Bên cҥQKÿy ÿӕi vӟi vұt liӋu siêu thuұn tӯ, tӯ GѭYjOӵc kháng tӯ bҵQJĈLӅXÿyFyQJKƭDOjNKLQJӯQJWiFÿӝng cӫa tӯ WUѭӡng ngoài, vұt liӋu sӁ không còn tӯ tính nӳa; ÿk\ Oj PӝWÿһFÿLӇm rҩt quan trӑng
Trang 1ĈҤI HӐ&Ĉ¬1 ҸNG 75Ѭ Ӡ1*Ĉ ҤI HӐ&6Ѭ3+ ҤM
KHOA HÓA -[\ -
NGUYӈ19ѬѪ1*+2¬,7+Ѭ
NGHIÊN CӬU TӘNG HӦP VҰT LIӊU NANO CҨU
Trang 2ĈҤI HӐ&Ĉ¬1 ҸNG 75Ѭ Ӡ1*Ĉ ҤI HӐ&6Ѭ3+ ҤM
KHOA HÓA -[\ -
NGHIÊN CӬU TӘNG HӦP VҰT LIӊU NANO CҨU
GVHD : TS NGUYӈN BÁ TRUNG
Ĉj1 ҹng, 05/2015
Trang 3ĈҤI HӐ&Ĉ¬1ҸNG CӜNG HOÀ XÃ HӜI CHӪ 1*+ƬA VIӊT NAM
75ѬӠ1*Ĉ+63Ĉӝc lұp ± Tӵ do ± Hҥnh phúc KHOA HÓA
- Hóa chҩt: Muӕi FeCl2.4H2O, HAuCl4, dd NH3, chitosan, natricitrat
- 'өQJ Fө Bình FҫX250ml, bình tam giác 100 ml, EuQK ÿӏQK PӭF PO
FӕFWKӫ\WLQKPOӕQJ VLQKKjQWKҷQJJLiVҳWpipet 1-10 ml, ÿNJDWKӫ\WLQK
- 7KLӃWEӏ 0i\NKXҩ\Wӯ cân phân tích, tӫVҩ\Pi\ÿRTXDQJSKә89-VIS,
NtQKKLӇQYLÿLӋQWӱWUX\ӅQTXD 7(0 Pi\ÿR;-5D\Pi\ÿRWӯWtQK
3 Nӝi dung nghiên cӭu:
- ĈLӅu chӃ các hҥt nano sҳt tӯ bҵQJSKѭѫQJSKiSKyDKӑc tӯ muӕi FeCl2
- Tәng hӧp vұt liӋu nano cҩu trúc core-shell Fe3O4/Au
*LiRYLrQKѭӟng dүn: TS NguyӉn Bá Trung
1Jj\JLDRÿӅ tài: 10/03/2014
6 Ngày hoàn thành 15/04/2015
&KӫQKLӋP.KRD *LҧQJYLrQKѭӟQJGүQ
PGS TS Lê Tӵ Hҧi TS NguyӉn Bá Trung
6LQKYLrQÿmKRjQWKjQKYjQӝp báo cáo cho Khoa ngày tháng QăP
.ӃWTXҧÿLӇPÿiQKJLi
1Jj\WKiQJQăP
&+Ӫ7ӎ&++Ӝ,ĈӖ1*
Trang 4/Ӡ,&Ҧ0Ѫ1 FUG
Em xin bày tӓ lòng tri ân và biӃW ѫQ Vâu sҳc cӫa mình tӟi TS NguyӉn Bá
7UXQJ QJѭӡL ÿm Kѭӟng dүn trӵc tiӃS JL~S ÿӥ tұn tình em trong thӡi gian nghiên
cӭu, thӵc hiӋQÿӅ tài
Em xin chân thành cҧP ѫQÿӃn các thҫy cô giáo trong tә Hóa lý, Ban chӫ
nhiӋP.KRD+yDWUѭӡQJĈҥi hӑF6ѭSKҥPĈj1ҹQJÿã tҥo mӑLÿLӅu kiӋn cho em
hӑc tұp, nghiên cӭu khóa luұn
MһFGÿmFӕ gҳQJQKѭQJGRWUuQKÿӝ nghiên cӭu và thӡi gian có hҥn nên báo
cáo không tránh khӓi nhӳng thiӃu sót Kính mong nhұQÿѭӧc sӵ góp ý chân thành
cӫa các thҫy cô
Em xin chân thành cҧPѫQ
Trang 5Tôi, NguyӉQ9ѭѫQJ+RjL7Kѭ [LQFDPÿRDQ
1 Nhӳng nӝi dung trong báo cáo này là do tôi thӵc hiӋQGѭӟi sӵ Kѭӟng dүn cӫa TS
NguyӉn Bá Trung
