Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dung dịch bạc nitrat (agno3) bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá nha đam

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA
*******

NGUYỄN THỊ NGỌC TRÂM
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ
DUNG DỊCH BẠC NITRAT BẰNG TÁC NHÂN KHỬ
DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ NHA ĐAM

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN SƯ PHẠM

Người hướng dẫn

: PGS.TS Lê Tự Hải

Đà Nẵng - 2014


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HOÁ
---------

NGUYỄN THỊ NGỌC TRÂM

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ
DUNG DỊCH BẠC NITRAT BẰNG TÁC NHÂN KHỬ
DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ NHA ĐAM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN SƯ PHẠM

Giáo viên hướng dẫn

: PGS. TS. LÊ TỰ HẢI

Đà Nẵng – 2014


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM

Độc lập – Tự do – hạnh phúc

KHOA HOÁ

----------------

--------

NHIỆM VỤ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : NGUYỄN THỊ NGỌC TRÂM
Lớp

: 10SHH

1. Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dung dịch AgNO3 bằng tác nhân

khử dịch chiết nƣớc lá nha đam
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị: nha đam, cốc thuỷ tinh, bình định mức, bình

cầu, bình tam giác,…..
3. Nội dung nghiên cứu: nghiên cứu quá trình tổng hợp nano bạc từ dung dịch

AgNO3 và dịch chiết lá nha đam
4. Giáo viên hƣớng dẫn

: PGS.TS Lê Tự Hải

5. Ngày giao đề tài

: 15/7/2013

6. Ngày hoàn thành

: 15/4/2014

Chủ nhiệm khoa

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Lê Tự Hải

PGS.TS Lê Tự Hải

Sinh viên hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày……. tháng 5 năm 2014

Kết quả điểm đánh giá:……..
Đà Nẵng, ngày…..tháng….năm 2014
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình hồn thành khố luận tốt nghiệp, tôi đã nhận đƣợc sự giúp
đỡ, hỗ trợ và tạo điều kiện tìm tài liệu, hố chất, dụng cụ của rất nhiều thầy cô và
các anh chị. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong khoa Hố, đặc biệt là sự
hƣớng dẫn tận tình của PGS.TS Lê Tự Hải, cơ Võ Thị Kiều Oanh – Phịng thí
nghiệm Hoá Lý, anh Phan Tiến Nhuận – Học viên Cao học đã giúp đỡ tơi hồn
thành khố luận tốt nghiệp này.
Đà Nẵng, ngày 10/4/2014
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Ngọc Trâm


MỤC LỤC
1.

do chọn đề tài ..................................................................................................... 1

2.

ục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 1

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 2
3.1. Đối tƣợng ............................................................................................................ 2
3.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 2

4. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................ 2
4.1. Qui trình thực nghiệm ......................................................................................... 3
4.2. Nghiên cứu lý thuyết ........................................................................................... 3
4.3. Nghiên cứu thực nghiệm ..................................................................................... 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................... 4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ...................................................................................... 5
1.1. Giới thiệu về công nghệ nano………………………………………...………...5
1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano……………………………….5
1.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano ................................................................ 5
1.1.3. Vật liệu nano .................................................................................................... 6
1.1.4. Khái quát về hạt nano kim loại ........................................................................ 7
1.1.5. Các phƣơng pháp tổng hợp hạt nano kim loại ................................................. 7
1.1.6. Ứng dụng của công nghệ nano ......................................................................... 8
1.2.Nanobạc………………………………………………………………..………11
1.2.1.Giới thiệu về nano bạc……………………………………………………….11
1.2.2.Tính chất của nano bạc……………………………………………………….11
1.2.3.Đặc tính kháng khuẩn của nano bạc………………………………………….12
1.2.4.Các phƣơng pháp chế tạo nano bạc…………………………………………..13
1.2.5. Ứng dụng của nano bạc…………………..………………………...……….15
1.3.Giới thiệu về cây nha đam..................................................................................19
1.3.1. Nguồn gốc…………………………………………………………………...19
1.3.2. Đặc điểm và phân loại……………………………………………………….19
1.3.3. Phân bố và điều kiện sống…………………………………………………..19
1.3.4.Các ứng dụng của cây nha đam.......................................................................20


1.3.5. Trồng trọt và thu hoạch………………………………………………….....22
1.3.6. Thành phần hóa học………………………………………………………..22
CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM…………………………………………………...25
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất…………………………………………….25

