Phát triển mô hình vật lý và một số cấu trúc linh kiện quang tử trên hiệu ứng chuyển đổi ngược của ion Er đồng phi tạp với các ion đất hiếm Yb, Tm, Ho trong nền thủy tinh và cấu trúc nano tổ hợp nhằm ứng dụng trong cảm biến quang và nano quang phổ.

- Chế tạo thành công các linh kiện phát xạ ánh sáng kết hợp chuyển đổi ngược dựa trên vi cầu silica pha tạp Erbium có phủ lớp kim loại màng mỏng trên bề mặt, có cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ mạnh để tăng cường phát xạ ánh sáng xanh. Ngưỡng phát xạ ánh sáng màu xanh kết hợp là cực thấp ở mức 60 nW công suất bơm trong vi cầu silica pha tạp Er được phủ Al, nhưng nó suy giảm dần khi oxit hình thành và giảm đáng kể khoảng vài nghìn lần sau một tháng giữ trong không khí. Dựa trên kết quả thí nghiệm, chúng tôi có thể tạo ra ngưỡng phát xạ kết hợp xanh cực thấp bằng vi cầu silica pha tạp Er phủ Al hoạt động trong thời gian dài. Mặt khác, phổ phát xạ ánh sáng xanh từ vi cầu silica pha tạp Er phủ Al bị oxi hóa đã thay đổi từ mode đơn sang mode kép với công suất bơm cao. Hiệu ứng này có thể sử dụng cho trường cảm biến quang học khi chúng ta thao tác với hốc cộng hưởng phủ đa lớp và chỉ số phản xạ vật liệu của các lớp phủ.
- Chế tạo thành công các vi cầu silica pha tạp Er được phủ chấm lượng tử carbon dành cho các linh kiện phát xạ chuyển đổi ngược ánh sáng xanh với độ rộng phổ hẹp. Lớp phủ chấm lượng tử cacbon thể hiện sự tăng cường mạnh mẽ khả năng phát xạ ánh sáng xanh và cường độ phát xạ phụ thuộc vào loại chấm lượng tử cacbon được tổng hợp ở các nhiệt độ phản ứng khác nhau. Ngoài ra, cường độ phát xạ chuyển đổi ngược màu xanh lá cây từ các vi hạt silica pha tạp Er được phủ chấm lượng tử carbon phụ thuộc vào độ dày của các lớp phủ được xác minh qua thời gian của quá trình nhúng. Các kết quả thu được có tiềm năng ứng dụng lớn trong các thiết bị quang tử và kỹ thuật cảm biến quang học sử dụng chấm lượng tử carbon.
- Nhiệm vụ có nội dung nghiên cứu cơ bản là chủ yếu, một số nội dung nghiên cứu chế tạo linh kiện cũng nằm trong khuôn khổ nghiên cứu cơ bản về công nghệ chế tạo và một số tính chất của linh kiện, vì vậy kết quả của nhiệm vụ có ý nghĩa về kiến thức cơ bản trong vật liệu và linh kiện quang tử, tạo nền tảng cho phát triển công nghệ quang tử trong thời gian tới. Ứng dụng kết quả của nhiệm vụ sẽ được các đối tác thỏa thuận nhằm phát triển hơn nữa sự hợp tác tiếp theo. Các kết quả nghiên cứu đạt được về linh kiện quang tử phát xạ chuyển đổi ngược của các ion đất hiếm đồng pha tạp có phủ các vật liệu nano có thể phát triển thành các đề tài, dự án có quy mô lớn hơn sau khi nhiệm vụ hoàn thành.
- Nhiệm vụ đề xuất là tiền đề để tiến tới cộng tác lâu dài với Viện vật lý Stepanov, Viện Hàn lâm khoa học quốc gia Belarus và góp phần đào tạo lực lượng nghiên cứu trẻ trong lĩnh vực nghiên cứu mới này.
- Dựa trên kết quả và kinh nghiệm của đề tài này, chúng tôi có thể cùng nhau nghiên cứu và phát triển các khía cạnh mới của vật liệu quang tử và linh kiện quang tử phát xạ chuyển đổi ngược. Chúng tôi cũng đề xuất cân nhắc việc xây dựng các dự án hợp tác cụ thể để tiếp tục thúc đẩy nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này.

Viện vật lý Stepanov, Viện Hàn lâm khoa học quốc gia Belarus là đối tác truyền thống lâu năm, đã và đang có nhiều hợp tác với Viện Vật lý và Viện Khoa học vật liệu thuộc Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam với kết quả tốt. Quỹ nghiên cứu cơ bản Belarus đã có hơn hai mươi năm hợp tác với các viện nghiên cứu thuộc Viện HLKHCNVN, là đối tác tin cậy để phát triển tình hữu hữu nghị, giao lưu nhân dân và hợp tác trong KHCN giữa Việt nam và Belarus, vì vậy nhiệm vụ này thực hiện thành công sẽ góp phần củng cố mối quan hệ và hợp tác lâu đời giữa hai quốc gia. Hơn nữa, vấn đề KHCN đặt ra trong nhiệm vụ có tính mới và tính độc đáo trong lĩnh vực vật liệu và linh kiện quang tử kiểu mới có ý nghĩa tầm cỡ quốc tế cho cả phía Việt nam và phía Belarus. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, hai bên tiếp tục hợp tác các nghiên cứu tiếp theo về vấn đề chuyển đổi ngược và sẽ phát triển các nhiệm vụ nghiên cứu trong thời gian tới.

*** Sản phẩm cụ thể giao nộp:
- Các bài báo đã công bố (liệt kê):
+ 01 bài báo đăng trên tạp chí quốc tế ISI: Thuy Chi Do, Thuy Van Nguyen, Huy Bui, Thanh Binh Pham, Dmitry Sergeevich Mogilevtsev, Tu Le Tuan & Van Hoi Pham, Light Enhancement of Green Up-Conversion Emission from Er-Doped Silica Microspheres by Carbon Quantum Dot Coatings, J Fluoresc (2023). https://doi.org/10.1007/s10895-023-03420-y.
+ 01 bài báo đăng trên tạp chí scopus: Do Thuy Chi, Nguyen Thuy Van, Vu Duc Chinh, Hoang Thi Hong Cam, Vilaysak Sayyasone, Pham Thanh Binh, Bui Huy, Pham Van Hoi, Efficient and reliable detection of rhodamine B using SERS from silver-decorated photonic crystal silicon nanoscale pores, Vietnam Journal of Science and Technology 61(3), pp 620-630, 2023.
+ 01 báo cáo đăng kỷ yếu hội nghị: Nguyen Thuy Van, Pham Thanh Binh, Bui Huy and Pham Van Hoi, Upconversion Emission from Erbium doped silica microspheres, The 5th International conference on Advanced Materials and Nanotechnology – ICAMN-2022, p.111-115, 2022.
- Đào tạo: hỗ trợ đào tạo 01 Tiến sỹ

Chúng tôi đề nghị tiếp tục và mở rộng hợp tác trong tương lai. Dựa trên kết quả và kinh nghiệm của đề tài này, chúng tôi có thể cùng nhau nghiên cứu và phát triển các khía cạnh mới của vật liệu quang tử và linh kiện quang tử phát xạ chuyển đổi ngược. Chúng tôi cũng đề xuất cân nhắc việc xây dựng các dự án hợp tác cụ thể để tiếp tục thúc đẩy nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này.