2 Mӑi tài liӋu tham khҧRGQJWURQJEiRFiRÿӅXÿѭӧc trích dүn rõ ràng tên tác giҧ,
tên công trình, thӡLJLDQÿӏDÿLӇm công bӕ
3 NӃu có bҩt kǤ sӵ sao chép không hӧp lӋ, vi phҥm quy chӃ ÿjRWҥo hay sӵ gian trá
trong khoa hӑc tôi xin chӏu hoàn toàn trách nhiӋm
Ĉj1ҹQJQJj\WKiQJ QăP
1JѭӡLWKӵFKLӋQ
Trang 6MӨC LӨC
Ĉ һt vҩQÿ Ӆ nghiên cӭu 1
2 Mөc tiêu nghiên cӭu 2
3 éQJKƭDF ӫDÿ Ӆ tài 2
CHѬѪNG 1: TӘNG QUAN 3
1.1 Khái quát vӅ công nghӋ nano 3
1.1.1 Giͣ i thi͏ u v͉ công ngh͏ nano 3
1.1.2 C˯ sͧ khoa h͕ c cͯ a công ngh͏ nano 3
1.1.3 Các ph˱˯ QJSKiSÿL ͉ u ch͇ v̵ t li͏ u nano 4
1.1.3.1 Ph˱˯ ng pháp tͳ trên xu͙ ng 4
1.1.3.2 Ph˱˯ ng pháp tͳ d˱ ͣi lên 5
1.2 Hҥ t nano oxit sҳ t tӯ (Fe3O4 NPs) 6
1.2.1 Các ph˱˯ QJSKiSÿL ͉ u ch͇ h̩ t nano Fe 3 O 4 8
1.2.1.1 Ph˱˯ ng pháp nghi͉ n 8
1.2.1.2 Ph˱˯ QJSKiSÿ ͛ng k͇ t tͯ a 9
1.2.1.3 Ph˱˯ QJSKiSYLQKNJW ˱˯ ng 10
1.2.1.4 Ph˱˯ ng pháp hóa siêu âm 11
1.2.1.5 Ph˱˯ QJSKiSÿL ͏ n hóa 12
1.2.2 Các ͱ ng dͭ ng cͯ a h̩ t nano Fe 3 O 4 12
1.2.2.1 Ͱng dͭ ng trong y sinh 12
1.2.2.2 Ͱng dͭ ng trong môi tr˱ ͥng 18
1.3 Hҥ t nano vàng 19
1.3.1 Giͣ i thi͏ u v͉ kim lo̩ i vàng 19
1.3.2 H̩ t nano vàng 19
1.3.3 T͝ ng hͫ p h̩ t nano vàng (AuNPs ) 19
1.3.4 Ͱng dͭ ng cͯ a AuNPs 21
1.3.3.1 Khám phá mͣ i v͉ s di͏ t t͇ bào b̹ ng hi͏ u ͱ ng quang nhi͏ t 21
Trang 71.3.3.2 Xúc tác quang hóa kh̫ ki͇ n nhͥ các h̩ t nano vàng 22
1.3.3.3 Phát hi͏ n ung th˱ qua h˯ i thͧ 23
1.3.3.4 V̵ n chuy͋ n thu͙ c 23
1.3.3.5 C̫ m bi͇ n sinh h͕ c 24
1.4 Hҥ t nano cҩ u trúc lõi vӓ (nano core-shell) 24
1.4.1 Ph˱˯ ng pháp t͝ ng hͫ p v̵ t li͏ u nano core-shell Fe 3 O 4 /Au 25
1.4.2 Ͱng dͭ ng 26
1.4.2.1 D̳ n truy͉ n thu͙ c 26
1.4.2.2 Làm giàu và phân tách ch͕ n l͕ c t͇ bào 27
1.4.2.3 Ph͙ i hͫ Sÿ ͙t nhi͏ t, quang nhi͏ t 27
CHѬѪNG 2: THӴC NGHIӊM 29
2.1 Hóa chҩ t, thiӃ t bӏ 29
2.1.1 Hóa ch̭ t 29
2.1.2 Thi͇ t b͓ 29
2.2 Phѭѫ ng pháp nghiên cӭu 29
2.2.1 T͝ ng hͫ p lõi nano oxit s̷ t tͳ Fe 3 O 4 29
2.2.3 Ch͇ t̩ o v̵ t li͏ u nano core-shell Fe 3 O 4 /Au 30
2.2.4 S˯ ÿ ͛ quy trình thc hi͏ n 31