2.1.1. Nguyên liệu………………………………………………………………….25
2.1.2. Dụng cụ và hóa chất…………………………………………………………25
2.2. Xác định các thơng số hóa lý………………………………………………….26
2.2.1. Xác định độ ẩm……………………………………………………………...26
2.2.2. Xác định hàm lƣợng tro…………………………………………………......26
2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chiết lá nha đam.........................27
2.3.1. Khảo sát thời gian chƣng ninh……………………………………………..27
2.3.2. Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng………………………………………………………27
2.4. Định danh thành phần hóa học nhóm chất trong dịch chiết lá nha
đam………………………………………………………………………………....28
2.4.1. Xác định định tính các nhóm hợp chất trong lá nha đam………………….28
2.4.2. Đo phổ hồng ngoại (IR)..................................................................................29
2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo nano bạc…………………..30
2.5.1. Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết.....................................................................30
2.5.2. Khảo sát pH môi trƣờng tạo nano bạc.............................................................30
2.5.3. Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc………………………………………….….30
2.5.4. Khảo sát nồng độ dung dịch AgNO3………………………………..…….....30
2.6. Phƣơng pháp nghiên cứu hạt nano bạc………………………………………..31
2.6.1. Phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS)……………………………………………..31
2.6.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)…………………………………….31
2.6.3. Phổ tán sắc năng lƣợng tia X (EDX)………………………………………..32
2.6.4. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)………………………………………………......33
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………..34
3.1. Kết quả xác định các thơng số hóa lý………………………………………….34
3.1.1. Xác định độ ẩm……………………………………………………………...34
3.1.2. Xác định hàm lƣợng tro……………………………………………………..35


3.2. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chiết lá nha đam………36
3.2.1. Khảo sát thời gian chƣng ninh……………………………………………...36

3.2.2. Khảo sát tỉ lệ rắn / lỏng………………………………………….……....….36
3.3. Kết quả định danh thành phần hóa học nhóm chất trong dịch chiết lá nha
đam……………………………………………………………………..…………..37
3.3.1. Xác định định tính các nhóm hợp chất trong lá nha đam………………….38
3.3.2. Đo phổ hồng ngoại (IR)………………………………………………..…....39
3.4. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo nano bạc…………..40
3.4.1. Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết lá nha đam…………………………..…...41
3.4.2. Khảo sát pH môi trƣờng tạo nano bạc………………………………...…...42
3.4.3. Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc……………………………………………..44
3.4.4. Khảo sát nồng độ dung dịch bạc nitrat …………………...............................46
3.5. Kết quả khảo sát đặc tính của hạt nano bạc…………………………………...47
3.5.1. Kết quả phân tích TEM của hạt nano bạc…………………………………..,47
3.5.2. Kết quả phân tích EDX của hạt nano bạc……………………………….…..48
3.5.3. Kết quả phân tích XRD mẫu nano bạc……………………………………49
KẾT LUẬN…………………………………………….…………………………..51
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………….52


DANH MỤC CÁC BẢNG
SỐ

TÊN BẢNG

TRANG

Bảng 1.1

Thành phần hóa học của nha đam

23

Bảng 2.1

Danh sách các loại hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

25

Bảng 3.1

Kết quả khảo sát thời gian chiết

35

Bảng 3.2

Kết quả khảo sát tỉ lệ rắn –lỏng

36

Bảng 3.3

Kết quả khảo sát tỉ lệ dịch chiết / dung dịch AgNO3

40

Bảng 3.4

Kết quả khảo sát pH môi trƣờng

42

Bảng 3.5

Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc

44

Bảng 3.6

Khảo sát nồng độ dung dịch AgNO3

45


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
TÊN HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

SỐ
Hình 1.1
Hình 1.2

Hạt nano vàng sử dụng trong truyền dẫn thuốc
Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc bằng cách tƣơng tác với
màng protein

TRANG
9
13

Hình 1.3.

Bình sữa chứa nano bạc

16

Hình 1.4

Khăn ƣớt chứa nano bạc

16

Hình 1.5

Khẩu trang nano bạc

16

Hình 1.6

Sơn nano

17

Hình 1.7

Máy lọc nƣớc

17

Hình 1.8

Chế phẩm xử lý mơi trƣờng ni thủy sản

18

Hình 1.9

Cây nha đam

19

Hình 1.10

Nƣớc hoa và các loại ống tuýp kem từ nha đam

21

Hình 1.11

Thạch nƣớc nha đam

22

Hình 1.12
Hình 2.1
Hình 3.1

Hình 3.2

á nha đam cắt ngang

Ảnh UV-Vis của các hạt nano bạc
Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng thời gian chiết đến quá trình
tạo nano bạc
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc tỉ lệ rắn / lỏng đến quá
trình tạo nano bạc

