Làm chủ công nghệ chế tạo hệ nano vàng hình sao
Chủ nhiệm TS. Nguyễn Thành Danh và thiết bị X-ray photoelectron spectroscopy - XPS tại Praha
Nghiên cứu, ứng dụng nano kim loại plasmonic
Những hạt nano kim loại plasmonic như nano vàng (AuNPs), nano bạc (AgNPs)... là hướng nghiên cứu thu hút sự quan tâm ngày càng nhiều của các nhà khoa học bởi tính ứng dụng rộng rãi, đa dạng trong nhiều lĩnh vực như y học, cảm biến, xử lý nước thải và xúc tác. Tại Việt Nam, một số nhóm nghiên cứu đã và đang phát triển cảm biến dựa trên các vật liệu này, tuy nhiên, những nghiên cứu này còn rất khiêm tốn.
Trong đó, hướng nghiên cứu ứng dụng nano vàng hình sao (AuNS) trong cảm biến màu cho các hợp chất iod được quan tâm đặc biệt bởi iod là một thành phần cơ bản trong thực phẩm, sản phẩm công nghiệp, dược phẩm và đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng sinh hóa enzyme trong cơ thể người. Thêm nữa, iod là một chất chỉ thị quan trọng cho ghi nhận mức ô nhiễm phóng xạ trong đất và nước. Vì vậy, việc nghiên cứu phương pháp định lượng iod đặc biệt iod hữu cơ là vấn đề cấp thiết, mang lại nhiều lợi ích và ý nghĩa trong bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có cảm biến so màu để định lượng các iod hữu cơ bởi khả năng tương tác thấp của nhóm iod trong phân tử hữu cơ với AuNS.
Vật liệu nanocomposite lai tạo cơ kim
Vật liệu nanocomposite lai tạo cơ kim (hybrid organometallic nanocomposite) được định nghĩa là sự kết hợp giữa hai thành phần hữu cơ (polymer, phân tử hữu cơ, chất lỏng ion, chất hoạt động bề mặt...) và thành phần chứa kim loại (kim loại, muối...) tồn tại trong kích thước nanomet. Sự kết hợp giữa hai loại vật liệu có thể giúp cải tiến đáng kể các thuộc tính lý hóa chẳng hạn tính chất quang, điện, cơ học... Vật liệu nanocomposite dựa trên kim loại plasmonic có thể được sử dụng cho cảm biến.
Để phát triển công nghệ chế tạo vật liệu nanocomposite lai tạo cơ kim cần có những nghiên cứu chuyên sâu trên cấu trúc vật liệu, cơ chế cảm biến, chế tạo thiết bị... Tuy nhiên, điều kiện nghiên cứu trong nước còn hạn chế như vấn đề đánh giá cơ chế tương tác giữa iod và AuNS trong cảm biến iod còn chưa thực hiện được do thiếu các thiết bị xác định số oxi hóa của nguyên tử Au và iod như XPS. Thêm nữa, mặc dù phương pháp hóa học cho thấy ưu điểm về tính đơn giản của công nghệ, nhưng vẫn tồn tại những nhược điểm như độ tinh khiết, độ bền và khả năng ổn định của vật liệu thấp hơn các phương pháp vật lý. Do đó, sự kết hợp giữa phương pháp hóa học và vật lý đặc biệt ứng dụng công nghệ laser trong chế tạo vật liệu nano là một giải pháp quan trọng để khắc phục nhược điểm này.
Nghiên cứu làm chủ công nghệ
Với mục tiêu học hỏi, nâng cao năng lực nghiên cứu chuyên sâu, đặc biệt sử dụng công nghệ laser trong lĩnh vực chế tạo vật liệu lai tạo cơ kim của đối tác quốc tế, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Thành Danh phối hợp với nhóm nghiên cứu Viện Nghiên cứu Cơ bản Quá trình Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học Séc thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế: “Tổng hợp và ứng dụng tính chất quang, điện của vật liệu nanocomposite lai tạo cơ kim” (mã số: QTCZ01.01/22-23).
Trong khuôn khổ nghiên cứu, các nhà khoa học đã tổng hợp thành công 02 hệ nano lai tạo cơ kim là nano vàng sao từ tween 80 và nanocomposite dựa trên nano bạc từ các polysaccharide, lactose/alginate. Cả hai hệ nanocomposite lần đầu tiên được tổng hợp và ứng dụng cho cảm biến hóa học và xúc tác. Các hệ nanocomposite đã được khảo sát các tính chất lý hóa thông qua các phép phân tích hiện đại. Hệ nano vàng hình sao được ứng dụng trong định lượng iod và iodobenzene thông qua phương pháp thay đổi màu sắc và cường độ hấp thụ trên phổ UV-Vis. Trong khi đó, hệ nano bạc trên các polysaccharide đã được sử dụng để cảm biến ion Fe3+ và ứng dụng hiệu quả xúc tác tốt cho phản ứng chất màu hữu cơ.
TS. Nguyễn Thành Danh cho biết, trong 2 năm thực hiện nhiệm vụ, nhóm nghiên cứu đặc biệt là cán bộ trẻ đã có cơ hội nâng cao hiểu biết và phát triển năng lực nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ laser, ứng dụng màng mỏng cho xúc tác và các phương pháp hiện đại trong lưu trữ năng lượng cũng như nhiều công nghệ mới. Tuy nhiên, các nhà khoa học Việt Nam chưa thể hoàn thiện những nghiên cứu chuyên sâu trên các vật liệu nanocomposite chẳng hạn như cơ chế phản ứng của hệ nano vàng hình sao và iod hữu cơ. Do đó, ông mong muốn tiếp tục nhận được hỗ trợ nhằm phát triển hướng nghiên cứu này trong tương lai.
Một số hình ảnh về hoạt động trao đổi giữa hai nhóm nghiên cứu trong khi thực hiện nhiệm vụ
Tổng hợp: Chu Thị Ngân, Trung tâm Thông tin - Tư liệu
Xử lý tin: Minh Tâm
