hoàn thành
các nội dung theo thuyết minh đã được phê duyệt. Đây là đề tài có tính mới, lần đầu
tiên công nghệ nano được nghiên cứu, ứng dụng trên địa bàn tỉnh, kết quả của đề tài
là cơ sở khoa học để nhân rộng và ứng dụng công nghệ nano trên các loại cây trồng
khác… Hội đồng cũng đề nghị nhóm thực hiện đề tài bổ sung, hoàn chỉnh một số
nội dung, như: phần tổng quan cần bổ sung số liệu mới trên địa bàn tỉnh, quy trình

20


kỹ thuật hướng dẫn xử lý hạt giống cần cụ thể, dễ áp dụng, phù hợp với trình độ
nhận thức của người dân địa phương [10].
 Cơ chế diệt khuẩn của nano đồng
Các hạt nano đồng giải phóng liên tục các ion đồng, chính các ion đồng này
tác động trực tiếp lên tế bào vi khuẩn theo các cơ chế đặc thù. Hoạt động giải phóng
các ion đồng này được tăng cường hơn khi các hạt nano Cu ở kích thước nhỏ và
diện tích bề mặt lớn cho phép nó tương tác gần với các màng tế bào vi khuẩn. Hoạt
động kháng khuẩn của nano đồng là do xu hướng của nó thay thế giữa dạng Cu(I)
và dạng Cu(II). Sự khác nhau giữa Cu với các kim loại dạng vết khác, tạo nên các
gốc hydroxyl liên kết với các phân tử DNA và tạo thành sự mất trật tự của cấu trúc
xoắn ốc nhờ các liên kết ngang trong và giữa các axit nucleic và làm hỏng các

proteins quan trọng nhờ liên kết với các nhóm carboxyl và amino sulfhydryl của các
axit amin.
Điều này làm cho protein tạo enzymes không hiệu quả. Nó làm cho các
proteins bề mặt tế bào không hoạt động, các protein này cần cho việc chuyển các
vật chất đi qua màng tế bào, do đó ảnh hưởng lên sự bền vững của màng tế bào và
các lipids màng tế bào. Các ion đồng bên trong tế bào vi khuẩn cũng ảnh hưởng đến
các quá trình sinh học. Do đó có thể thấy ion Cu có ảnh hưởng lên proteins và các
enzymes trong các vi khuẩn và tạo cho Cu đặc tính kháng khuẩn [37].

Hình 1.4. Ảnh chụp các hạt nano đồng đang tƣơng tác lên tế bào vi khuẩn, phá
vỡ cấu trúc màng ngoài của tế bào vi khuẩn và tiêu diệt chúng
Như vậy có thể nói các nano đồng xâm nhập qua thành tế bào và tương tác
với các cấu trúc nội bào nhờ kích thước hạt nhỏ và độ hoạt động bề mặt lớn, các hạt
nano đồng tác động trực tiếp lên màng tế bào vi khuẩn và phá vỡ cấu trúc di truyền
của tế bào vi khuẩn từ đó làm cho vi khuẩn mất sức sống [37].

21


1.2.3.3. Phụ gia lý tƣởng Lubricant
Nano đồng còn có ứng dụng trong chất phụ gia như phụ gia lý tưởng
Lubricant, phụ gia hạt nano Cu trơn… Thêm 0,1 - 0,6% của hạt nano đồng vào dầu,
mỡ nhờn bôi trơn, nó sẽ tạo thành một chất tự bôi trơn và tự sửa chữa lớp phủ phim
trên bề mặt ma sát và hạ thấp hiệu quả chống ma sát và chống mài mòn của nó.
Trong ngành công nghiệp luyện kim, bột nano đồng được sử dụng như là
chất phụ gia nung kết để giảm nhiệt độ thiêu kết trong công nghiệp sản xuất gốm và
dụng cụ kim cương.
1.2.3.4. Những ứng dụng khác của nano đồng
- Ứng dụng trong sản phẩm chăm sóc da
- Nano đồng dùng để khử mùi và loại bỏ dung môi hữu cơ dễ bay hơi trong

máy điều hòa; lôi cuốn mùi và hấp thu trong tủ lạnh.
- Ứng dụng làm xúc tác

a) Sản phẩm chăm sóc da

b) Lƣới lọc nano đồng trong máy điều hòa

MesoCopper

của Toshiba

Hình 1.5. Một số sản phẩm ứng dụng của nano đồng
1.3. Tổng quan về chè xanh
1.3.1. Đặc điểm cây chè
1.3.1.1. Giới thiệu
Cây chè thuộc ngành hạt kín Angiospermae, lớp song tử diệp Dicotyledonae,
bộ Theales, họ Theaceae, chi chè Camellia (Thea), loài Camellia (Thea) sinensis.
Tên Việt Nam: cây chè
Tên khoa học của cây chè được nhiều nhà khoa học công nhận là: Camellia
sinensis (L) O. Kuntze và có tên đồng nghĩa là: Thea sinensis L.