23
31
35

37

Hình 3.3

Mẫu dịch chiết lá nha đam thu đƣợc ở điều kiện tối ƣu

38

Hình 3.4

Phổ IR của dịch chiết lá nha đam

39

Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7

Hình 3.8

Phổ UV-Vis mẫu nano bạc khảo sát tỉ lệ dịch chiết / dung
dịch AgNO3
Phổ UV-Vis mẫu nano bạc khảo sát giá trị pH mơi trƣờng
Sự thay đổi màu sắc trong q trình tạo nano bạc với sự
biến thiên pH môi trƣờng
Phổ UV-Vis mẫu nano bạc khi khảo sát nhiệt độ tạo nano
bạc

41
42
43

44


Hình 3.9

Sự thay đổi màu sắc của nano bạc với sự biến thiên nhiệt
độ

45

Hình 3.10

Phổ UV-Vis mẫu nano bạc khi khảo sát nồng độ AgNO3

46

Hình 3.11

Ảnh TEM mẫu nano bạc

47

Hình 3.12

Kết quả đo EDX của mẫu nano bạc

47

Hình 3.13

Giản đồ XRD của mẫu nano bạc

48




1

MỞ Đ U
1. L

o họn đ tài
Ngày nay, công nghệ nano đƣợc xem là lĩnh vực công nghệ mới. Ngành khoa

học này phát triển một cách mạnh m , và trở thành đề tài nghiên cứu của các nhà
khoa học. Việc chế tạo hạt nano c k ch thƣớc theo yêu cầu và đƣa vào ứng dụng
trong đời sống là mục tiêu của nhiều cơng trình nghiên cứu. Các hạt nano kim loại

c tính chất đặc biệt so với trạng thái khối nhƣ tính kháng khuẩn, cảm biến sinh
học, tính dẫn nhiệt, dẫn điện. Nhìn chung, các hạt nano kim loại tổng hợp đƣợc
thƣờng c k ch thƣớc dao động từ 1 đến 100 nm, có tính ổn định và khả năng phân
tán đều trong dung môi hữu cơ. Trong các hạt nano kim loại thì hạt nano bạc đã và
đang đƣợc ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y tế, mơi trƣờng do hạt nano bạc có tính
kháng khuẩn rất cao, có khả năng xúc tác cho các phản ứng sinh h a, không độc,
không gây dị ứng da đối với cơ thể con ngƣời. Ở k ch thƣớc nano, hoạt t nh sát
khuẩn của bạc tăng lên khoảng 50000 lần so với bạc ở dạng khối. Ch nh vì vậy mà
nano bạc đã đƣợc ứng dụng trong rất nhiều sản phẩm nhƣ: tẩm trên băng cứu
thƣơng, phủ lên các loại sợi vải, sử dụng để khử trùng nƣớc, các đồ dùng cho trẻ
em.....[3, 4].
C nhiều cách để tổng hợp hạt nano bạc, tuy nhiên tôi quyết định chọn
phƣơng pháp điều chế nano bạc bằng cách sử dụng nguồn nguyên liệu từ thực vật,
c sẵn trong tự nhiên, đ là cây nha đam (lô hội). Đây là phƣơng pháp rẻ tiền và dễ
thực hiện.
Nha đam c tên gốc tiếng Anh là Aloe Vera, thuộc họ Lillaceae (họ hành tỏi),
c nguồn gốc từ Bắc Phi. Từ xƣa, con ngƣời đã biết sử dụng nha đam để làm đ p,
chữa bệnh. Cho đến tận ngày hôm nay con ngƣời đã chứng minh và khẳng định
đƣợc vai trò của cây nha đam trong cuộc sống, điển hình là trong lĩnh vực thực
phẩm, dƣợc phẩm và mỹ phẩm [15]. Đ là lý do mà tôi chọn đề tài “Nghiên cứu
tổng hợp nano bạc từ dung dịch AgNO3 bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá
nha đam”.
1. Mụ tiêu nghiên ứu
- Nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc bằng tác nhân khử là dịch chiết nƣớc lá


2

nha đam (lô hội).
- Nghiên cứu, khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp nano

bạc.
- Nghiên cứu, khảo sát cấu trúc của hạt nano bạc tổng hợp đƣợc bằng phân
tích quang phổ UV-Vis, chụp TEM, chụp EDX, chụp XRD.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên ứu
3.1. Đối tượng
- Hạt nano bạc tổng hợp đƣợc từ dung dịch AgNO3 bằng tác nhân khử dịch chiết
nƣớc lá nha đam.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Phịng thí nghiệm
4. Phư ng pháp nghiên ứu
4.1. Qui trình thực nghiệm


3

Lá nha đam
Rửa sạch

Cắt nhỏ

Lá nha đam cắt nhỏ
Cân m (g)

