Mục tiêu chung:
Đề xuất thiết kế, chế tạo thiết bị cảm biến quang sợi có phủ lớp chức năng hóa bề mặt nhằm nâng cao tính chọn lọc đối tượng cần đo (thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, nấm, tác nhân sinh học…) và sử dụng được nhiều lần để ứng dụng kiểm soát sản phẩm thu hoạch trong nông nghiệp công nghệ cao.
Mục tiêu cụ thể:
Chế tạo cảm biến quang sợi dựa trên linh kiện cách tử Bragg trong sợi quang được ăn mòn lớp vỏ (Etched Fiber Bragg grating - e-FBG) có chức năng hóa bề mặt nhằm nâng cao tính chọn lọc đối tượng cần đo để ứng dụng kiểm soát sản phẩm thu hoạch trong nông nghiệp công nghệ cao.

- Về công nghệ: Đề tài đã chế tạo thành công đầu dò cảm biến quang dựa trên cách tử Bragg được ăn mòn lớp vỏ (Etched Fiber Bragg grating - e-FBG) bằng hai phương pháp ăn mòn hóa học và mài mòn cơ học. Đầu dò e-FBG được ghép trong cấu hình laser sợi để tăng độ nhạy của cảm biến. Hệ thiết bị cảm biến quang này có khả năng xác định được nồng độ dung môi pha vào xăng thương phẩm Ron 92 với độ chính xác tương ứng là 0,2% và 0,15% đối với ethanol và methanol, xác định hàm lượng Nitrate trong môi trường nước với nồng độ từ 0–40ppm. Cảm biến được chức năng hóa bề mặt với polymer PMMA có khả năng phát hiện thuốc bảo vệ thực vật Permethrin với nồng độ 3ppm.
- Về khoa học: Đầu dò cảm biến quang e-FBG được chế tạo thành công góp phần quan trọng để đẩy mạnh nghiệ cứu công nghệ chế tạo thiết bị cảm biến quang tử cho kiểm soát môi trường và thực phẩm trong nông nghiệp.
- Về ứng dụng: Hệ thiết bị quang bao gồm đầu dò cảm biến quang e-FBG được tích hợp trong cấu hình laser sợi quang có khả năng ứng dụng thực tế về phát hiện nhanh tại hiện trường dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu hay các tham số sinh-hóa trong sản phẩm nông nghiệp.

Sản phẩm cụ thể giao nộp:

1.    Huy Bui, Thuy Van Nguyen, Thanh Son Pham, Van Hoi Pham and Thanh Binh Pham, High enhancement factor of SERS probe based on silver nano-structures deposited on a silica microsphere by laser-assisted photochemical method, Meas. Sci. Technol. 32, 025109 (6pp), 2021.
2.    Phạm Thanh Bình, Nguyễn Thúy Vân, Trần Thị Châm, Phạm Nam Thắng, Vũ Đức Chính, Bùi Huy và Phạm Văn Hội, Nghiên cứu chế tạo đầu dò cảm biến hóa-sinh trên nền cách tử Bragg quang sợi cấu trúc D-form, Tuyển tập báo cáo của Hội nghị Vật lý Chất rắn và Khoa học Vật liệu Toàn quốc lần thứ 11– SPMS 2019, pp. 403-408, 2019.
3.    Pham Thanh Binh, Bui Huy, Nguyen Thuy Van, Tran Thi Cham, Dang Duc Toan, Do Thuy Chi, Bui Thi Trang, Nguyen Anh Tuan and Pham Van Hoi, Control of the structure and density of silver nanoparticles on an optical fiber core obtained by laser-induced surfactantless photochemical deposition, Tuyển tập báo cáo của Hội nghị Vật lý Chất rắn và Khoa học Vật liệu Toàn quốc lần thứ 11– SPMS 2019, pp. 409-411, 2019.
- Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ): Đầu dò cảm biến e-FBG được chế tạo bằng phương pháp ăn mòn hóa học và mài mòn cơ học có khả năng xác định được một số chất hữu cơ độc hại hòa tan trong nước với nồng độ thấp. Đầu dò cảm biến e-FBG được chức năng bề mặt sử dụng polymer có khả năng phát hiện thuốc bảo vệ thực vật Permethrin với nồng độ 3ppm. Đầu dò cảm biến e-FBG được lưu giữ tại Phòng thí nghiệm- Phòng Vật liệu và Ứng dụng quang sợi, Viện Khoa học vật liệu.

Đầu dò cảm biến e-FBG được chức năng hóa bề mặt có khả năng phát hiện nồng độ thấp của thuốc bảo vệ thực vật Permethrin. Đầu dò e-FBG được ghép trong cấu hình laser vòng sợi quang giúp tăng độ nhạy của cảm biến tạo thành hệ cảm biến quang có khả năng ứng dụng làm cảm biến trong môi trường và thực phẩm trong nông nghiệp.