Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/chitosan lục sử dụng dòng bức xạ γ khuôn polymer

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG<br /> Synthesis of green CdSe/chitosan quantum dots using<br /> a polymer-assisted γ-radiation route<br /> Tổng hợp<br /> Tổng hợp chấm<br /> chấm lượng<br /> lượng tử<br /> tử CdSe/chitosan<br /> CdSe/chitosan lục<br /> lục sử<br /> sử<br /> dụng dòng<br /> dụng dòng bức<br /> bức xạ<br /> xạ γγ khuôn<br /> khuôn polymer<br /> polymer<br /> Bin Kang, Shu-Quan Chang, Yao-Dong Dai, Da Chen<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> GVHD: TS. Lâm Quang Vinh HVTH: Phan Trung Vĩnh<br />  ABSTRACT/TÓM TẮT<br /> Hệ chứa nước Dòng bức xạ γ<br /> (Aqueous System) (γ-radiation route)<br /> Chấm lượng tử<br /> CdSe phủ Chitosan<br /> (CdSe/CS QDs)<br /> <br /> <br /> Áp suất khí quyển Nhiệt độ phòng<br /> (Ambient Pressure) (Room Temperature)<br /> Peak hấp thu: 460 nm<br /> Phân bố kích thước hẹp Peak phát xạ: 535 nm Lõi CdSe cấu trúc<br /> (Narrow Size Distribution) Zinc Blende<br /> Vỏ chitosan<br /> 535<br /> <br /> 460<br /> <br /> <br /> <br /> QDs<br />  INTRODUCTION/GIỚI THIỆU<br /> Empedocles & Bawendi, 1997<br /> <br /> Goldestein et al., 1992 CdSe: Hiệu suất lượng<br /> Rees & Krauter, 1996; tử phát quang cao; Eg nhỏ Dubertret et al., 2002;<br /> & các t/c quang ↔ điện Larson et al., 2003;<br /> Tính chất duy nhất: Michalet at al., 2005<br /> quang, phát quang, điện,<br /> Đầu dò phát quang<br /> vật lý và hóa học khác<br /> phân tử, phát hiện ung<br /> thư, hình ảnh sinh học<br /> Yu et al.,<br />  Phản ứng rắn Tinh thể Nano 1998<br /> (Solid Reactions) Nhiệt độ cao;<br /> bán dẫn/ Hợp chất độc hại<br />  Phản ứng dd Chấm lượng tử (Toxic Substance)<br /> nước (Aqueous (QDs)<br /> Solution Reactions)<br /> Phương pháp chiếu γ<br /> Các phương pháp (γ-irradiation method)<br />  PP dùng chất ban  KL, hợp kim, oxit KL,<br /> chế tạo CdSe QDs đầu là HCHC kim loại sulfide KL dạng tinh thể nano<br /> (Organometallic Han chế: kích thước lớn,<br /> Precursor Routes) khó tan  Sinh học<br />  INTRODUCTION/GIỚI THIỆU<br /> Trong công trình này:<br /> Chế tạo thành công: CdSe QDs có thể hòa tan<br /> Áp suất k. quyển Nhiệt độ phòng Hệ chứa nước Dòng bức xạ γ<br /> (Ambient Pres.) (Room Temp.) (Aqueous Sys.) (γ-radiation route)<br /> <br /> Chitosan làm mẫu khuôn<br /> phân tử (molecular template)<br /> <br /> Các pp sử dụng để đo các tính chất của CdSe QDs<br /> Lõi CdSe cấu trúc Phổ kế hồng ngoại chuyển đổi Fourier (FT-IR)<br /> Zinc Blende<br /> Vỏ chitosan<br /> Kính hiển vi điện tử truyền qua (SEM)<br /> <br /> Phổ tán xạ năng lượng (EDS)<br /> <br /> Phổ ultraviolet-visible (UV-Vis)<br /> <br /> Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)<br /> <br /> Phổ phát quang (PL)<br />  EXPERIMENTAL/THỰC NGHIỆM<br /> Chitosan<br />  Oligomer (Phân tử<br /> gồm 5 đơn phân)<br />  Độ polymer hóa:<br /> 30 – 40<br /> Phương pháp phân ly bức xạ Lọc sạch Phương pháp ghi sắc ký thẩm<br /> (Radiation Degradation Method) Purified thấu keo (Gel