V (ml) nƣớc cất

Cho hỗn hợp trên vào
Trộn đều, đun sôi

nh

u

Sau đ lọc qua
giấy lọc

Dịch chiết lá nha đam
Dịch chiết lá nha đam

Dung dịch AgNO3 (1mM)

Dung dịch sau khi trộn
Điều chỉnh pH
Dung dịch sau khi
đi u chỉnh pH
Ủ ở t0C
Dung dịch sau khi ủ
chứa hạt nano bạc

Chụp phổ

Chụp

Chụp

Chụp

UV- Vis

TEM

EDX

XRD

4.2. Nghiên cứu lý thuyết
4.2.1. Nghiên cứu tổng hợp lý thuyết: nghiên cứu cơ sở khoa học của đề tài
4.2.2. Nghiên cứu giáo trình và tài liệu liên quan đến đề tài
4.3. Nghiên cứu thực nghiệm


4

4.3.1. Tổng hợp nano bạc và khảo sát UV-vis
4.3.2. Xác định các thơng số hóa lý của hạt nano bạc như TEM, EDX, XRD
4.3.3. Đánh giá khả năng kháng khuẩn
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đ tài
- Nghiên cứu này giúp hiểu biết rõ hơn về phƣơng pháp điều chế hạt nano bạc
bằng phƣơng pháp hóa học, lành tính, ít độc hại.
- Tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn, rất nhiều ở nƣớc ta là lá nha đam để tổng
hợp hạt nano bạc.


5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu v công nghệ nano
1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano
Thuật ngữ “công nghệ nano” đƣợc biết đến từ những năm 70 của thế kỉ XX.
Có rất nhiều cách để định nghĩa công nghệ nano.
Theo giáo sƣ Norio Taniguchi của Đại học Khoa học Tokyo, công nghệ nano

đƣợc định nghĩa nhƣ sau: “Cơng nghệ nano bao gồm các q trình của phân tách,
làm bền và biến dạng của vật liệu bằng một nguyên tử hoặc phân tử” [1, 4].
Một cách khác công nghệ nano đƣợc định nghĩa nhƣ sau: “Công nghệ nano
là ngành công nghệ liên quan đến việc chế tạo thiết kế, phân tích cấu trúc và ứng
dụng các cấu trúc, thiết bị, hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, k ch thƣớc trên
cấp độ nanomet (nm, 1 nm = 10-9 m)”. Ở k ch thƣớc nano, vật liệu s có những tính
năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống khơng c đƣợc đ là do sự thu nhỏ kích
thƣớc và việc tăng diện tích mặt ngồi [3, 9].
Cơng nghệ nano là một khoa học liên ngành, là sự kết tinh của nhiều thành
tựu khoa học trên nhiều lĩnh vực khác nhau (bao gồm toán học, vật lý, hoá học, y sinh học…) và là một ngành cơng nghệ có nhiều tiềm năng.
Ý tƣởng cơ bản về công nghệ nano đƣợc đƣa ra bởi nhà vật lý học ngƣời 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. Nhƣng thuật ngữ
“công nghệ nano” mới bắt đầu đƣợc sử dụng vào năm 1974 do Nario Taniguchi một
nhà nghiên cứu tại trƣờng đại học Tokyo sử dụng để đề cập khả năng chế tạo cấu
trúc vi hình của mạch vi điện tử [10].
1.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano [11]
Công nghệ nano dựa trên ba cơ sở khoa học chính:
+ Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử: Khác với vật liệu
khối, khi ở k ch thƣớc nano thì các tính chất lƣợng tử của hạt kim loại đƣợc thể hiện
rất rõ ràng.
+ Hiệu ứng bề mặt: Khi vật liệu c k ch thƣớc nm, các số nguyên tử nằm
trên bề mặt s chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số ngun tử. Chính vì vậy, hiệu ứng


6

bề mặt làm cho tính chất của vật liệu c k ch thƣớc nanomet (nm) khác biệt so với
vật liệu ở dạng khối.
+ Kích thước tới hạn: K ch thƣớc tới hạn là k ch thƣớc mà ở đ vật giữ

