Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng hợp chấm lượng tử Cdse
Synthesis of green CdSe/chitosan quantum dots using Synthesis of green CdSe/chitosan quantum dots using a polymer-assisted a polymer-assisted γ γ -radiation route -radiation route TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/chitosan lục sử Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/chitosan lục sử dụng dòng bức xạ dụng dòng bức xạ γ γ khuôn polymer khuôn polymer Bin Kang, Shu-Quan Chang, Yao-Dong Dai, Da Chen Bin Kang, Shu-Quan Chang, Yao-Dong Dai, Da Chen Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/chitosan lục sử Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/chitosan lục sử dụng dòng bức xạ dụng dòng bức xạ γ γ khuôn polymer khuôn polymer GVHD GVHD : TS. Lâm Quang Vinh : TS. Lâm Quang Vinh HVTH HVTH : Phan Trung Vĩnh : Phan Trung Vĩnh ABSTRACT/ ABSTRACT/ TÓM TẮT TÓM TẮT Chấm lượng tử Chấm lượng tử CdSe phủ Chitosan CdSe phủ Chitosan (CdSe/CS QDs) (CdSe/CS QDs) Hệ chứa nước Hệ chứa nước (Aqueous System) (Aqueous System) Dòng bức xạ Dòng bức xạ γ γ ( ( γ γ - - radiation route) radiation route) Nhiệt độ phòng Nhiệt độ phòng (Room Temperature) (Room Temperature) Áp suất khí quyển Áp suất khí quyển (Ambient Pressure) (Ambient Pressure) QDs QDs d = 4 n m Phân bố kích thước hẹp Phân bố kích thước hẹp (Narrow Size Distribution) (Narrow Size Distribution) Peak hấp thu: 460 nm Peak hấp thu: 460 nm Peak phát xạ: 535 nm Peak phát xạ: 535 nm 460 535 Lõi CdSe cấu trúc Lõi CdSe cấu trúc Zinc Blende Zinc Blende Vỏ chitosan Vỏ chitosan INTRODUCTION INTRODUCTION /GIỚI THIỆU /GIỚI THIỆU Tính chất duy nhất: Tính chất duy nhất: quang, phát quang, điện, quang, phát quang, điện, vật lý và hóa học khác vật lý và hóa học khác Đầu dò phát quang Đầu dò phát quang phân tử, phát hiện ung phân tử, phát hiện ung thư, hình ảnh sinh học thư, hình ảnh sinh học CdSe: Hiệu suất lượng CdSe: Hiệu suất lượng tử phát quang cao; E tử phát quang cao; E g g nhỏ nhỏ & các t/c quang & các t/c quang ↔ điện ↔ điện Goldestein et al., 1992 Goldestein et al., 1992 Rees & Krauter, 1996; Rees & Krauter, 1996; Empedocles & Bawendi, 1997 Empedocles & Bawendi, 1997 Dubertret et al., 2002; Dubertret et al., 2002; Larson et al., 2003; Larson et al., 2003; Michalet at al., 2005 Michalet at al., 2005 Các phương pháp Các phương pháp chế tạo CdSe QDs chế tạo CdSe QDs Phản ứng rắn Phản ứng rắn (Solid Reactions) (Solid Reactions) Phản ứng dd Phản ứng dd nước (Aqueous nước (Aqueous Solution Reactions) Solution Reactions) PP dùng chất ban PP dùng chất ban đầu là HCHC kim loại đầu là HCHC kim loại (Organometallic (Organometallic Precursor Routes) Precursor Routes) Nhiệt độ cao; Hợp chất độc hại (Toxic Substance) Tinh thể Nano Tinh thể Nano bán dẫn/ bán dẫn/ Chấm lượng tử Chấm lượng tử (QDs) (QDs) Yu et al., Yu et al., 1998 1998 Phương pháp chiếu Phương pháp chiếu γ γ ( ( γ γ -irradiation method) -irradiation method) KL, hợp kim, oxit KL, KL, hợp kim, oxit KL, sulfide KL dạng tinh thể nano sulfide KL dạng tinh thể nano Han ch Han ch ế ế : kích thư : kích thư ớ ớ c l c l ớ ớ n, n, khó tan khó tan Sinh h Sinh h ọ ọ c c INTRODUCTION INTRODUCTION /GIỚI THIỆU /GIỚI THIỆU Trong công trình này: Trong công trình này: Chế tạo thành công: Chế tạo thành công: CdSe QDs có thể hòa tan CdSe QDs có thể hòa tan Hệ chứa nước Hệ chứa nước (Aqueous Sys.) (Aqueous Sys.) Dòng bức xạ Dòng bức xạ γ γ ( ( γ γ - - radiation route) radiation route) Nhiệt độ phòng Nhiệt độ phòng (Room Temp.) (Room Temp.) Áp suất k. quyển Áp suất k. quyển (Ambient Pres.) (Ambient