22


1.3.1.2. Mô tả cây chè
Cây chè có tên khoa học là Camellia sinesis có lá và chồi của được sử dụng
để sản xuất chè, nó là loại cây xanh lưu niên mọc thành bụi hoặc các cây nhỏ [8],
thông thường được xén tỉa để thấp hơn 2 mét khi được trồng để lấy lá. Nó có rễ cái
dài, cây chia nhiều cành, lá xanh bóng, mọc so le, mép lá hình răng cưa. Hoa to màu
trắng, rất thơm, mọc từ kẽ lá, đường kính từ 2,5 – 4cm, với 7 – 8 cánh hoa.

Quả loại nang, có màu xanh, bầu thường 3 ngăn. Hạt không có phôi nhũ, lá
mầm lớn, có chứa dầu, có thể ép để lấy dầu.
Lá 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 biến. [9]
1.3.1.3. Phân bố và sinh thái
Chè xanh thường được trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, nơi có lượng
mưa tối thiểu là 127 cm mỗi năm. Khí hậu ẩm ướt và nhiều nắng ấm là hai yếu tố
chính. Ngoài khu vực lý tưởng kể trên, cây chè có thể sống suốt từ đường xích
đạo lên đến miền nam nước Anh như Cornwall. Chè ngon thường mọc ở cao độ trên
1.500 mét để cây chè phát triển chậm, tích tụ nhiều hương vị đậm đà.
Cây chè tại Việt Nam đến giữa thế kỷ XX được trồng khắp miền quê
ngoài Bắc và Trung, diện tích lớn nhất ở hai tỉnh Phú Thọ và Quảng Nam. Loại này
thân mọc cao, lá lớn và dày, có thể hái về vò nát để nấu uống tươi gọi là chè xanh.
Vào đầu năm 2016, Việt Nam là nước xuất cảng chè đứng thứ năm trên thế giới. [9]
1.3.2. Ứng dụng cây chè trong y học dân gian và hiện đại
1.3.2.1. Y học dân gian
Về mặt y học, từ xưa đến nay nước chè là thức uống giải khát phổ biến của
nhân dân ta. Chè có vị đắng chát, hơi ngọt; tính mát; vào kinh can, thận; có tác
dụng: thanh nhiệt, giải khát, lợi tiểu, tiêu thực, cầm tả lỵ, bớt mụn nhọt, khỏi chóng
mặt, đẹp da thịt, minh mẫn đầu óc.

23


Theo Nam dược thần hiệu của Tuệ Tĩnh: minh chè là chè ngon, vị ngọt đắng,
tính hơi hàn. Tác dụng: nhuận tràng, trừ nhiệt, khu phong; sáng mắt; nhẹ đầu; hạ

đờm; trị lỵ; tiêu thức ăn.
Theo Trung Y (Đại học Đông y Hồ Nam): chữa viêm phế quản mãn tính, ho
lâu không dứt, nôn ra dãi dớt. [36]
1.3.2.2. Y dƣợc học và hóa sinh học hiện đại
Nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước và ngoài nước
như Nhật Bản, Trung Quốc, Mỹ, Pháp, Úc... đã chứng minh tác dụng của chè
xanh như:
- Làm cho đầu óc minh mẫn (cho cả người già và người trẻ): các hợp chất thơm và
theanin có tác dụng giảm stress, chống dị ứng, giúp não thư giãn. Caffein dưới dạng
hợp chất tanat là cho tinh thần sảng khoái, tăng hoạt động của tim, giảm mệt nhọc
(khác với caffein tự do của cà phê, cafein tanat của chè không cản trở hấp thu canxi
vào cơ thể).
- Phòng chống bệnh tim mạch: giảm lượng cholesterol xấu, tăng độ đàn hồi của cơ
tim, chống xơ cứng mạch máu, tăng độ bền thành mạch, giảm các bệnh tim mạch,
phòng chống đột quỵ.
- Ngăn chặn tổn thương não ở người đột quỵ: gallotanin trong chè xanh có tác dụng
ngăn chặn quá trình tự hoại của tế bào não và tổn thương ở não sau khi đột quỵ.
- Giảm nguy cơ mắc một số bệnh ung thư: các polyphenol của chè tiêu diệt các gốc
tự do (mạnh gấp trăm lần vitamin C, vitamin E) nguyên nhân làm tổn hại các ADN,
kiềm chế các thụ thể arylhydrocarbone (chất kích thích quá trình phát triển ung thư)
EGCG ức chế sự tăng trưởng khối u và sự di căn các tế bào ung thư trong cơ thể.
Hiệu quả nhiều nhất với ung thư phổi, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư kết chèng,
trực chèng, ung thư tuyến mật. Giảm nguy cơ sỏi mật (nhất là nước chè tươi).
- Bảo vệ vi khuẩn có ích trong ruột, ngăn cản các vi khuẩn, virut gây
bệnh: nước chè xanh bảo vệ các vi khuẩn có ích ở ruột như acidophylus chống rối
loạn tiêu hóa; ngăn cản sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh như kiết lỵ, thương
hàn. Uống nước chè giúp cơ thể sản sinh interferon chống lại sự phát triển của virut
như: virut gây viêm gan, virut cúm, virut gây mụn rộp Herpes, HIV, virut gây viêm

24