ngun các tính chất về vật lý, hóa học khi ở dạng khối. Nếu k ch thƣớc vật liệu mà
nhỏ hơn k ch thƣớc này thì tính chất của nó hồn tồn bị thay đổi. Nếu ta giảm kích
thƣớc của vật liệu đến kích cỡ nhỏ hơn bƣớc sóng của vùng ánh sáng thấy đƣợc
(400 - 700 nm), theo Mie hiện tƣợng "cộng hƣởng plasmon bề mặt" xảy ra và ánh
sáng quan sát đƣợc s thay đổi phụ thuộc vào bƣớc sóng ánh sáng xảy ra hiện tƣợng
cộng hƣởng. Mỗi vật liệu đều có những k ch thƣớc tới hạn khác nhau và bản thân
trong một vật liệu cũng c nhiều k ch thƣớc tới hạn ứng với các tính chất khác nhau
của chúng.
Chính nhờ những tính chất đặc biệt của vật liệu ở k ch thƣớc tới hạn nên
công nghệ nano c ý nghĩa quan trọng và thu hút đƣợc sự chú ý của các nhà nghiên
cứu khoa học.
1.1.3. Vật liệu nano [8, 10]
1.1.3.1. Khái niệm
Vật liệu nano là loại vật liệu mà trong cấu trúc của các thành phần cấu tạo
nên nó có ít nhất một chiều ở k ch thƣớc nanomet. Ở k ch thƣớc này, vật liệu có
những t nh năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không c đƣợc nhờ vào sự thu
nhỏ k ch thƣớc và tăng diện tích mặt ngồi vật liệu.Vật liệu nano là đối tƣợng của
công nghệ nano, k ch thƣớc của vật liệu nano đƣợc trải rộng.
1.1.3.2. Các loại vật liệu nano [8]
Về trạng thái, vật liệu nano có thể ở các dạng: rắn, lỏng, hoặc khí. Về hình
dạng, vật liệu nano có thể chia thành các loại:
- Vật liệu nano ba chiều (cả ba chiều có kích cỡ nanomet hay cịn gọi là vật
liệu nano khơng chiều) nhƣ đám nano, dung dịch keo nano, hạt nano…
- Vật liệu nano hai chiều là vật liệu có hai chiều là k ch thƣớc nanomet. Ví
dụ nhƣ màng mỏng.
- Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đ chỉ có một chiều là k ch thƣớc
nanomet. Ví dụ nhƣ dây nano, ống nano,…


7

- Vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposit trong đ chỉ có một phần của
vật liệu c k ch thƣớc nano hoặc cấu trúc của nó có nano khơng chiều, một chiều và
hai chiều đan xen nhƣ Ag/silica...
1.1.4. Khái quát về hạt nano kim loại
1.1.4.1. Khái niệm
Hạt nano (nanoparticles) kim loại là các hạt kim loại có kích thƣớc dao động
từ 1nm đến 100nm.
1.1.4.2. Phân loại hạt nano [8]
+ Hạt nano vô cơ: Các hạt vô cơ cấu trúc nano c k ch thƣớc, hình dạng và
lỗ xốp khác nhau đƣợc tạo ra từ kim loại, oxit kim loại. Đặc điểm nổi bật nhất của
các hạt nano vô cơ là khả năng dễ chế tạo và tính ứng dụng cao.
+ Hạt nano polyme: Các hạt nano polymer đƣợc hình thành từ quá trình cắt
đứt và phân hủy mạch polyme dạng dài về dạng k ch thƣớc nano. Ứng dụng chủ yếu
của các polyme nano là làm chất nền cho quá trình dẫn truyền thuốc.
+ Nanotube: Nanotube đƣợc xem nhƣ là các tấm tự gắn kết, xuất phát từ các
nguyên tử đƣợc sắp xếp trong các ống (tube). Hiện nay trong lĩnh vực thuốc và y tế,
nhiều nhà khoa học đang nghiên cứu khả năng ứng dụng nanotube trong quá trình
dẫn truyền thuốc.
+ Tinh thể nano (nanocrystals): Tinh thể nano là sự kết hợp các phân tử lại
để hình thành tinh thể c k ch thƣớc nano. Các tinh thể nano đƣợc ứng dụng rộng
rãi trong ngành vật liệu, kỹ thuật hóa học nhƣ các chấm lƣợng tử (quantum dot)
trong hình ảnh sinh học
+ Hạt nano rắn lipid (solid liqid nanoparticles): Các hạt lipid rắn là những
lipid - nền tảng cấu thành từ những chất dẫn truyền thuốc dạng keo. Ƣu điểm của
các hạt nano lipid dạng rắn này là chúng c độ ổn định cao hơn so với liposome
trong hệ thống sinh học. Ứng dụng chính của hạt nano rắn dạng lipid đƣợc dùng để
dẫn truyền thuốc, hoặc làm làm chất mang cho các thuốc đắp tại chỗ.
1.1.5. Các phương pháp tổng hợp hạt nano kim loại [11, 12]
C hai phƣơng pháp cơ bản để tổng hợp vật liệu nano là phƣơng pháp đi từ

dƣới lên và phƣơng pháp đi từ trên xuống.