Permeation<br /> Axit Acetic Chromatography Route)<br /> Chất dẫn 0,2 M CH3COOH;<br /> (Eluent) 0,2 M CH3COONa<br /> Tốc độ dòng (Flow Rate) = 1ml/phút<br /> Nồng độ mẫu = ca.1% (w/v) T = 300C<br />  Isopropanol (C3H7OH)<br />  Cadmium Chloride (CdCl2)<br />  Selenium Dioxide (SeO2)<br />  EXPERIMENTAL/THỰC NGHIỆM<br />  10 ml nước <br /> đã được khử CCdCl2<br /> ion (deionized) = 0,5mM<br /> chứa chitosan CSeO2<br /> oligomer = 1mM<br /> Ci: Curie; 1Ci = 3,7.1010Bq<br /> 1 Bq = 1 phân rã/s  Hòa tan CdCl2 và SeO2<br /> <br />  Thêm 1 ml C3H7OH<br /> kGy: Kilogram Gray; N2 Isopropanol<br /> 1 kGy = 1 kJ/kg<br /> C3H7OH: tác<br />  Chiếu xạ tia γ nhân dịch<br /> chuyển gốc<br /> nguồn Co-60 OH (Hydroxy<br /> độ phóng xạ free-radical<br /> removal agent)<br /> 7.105 Ci;<br /> Liều hấp thu: 15kGy  Sục khí N2 trong 1h<br /> Tốc độ liều: 3kGy/h để khử oxy.<br />  EXPERIMENTAL/THỰC NGHIỆM<br /> 1 rpm = 1/60 Hz<br /> <br /> <br /> <br /> <br />  Quay ly tâm với tần số 104  Mẫu được rửa 3 lần với<br /> rpm trong 5 phút  Tách QDs nước khử ion và dung môi<br /> hòa tan khác ở 40C.<br /> Lõi CdSe cấu trúc<br /> Zinc Blende<br /> <br /> <br /> Vỏ chitosan<br />  RESULTS AND DISCUSSION<br /> /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN<br /> 1. CÁC ĐẶC TRƯNG TEM VÀ EDS<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Không có CS CS = 0,50/00 CS = 50/00<br /> Ảnh chụp TEM CdSe/CS QDs tại các nồng độ chitosan khác nhau<br />  Hình a: Các QDs phân bố thưa thớt (poor dispersity)<br />  Hình b: Các QDs phân bố dày đặc hơn và đồng nhất (monodisperse)<br /> thành những đơn cầu đường kính 4nm. d(111) = 0,351nm<br />  Hình c: Các QDs phân bố thành đám rộng, nhiều đơn cầu kết lại<br /> thành quả cầu lớn hơn, đường kính 10 – 40nm.<br /> Chitosan: khuôn phân tử (template) → Kiểm soát kích thước QDs.<br />  Nồng độ chitosan đóng vai<br /> trò quan trọng → hình thành các<br /> đơn cầu QDs. Lý tưởng: 0,50/00<br /> <br /> Phổ EDS của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Từ hàm lượng C,<br /> N, O, Cd, Se<br />  Tổng hợp thành<br /> công CdSe/CS QDs<br /> <br />  Độ phủ trung bình của chitosan = 25,19wt% (% khối lượng)<br />  RESULTS AND DISCUSSION<br /> /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN<br /> Các peak:<br /> 2. PHÂN TÍCH PHỔ XRD<br /> (111): 2θ = 25,50 Phổ XRD của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được<br /> (220): 2θ = 41,10 CS = 0,50/00<br /> (311): 2θ = 48,20<br />  Đặc trưng cho<br /> cấu trúc Zinc Blende<br />  Debye-Scherrer<br /> (111): k.t.h. = 3,8nm<br /> ~ SEM<br /> Lõi CdSe cấu trúc<br /> Zinc Blende<br /> Vỏ chitosan<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 25,50 41,10 48,20<br />  RESULTS AND DISCUSSION<br /> /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN<br /> 3. PHÂN TÍCH PHỔ FT-IR<br /> Phổ FT-IR của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được<br /> Các peak (cm-1):<br /> 3450: - O - H<br /> 1580: N - H<br /> 1375: CH3-; -CH2-<br /> 1020: Nhóm C-O-C<br /> N-H của chitosan<br /> C-O-C  Khẳng định<br /> CH3-;<br /> -CH2- sự có mặt của<br /> -O-H<br /> chitosan<br />  RESULTS AND DISCUSSION<br /> /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN<br /> 4. PHỔ UV-Vis VÀ PHỔ PL<br /> Phổ UV-Vis và PL của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được<br />  Peak hấp thu:<br /> CdSe/CS QDs: 460 nm<br /> 535<br /> CdSe khối: 714 nm<br /> 310nm 535  Eg tăng: Dịch<br /> 460nm chuyển xanh<br /> 460<br /> NN: Hiệu ứng giam<br /> lượng tử (Quantum<br /> confinement effect)<br /> <br />  Peak phát quang:<br /> 535 nm (λ* =310nm)<br /> Á.sáng thường  Đỏ<br /> Á.sáng UV  Lục<br />  RESULTS AND DISCUSSION<br /> /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN<br /> 5. BÀN LUẬN VỀ CƠ CHẾ<br />  Trong dung dịch nước Cd2+, chitosan, isopropanol.<br />  Cd2+ gắn vào nhóm<br /> amino (NH2-) và nhóm<br /> hydroxyl (OH-) của chuỗi<br /> chitosan<br />  Dưới tác dụng của tia γ: 3<br /> <br /> <br />  Tác nhân khử gốc OH (isopropanol) trung hòa các gốc<br /> .OH tự do<br /> <br /> <br /> <br />  Các e trong nước (hydrated electron) và nguyên tử H sẽ phân<br /> ly SeO2 thành Se2-<br />  RESULTS AND DISCUSSION<br /> /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN<br /> 5. BÀN LUẬN VỀ CƠ CHẾ<br />  Các e trong nước (hydrated electron) và nguyên tử H sẽ phân<br /> ly SeO2 thành Se2-  Dưới tác dụng của lực<br /> Coulomb, ion Se2- liên kết<br /> với ion Cd2+<br />  Lõi CdSe trên chuỗi<br /> chitosan<br />  Nhiều đơn phân CdSe<br />  Nano tinh thể CdSe và<br /> bao bọc bởi chitosan<br />  CONCLUSIONS/KẾT LUẬN<br /> Dòng bức xạ γ<br /> Các pp sử dụng để đo các<br /> Chấm lượng tử tính chất của CdSe QDs<br /> CdSe phủ Chitosan Hệ chứa nước<br /> (CdSe/CS QDs) Phổ FT-IR Phổ UV-Vis<br /> Nhiệt độ phòng SEM Phổ XRD<br /> Chitosan làm mẫu<br /> khuôn phân tử Áp suất khí quyển Phổ EDS Phổ PL)<br /> Phân bố kích thước hẹp<br /> Tan tốt trong nước<br /> (Narrow Size Distribution) Phát quang xanh lục<br />  Có thể ứng dụng<br /> Peak hấp thu: 460 nm dưới ánh sáng UV<br /> trong sinh học<br /> Peak phát xạ: 535 nm<br /> Lõi CdSe cấu trúc Vỏ chitosan<br /> Zinc Blende<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> QDs<br /> REFERENCES/TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> Cám ơn thầy và các bạn<br /> đã quan tâm theo dõi.<br />  CHITOSAN<br /> Carbohidrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức.<br /> Công thức chung: Cn(H2O)n. Phân loại:<br />  Monosaccharide: đơn giản nhất, không thủy phân<br /> VD: Glucose, Fructose.<br />  Disaccharide: thủy phân → 2 monosaccharide<br /> VD: Saccharose, Mantose.<br />  Polysaccharide: phức tạp<br /> VD: Tinh bột, Cellulose. Chitosan<br />  Chitosan là một polysaccharide mạch thẳng, có nhiều trong các loài<br /> giáp xác (tôm, cua, côn trùng,...), thực vật.<br />  Là yếu tố dinh dưỡng thứ 6 cần thiết<br /> cho sự sống (sau protein, đường, chất béo,<br /> vitamin, chất khoáng).<br />  Công dụng:<br />  Giúp hấp thu cholesterol<br />  Kích thích vận động<br />  Tăng cường hệ miễn dịch<br />  Giải độc cơ thể<br />  Ngăn chặn quá trình lão hóa<br />