Pres.) Chitosan làm mẫu khuôn Chitosan làm mẫu khuôn phân tử (molecular template) phân tử (molecular template) Các pp sử dụng để đo các tính chất của CdSe QDs Các pp sử dụng để đo các tính chất của CdSe QDs Kính hiển vi điện tử truyền qua (SEM) Kính hiển vi điện tử truyền qua (SEM) Phổ kế hồng ngoại chuyển đổi Fourier (FT-IR) Phổ kế hồng ngoại chuyển đổi Fourier (FT-IR) Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Phổ tán xạ năng lượng (EDS) Phổ tán xạ năng lượng (EDS) Phổ ultraviolet-visible (UV-Vis) Phổ ultraviolet-visible (UV-Vis) Phổ phát quang (PL) Phổ phát quang (PL) Lõi CdSe cấu trúc Lõi CdSe cấu trúc Zinc Blende Zinc Blende Vỏ chitosan Vỏ chitosan EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL /THỰC NGHIỆM /THỰC NGHIỆM Chitosan Chitosan Oligomer (Phân tử Oligomer (Phân tử gồm 5 đơn phân) gồm 5 đơn phân) Độ polymer hóa: Độ polymer hóa: 30 – 40 30 – 40 Phương pháp phân ly bức xạ Phương pháp phân ly bức xạ (Radiation Degradation Method) (Radiation Degradation Method) Axit Acetic Lọc sạch Lọc sạch Purified Purified Chất dẫn Chất dẫn (Eluent) (Eluent) 0,2 M CH 0,2 M CH 3 3 COOH; COOH; 0,2 M CH 0,2 M CH 3 3 COONa COONa Phương pháp ghi sắc ký thẩm Phương pháp ghi sắc ký thẩm thấu keo thấu keo (Gel Permeation (Gel Permeation Chromatography Route) Chromatography Route) T = 30 T = 30 0 0 C C Tốc độ dòng (Flow Rate) = 1ml/phút Tốc độ dòng (Flow Rate) = 1ml/phút Nồng độ mẫu = ca.1% (w/v) Nồng độ mẫu = ca.1% (w/v) Isopropanol (C Isopropanol (C 3 3 H H 7 7 OH) OH) Cadmium Chloride (CdCl Cadmium Chloride (CdCl 2 2 ) ) Selenium Dioxide (SeO Selenium Dioxide (SeO 2 2 ) ) EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL /THỰC NGHIỆM /THỰC NGHIỆM 10 ml nước 10 ml nước đã được khử đã được khử ion (deionized) ion (deionized) chứa chitosan chứa chitosan oligomer oligomer C d C l C d C l 2 S e O 2 Hòa tan CdCl Hòa tan CdCl 2 2 và SeO và SeO 2 2 C C CdCl2 CdCl2 = 0,5mM = 0,5mM C C SeO2 SeO2 = 1mM = 1mM Isopropanol Thêm 1 ml C Thêm 1 ml C 3 3 H H 7 7 OH OH C C 3 3 H H 7 7 OH: tác OH: tác nhân dịch nhân dịch chuyển gốc chuyển gốc OH (Hydroxy OH (Hydroxy free-radical free-radical removal agent) removal agent) N 2 N 2 Sục khí N Sục khí N 2 2 trong 1h trong 1h để khử oxy. để khử oxy. Chiếu xạ tia Chiếu xạ tia γ γ nguồn Co-60 nguồn Co-60 độ phóng xạ độ phóng xạ 7.10 7.10 5 5 Ci; Ci; Liều hấp thu: 15kGy Liều hấp thu: 15kGy Tốc độ liều: 3kGy/h Tốc độ liều: 3kGy/h C o 6 0 Ci: Curie; 1Ci = 3,7.10 Ci: Curie; 1Ci = 3,7.10 10 10 Bq Bq 1 Bq = 1 phân rã/s 1 Bq = 1 phân rã/s kGy: Kilogram Gray; kGy: Kilogram Gray; 1 kGy = 1 kJ/kg 1 kGy = 1 kJ/kg EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL /THỰC NGHIỆM /THỰC NGHIỆM Quay ly tâm với tần số 10 Quay ly tâm với tần số 10 4 4 rpm trong 5 phút rpm trong 5 phút Tách QDs Tách QDs 1 rpm = 1/60 Hz 1 rpm = 1/60 Hz Mẫu được rửa 3 lần với Mẫu được rửa 3 lần với nước khử ion và dung môi nước khử ion và dung môi hòa tan khác ở 4 hòa tan khác ở 4 0 0 C. C. Lõi CdSe cấu trúc Lõi CdSe cấu trúc Zinc Blende Zinc Blende Vỏ chitosan Vỏ chitosan RESULTS AND DISCUSSION RESULTS AND DISCUSSION /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 1. CÁC ĐẶC TRƯNG TEM VÀ EDS 1. CÁC ĐẶC TRƯNG TEM VÀ EDS Ảnh chụp TEM CdSe/CS QDs tại các nồng độ chitosan khác nhau Ảnh chụp TEM CdSe/CS QDs tại các nồng độ chitosan khác nhau Không có CS Không có CS CS = 0,5 CS = 0,5 0 0 / / 00 00 CS = 5 CS = 5 0 0 / / 00 00 Hình a: Hình a: Các QDs Các QDs phân bố thưa thớt phân bố thưa thớt (poor dispersity) (poor dispersity) Hình b: Hình b: Các QDs Các QDs phân bố dày đặc phân bố