8

1.1.5.1. Phương pháp đi từ trên xuống (top-down)
Phƣơng pháp đi từ trên xuống là phƣơng pháp dùng kỹ thuật nghiền hoặc
biến dạng để biến các vật liệu đến k ch thƣớc nano.
Phƣơng pháp này đơn giản, rẻ tiền nhƣng hiệu quả, có thể chế tạo đƣợc một
lƣợng lớn vật liệu. Tuy nhiên t nh đồng nhất của vật liệu không cao và do vậy
phƣơng pháp đi từ trên xuống t đƣợc dùng để điều chế vật liệu nano so với phƣơng
pháp đi từ dƣới lên.
1.1.5.2. Phương pháp đi từ dưới lên (bottom-up)
Đây là phƣơng pháp khá phổ biến hiện nay để chế tạo hạt nano kim loại. Các
hạt nano kim loại đƣợc hình thành từ các nguyên tử hay ion, các nguyên tử hay ion
này đƣợc xử lý bởi các tác nhân nhƣ vật lý, hóa học s kết hợp với nhau tạo các hạt
kim loại có k ch thƣớc nanomet. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là tổng hợp đƣợc
vật liệu nano với k ch thƣớc nhỏ, đồng đều. Nó có thể là phƣơng pháp vật lý, hố
học hoặc kết hợp cả hai phƣơng pháp.
1.1.6. Ứng dụng của công nghệ nano [12]
Công nghệ nano là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao trong thời
gian gần đây. Điều đ đƣợc thể hiện bằng số cơng trình khoa học, số bằng phát
minh sáng chế, số công ty c liên quan đến khoa học. Sản phẩm từ vật liệu nano có
nhiều ƣu việt, trong đ c hai ƣu việt ch nh đ là:
- Vì k ch thƣớc nano rất nhỏ do đ tiêu tốn ít vật liệu, t năng lƣợng, ít gây ô
nhiễm môi trƣờng và giá thành giảm.
- Sản phẩm cơng nghệ nano có nhiều t nh năng mới, khơng thể thay thế bằng
các vật liệu khác.
Vì vậy cơng nghệ nano đã nhanh ch ng thâm nhập các ngành công nghiệp và
mọi lĩnh vực đời sống, các ứng dụng điển hình nhƣ:

1.1.6.1. Cơng nghệ nano với vấn đề sức khoẻ và y tế
Với công nghệ nano, con ngƣời đã chế tạo đƣợc các thiết bị siêu nhỏ và đủ
“thông minh” để đƣa thuốc đến đúng địa chỉ cần thiết trong cơ thể, hay có thể can
thiệp lên các tổ chức tế bào trong cơ thể để có thể đảm bảo thuốc không ảnh hƣởng
đến những tế bào khoẻ mạnh gây tác dụng phụ nguy hiểm.


9

Một lĩnh vực mới của công nghệ nano đang đƣợc phát triển là chế tạo các vật
liệu nano có tính chất mô phỏng sinh học, từ đ c thể thay thế, sửa chữa đƣợc các
mô hỏng trong cơ thể con ngƣời. Hạt nano vàng đƣợc dùng để truyền dẫn thuốc
đƣợc mơ tả ở hình 1.1

Hình 1.1. Hạt nano vàng sử dụng trong truyền dẫn thuốc
1.1.6.2. Công nghệ nano với vấn đề năng lượng và môi trường
Để giải quyết vấn đề năng lƣợng các loại pin mặt trời với hiệu suất cao, giá
thành giảm nhằm tiết kiệm năng lƣợng đã xuất hiện.
Các chất làm sạch môi trƣờng cũng đang là vấn đề đƣợc quan tâm. Các loại
hạt nano hoạt tính cao có thể hấp thụ hoặc vận chuyển chất gây ơ nhiễm thành dạng
keo huyền phù hoặc sol khí. Các hạt này cũng c thể tham gia vào các quá trình hố
học phức tạp trong khí quyển hoặc trong đất mà ta có thể lựa chọn để khắc phục
hoặc làm giảm nh các thảm họa ô nhiễm môi trƣờng.
1.1.6.3. Công nghệ nano với công nghệ thông tin
Sự ra đời của máy t nh điện tử đã mở ra cuộc cách mạng khoa học công nghệ
thông tin với những bƣớc phát triển đột phá trong những thập niên cuối thế kỉ XX
cho đến nay. Tuy nhiên, các linh kiện máy tính sử dụng công nghệ này đã tiệm cận
giới hạn lý thuyết và tiếp tục phát triển, chúng trở nên quá đắt đỏ. Nếu khơng tìm ra
đƣợc biện pháp thay thế hữu hiệu các linh kiện cũ này thì s khơng thể đáp ứng
đƣợc nhu cầu của bộ nhớ ngày càng lớn theo tốc độ phát triển rất nhanh của công

10

nghệ thông tin. Từ đây công nghệ nano ra đời, đã đƣa ra một giải pháp tuyệt vời cho
bài toán h c búa này. Đ ch nh là chấm lƣợng tử. Chấm lƣợng tử là một hạt (bán
dẫn, kim loại, polyme) có bán kính cỡ vài nanomét. Ngƣời ta đã nghiên cứu và chế
tạo đƣợc các chip máy tính với các chấm lƣợng tử gọi là chip nano c độ tích hợp
rất cao, triển vọng cho phép tăng dung lƣợng bộ nhớ của máy t nh đến mức có thể
chứa thông tin từ tất cả các thƣ viện trên thế giới trong thiết bị nhỏ nhƣ một viên
đƣờng.
1.1.6.4. Công nghệ nano trong cơ khí, vật liệu
Cơng nghệ nano hiện nay tập trung nghiên cứu mạnh trong lĩnh vực vật liệu.
Việc tìm ra những vật liệu mới với t nh năng cơ – lí - hố đặc biệt để ứng dụng
trong cơ kh , xây dựng đang là lĩnh vực nghiên cứu mạnh nhất trong ngành khoa
học này.
Các ống nanocacbon là loại vật liệu nano có rất nhiều ứng dụng quý. Do cấu
trúc đặc biệt, nên các ống nanocacbon vô cùng bền vững, c độ bền cơ học gấp 10
lần thép và có tính bền nhiệt rất cao. Chúng đƣợc dùng vào làm nguyên liệu sản
xuất cho xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ…
Các nhà khoa học Mỹ cũng đang chế tạo ra các phịng thí nghiệm siêu nhỏ có
thể nằm gọn trong lịng bàn tay nhờ cơng nghệ nano. Những phịng thí nghiệm này
có thể cho ngay kết quả phân tích ở nơi ủ bệnh.
Đặc biệt, cơng nghệ nano trong tƣơng lai còn c thể cho phép tạo ra những
vật liệu gần giống với vật liệu trong cơ thể con ngƣời nhằm thay thế những phần cơ
thể bị hỏng của con ngƣời.

1.1.6.5. Cơng nghệ nano với an ninh quốc phịng
Cơng nghệ nano cũng đ ng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực an ninh quốc
phòng. Những thiết bị kỹ thuật siêu nhỏ có thể trở thành vũ kh nguy hiểm hơn cả

bom nguyên tử. Với một “đội quân” nhỏ bé khơng thể phát hiện bằng mắt thƣờng
và có khả năng tự nhân bản, rơbơt siêu nhỏ có thể tiêu diệt đƣợc kẻ thù chỉ trong
chớp nhoáng. Đây cũng là một vấn đề hết sức thận trọng trong việc nghiên cứu, ứng
dụng công nghệ nano.


11

Ngồi những ứng dụng cơ bản trên, cơng nghệ nano cịn có nhiều ứng dụng
quan trọng trong nhiều ngành nghề khác nhau nhƣ thực phẩm, nông nghiệp,… Trên
cơ sở khoa học và thực tiễn đã thu đƣợc, ta có thể thấy rằng công nghệ nano s tạo
nên một cuộc cách mạng chƣa từng có trong khoa học và đời sống.
1.2. Nano bạc
1.2.1. Giới thiệu về nano bạc [8]
Hạt nano bạc là các hạt bạc c k ch thƣớc dao động từ 1 đến 100nm. Do có
diện tích bề mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các
vật liệu khối do khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơn.
Các hạt nano bạc có hiện tƣợng cộng hƣởng Plasmon bề mặt. Hiện tƣợng này
tạo nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc với
các màu sắc phụ thuộc vào nồng độ và k ch thƣớc hạt nano.
1.2.2. Tính chất của nano bạc [8, 12]
1.2.2.1. Đặc tính chung
- Có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với vật liệu khối do khả năng giải
phóng ion Ag+ nhiều hơn nhờ có diện tích bề mặt lớn.
- Các hạt nano bạc có hiện tƣợng cộng hƣởng Plasmon bề mặt. Hiện tƣợng
này làm cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc có màu các màu sắc khác
nhau phụ thuộc vào nồng độ và kích thƣớc hạt nano.
- Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ hồng ngoại đi
xa.
- Khơng có hại cho sức khỏe con ngƣời với liều lƣợng cao.