dày đặc hơn và hơn và đồng nhất đồng nhất (monodisperse) (monodisperse) thành những đơn cầu đường kính 4nm. d thành những đơn cầu đường kính 4nm. d (111) (111) = 0,351nm = 0,351nm Hình c: Hình c: Các QDs Các QDs phân bố thành đám rộng phân bố thành đám rộng , nhiều đơn cầu kết lại , nhiều đơn cầu kết lại thành quả cầu lớn hơn, đường kính 10 – 40nm. thành quả cầu lớn hơn, đường kính 10 – 40nm. Nồng độ chitosan đóng vai Nồng độ chitosan đóng vai trò quan trọng trò quan trọng → → hình thành các hình thành các đơn cầu QDs. Lý tưởng: 0,5 đơn cầu QDs. Lý tưởng: 0,5 0 0 / / 00 00 Chitosan: khuôn phân tử (template) Chitosan: khuôn phân tử (template) → Kiểm soát kích thước QDs. → Kiểm soát kích thước QDs. Phổ EDS của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được Phổ EDS của CdSe/CS QDs đã tổng hợp được Từ hàm lượng C, Từ hàm lượng C, N, O, Cd, Se N, O, Cd, Se Tổng hợp thành Tổng hợp thành công công CdSe/CS QDs CdSe/CS QDs Độ phủ trung bình của chitosan = 25,19wt% (% khối lượng) Độ phủ trung bình của chitosan = 25,19wt% (% khối lượng) [...]... nguyên tử H sẽ phân y SeO2 thành Se2- RESULTS AND DISCUSSION /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 5 BÀN LUẬN VỀ CƠ CHẾ Các e trong nước (hydrated electron) và nguyên tử H sẽ phân ly SeO2 thành Se2 Dưới tác dụng của lực Coulomb, ion Se2- liên kết với ion Cd2+ Lõi CdSe trên chuỗi chitosan Nhiều đơn phân CdSe Nano tinh thể CdSe và bao bọc bởi chitosan CONCLUSIONS/KẾT LUẬN Chấm lượng tử CdSe phủ Chitosan (CdSe/ CS... Khẳng định sự có mặt của chitosan RESULTS AND DISCUSSION /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4 PHỔ UV-Vis VÀ PHỔ PL hổ UV-Vis và PL của CdSe/ CS QDs đã tổng hợp được Peak hấp thu: 535 310nm 535 460nm 460 CdSe/ CS QDs: 460 nm CdSe khối: 714 nm Eg tăng: Dịch chuyển xanh NN: Hiệu ứng giam lượng tử (Quantum confinement effect) Peak phát quang: 535 nm (λ* =310nm) Á.sáng thường Đỏ Á.sáng UV Lục RESULTS AND DISCUSSION... TÍCH PHỔ XRD Các peak: Phổ XRD của CdSe/ CS QDs đã tổng hợp được (111): 2θ = 25,50 0 CS = 0,50/00 (220): 2θ = 41,1 (311): 2θ = 48,20 Đặc trưng cho cấu trúc Zinc Blende Debye-Scherrer (111): k.t.h = 3,8nm ~ SEM Vỏ chitosan Lõi CdSe cấu trúc Zinc Blende 25,50 41,10 48,20 RESULTS AND DISCUSSION /KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3 PHÂN TÍCH PHỔ FT-IR Phổ FT-IR của CdSe/ CS QDs đã tổng hợp được N-H -O-H CH3-; -CH2- C-O-C... nước Các pp sử dụng để đo các tính chất của CdSe QDs Phân bố kích thước hẹp (Narrow Size Distribution) d= 4n m Peak hấp thu: 460 nm Peak phát xạ: 535 nm QDs Phổ UV-Vis Nhiệt độ phòng Chitosan làm mẫu khuôn phân tử Phổ FT-IR SEM Phổ XRD Áp suất khí quyển Phổ EDS Phổ PL) Phát quang xanh lục dưới ánh sáng UV Tan tốt trong nước Có thể ứng dụng trong sinh học Lõi CdSe cấu trúc Vỏ chitosan Zinc Blende REFERENCES/TÀI... Tan tốt trong nước Có thể ứng dụng trong sinh học Lõi CdSe cấu trúc Vỏ chitosan Zinc Blende REFERENCES/TÀI LIỆU THAM KHẢO Cám ơn thầy và các bạn đã quan tâm theo dõi CHITOSAN Carbohidrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức Công thức chung: Cn(H2O)n Phân loại: Monosaccharide: đơn giản nhất, không thủy phân VD: Glucose, Fructose Disaccharide: thủy phân → 2 monosaccharide VD: Saccharose, Mantose . MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/ chitosan lục sử Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/ chitosan lục sử dụng dòng bức xạ dụng. Kang, Shu-Quan Chang, Yao-Dong Dai, Da Chen Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/ chitosan lục sử Tổng hợp chấm lượng tử CdSe/ chitosan lục sử dụng dòng bức xạ dụng