- Có khả năng phân tán ổn định trong các môi trƣờng (dung môi phân cực
nhƣ nƣớc, khơng phân cực nhƣ benzen, toluen).
- Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dƣới tác dụng của ánh sáng và các
tác nhân oxi hóa khử thơng thƣờng.
- Ổn định ở nhiệt độ cao.
1.2.2.2. Tính chất quang
Ở kích thƣớc nanomet, các hạt nano kim loại, đặc biệt là các kim loại
quý nhƣ vàng, bạc, đồng, platin có một hiệu ứng đặc biệt đ là “Cộng hƣởng


12

Plasmon bề mặt” (surface plasmon resonance - SPR), làm cho chúng có những
màu sắc khác nhau khi ánh sáng truyền qua.
1.2.2.3. Tính chất từ
Ở trạng thái khối, bạc có tính nghịch từ do sự bù trừ cặp điện tử. Khi thu
nhỏ kích thƣớc đến kích thƣớc nano thì sự bù trừ trên s khơng tồn diện nữa
và hạt nano bạc có từ tính khá mạnh.
1.2.2.4. Tính chất điện
Bạc là một trong những kim loại dẫn điện tốt nhất. Khi kích thƣớc của
hạt giảm dần về kích cỡ nanomet, hiệu ứng lƣợng tử do giam hãm làm rời rạc
hóa cấu trúc vùng năng lƣợng. Hệ quả của quá trình lƣợng tử hóa này đối với
hạt nano bạc là xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng chắn Coulomb (Coulomb
Blockade) làm cho đƣờng I - U bị nhảy bậc, với giá trị mỗi bậc sai khác nhau
một lƣợng e/2C đối với U và e/RC đối với I, trong đ e là điện tích của điện tử, C
và R là điện dung và điện trở kháng nối hạt nano với điện cực.
1.2.2.5. Tính chất nhiệt
Nhiệt độ nóng chảy của bạc ngun chất ở dạng khối là khá lớn. Khi
kích thƣớc bạc giảm xuống cỡ nanomet thì nhiệt độ nóng chảy của bạc giảm
xuống thấp hơn (xấp xỉ vài trăm độ C).

1.2.3. Đặc tính kháng khuẩn của nano bạc [8]
Bạc và hợp chất của bạc có tính kháng khuẩn mạnh với các chủng vi khuẩn,
virus, tảo và nấm. Từ xƣa, con ngƣời đã biết sử dụng bạc để khử độc trong thực
phẩm. Tuy nhiên, khác với các kim loại nặng khác (chì, thủy ngân…) bạc không
thể hiện t nh độc với con ngƣời.
Những năm gần đây, do hiện tƣợng các chủng vi sinh ngày càng trở nên
kháng thuốc, con ngƣời ta bắt đầu quan tâm hơn đến việc ứng dụng khả năng diệt
khuẩn của bạc, đặc biệt là dƣới dạng hạt c k ch thƣớc nano.
C

hế diệt khuẩn của nano bạc

Nano bạc c k ch thƣớc từ 1 – 10 nm, ở k ch thƣớc này, nó có khả năng
kháng khuẩn mạnh với các chủng vi khuẩn, đồng thời làm tăng khả năng tác động
và thâm nhập của nano bạc qua lớp màng vi khuẩn. Hơn nữa, diện tích bề mặt của


13

hạt nano lớn hơn rất nhiều so với số hạt của nó nên khả năng tƣơng tác với vi khuẩn
thơng qua việc tiếp xúc bề mặt tăng lên. Hiện nay, chƣa c nghiên cứu nào chứng
minh có sự vận chuyển hạt nano bạc qua màng protein, tuy nhiên đã c dẫn chứng
cho thấy các hạt nano bạc có khả năng di chuyển ra vào tế bào chứng tỏ chúng đã
tƣơng tác với màng protein. Qua nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học đã cho
thấy hiệu quả diệt khuẩn của nano bạc phụ thuộc nhiều vào k ch thƣớc hạt nano.

Hình 1.2. C

hế diệt khuẩn của nano bạc bằng á h tư ng tá với
màng protein

1.2.4. Các phương pháp chế tạo nano bạc [8, 9]
Hiện nay có nhiều phƣơng pháp điều chế nano bạc. Tùy vào mục đ ch sử
dụng mà ngƣời ta cần hạt nano bạc ở k ch thƣớc khác nhau, do đ sử dụng các
phƣơng pháp khác nhau. Nano bạc chủ yếu đƣợc tổng hợp bằng hai phƣơng pháp
chính là phƣơng pháp đi từ dƣới lên và phƣơng pháp đi từ trên xuống.
Bài viết này chỉ đề cập đến một số phƣơng pháp điển hình đƣợc sử dụng
nhiều hiện nay.
1.2.4.1. Phương pháp khử hóa học
Khử hóa học là một phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến để chế tạo nano bạc
theo phƣơng thức từ dƣới lên. Nano bạc chủ yếu đƣợc điều chế bằng phản ứng khử