2.2.5 3KkQWtFKÿ ̿c tr˱ng cͯa v̵t li͏ u 32
CHѬѪNG 3: KӂT QUҦ VÀ THҦO LUҰN 33
3.1 Tә ng hӧp vұ t liӋ u nano Fe3O4 Yj[iFÿ ӏ QKÿ һc trѭng cӫa vұt liӋ u 33
3.1.1 T͝ ng hͫ p v̵ t li͏ u nano Fe 3 O 4 33
;iFÿ ͓ QKFiFÿ ̿c tr˱ng cͯa v̵t li͏ u b̹ ng ph˱˯ ng pháp phân tích hóa lý 35
3.1.2.1 K͇ t qu̫ ÿR; -Ray 35
3.1.2.2 Phân tíc ph͝ tán s̷ FQăQJO ˱ͫng tia X (EDX) 36
3.1.2.3 K͇ t qu̫ ÿR7(0 37
ĈRÿ ˱ͥng cong tͳ tr͍ 38
Trang 8ĈL Ӆ u chӃ dung dӏ ch keo nano vàng AuNPs 39
ĈL ͉ u ch͇ nano vàng 39
3.2.2 Kh̫ RViWÿL ͉ u ki͏ n t͙ i ˱ u cho quá trình t͝ ng hͫ p AuNPs 40
3.2.2.1 ̪nh h˱ ͧng cͯa n͛QJÿ ͡ HAuCl 4 40
3.2.2.2 ̪nh h˱ ͧng cͯa n͛QJÿ ͡ natricitrat 41
3.3 Tә ng hӧp vұ t liӋ u nano cҩ u trúc core-shell Fe3O4/Au 42
3.3.1 T͝ ng hͫ p v̵ t li͏ u c̭ u trúc core-shell Fe 3 O 4 /Au 42
;iFÿ ͓ nh ciFÿ ̿c tr˱ng cͯa v̵t li͏ u c̭ u trúc core-shell Fe 3 O 4 /Au 44
3.3.2.1 Ph͝ c͡ ng h˱ ͧng plasmon cͯa Fe 3 O 4 /Au 44
3.3.2.2.Phân tích nhi͍ u x̩ tia X cͯ a v̵ t li͏ u 45
3.3.2.3 K͇ t qu̫ ÿR7(0 46
3.3.2.4 K͇ t qu̫ phân tích ph͝ tán s̷ FQăQJO ˱ͫng tia X 47
Ĉ ˱ͥng cong tͳ tr͍ 48
KӂT LUҰN 50
TÀI LIӊU THAM KHҦO 51
Trang 9Hình 1.1: C̭ u trúc spinel cͯ a Fe 3 O 4 7
Hình 1.2: C̭ u hình spin cͯ a Fe 3 O 4 7
Hình &˯FK ͇ hình thành và phát tri͋ n h̩ t nanô trong dung d͓ ch 9
Hình 1.4: H͏ QKNJW˱˯QJQ˱ ͣc trong d̯u và d̯XWURQJQ˱ ͣc 10
Hình &˯FK ͇ ho̩ Wÿ ͡ng cͯDSK˱˯QJSKiSYLQKNJW˱˯QJ 11
Hình 1.6: Nguyên t̷ c phân tách t͇ bào b̹ ng tͳ WU˱ ͥng 14
Hình 1.7: Nguyên lí d̳ n truy͉ n thu͙ c dùng h̩ t nano tͳ tính 15
Hình 1.8: S phͭ thu͡ c cͯ a màu s̷ FQDQRYjQJYjRNtFKWK˱ ͣc h̩t 19
Hình 1.9: Quá trình b͝ sung h̩ t nano vàng lên dây nano b̩ c clorua 22
Hình 1.10: H̩ WQDQRYjQJÿ˱ ͫc s͵ dͭQJÿ ͋ làm ch̭ t v̵ n chuy͋ n thu͙ Fÿ ͇ n t͇ bào mͭ c tiêu 23
Hình 1.11: H̩ t nano vàng trong c̫ m bi͇ n sinh h͕ Fÿ˱ ͫc s͵ dͭQJÿ ͋ phát hi͏ n axit uric 24
Hình 1.12: Các h̩ t nano core-shell 25
Hình1.13: Các tr̩ ng thái trong quá trình phát tri͋ n lͣ p v͗ vàng lên h̩ t nano oxit s̷ t tͳ Fe 3 O 4 26
Hình 1.14: S k͇ t hͫ p cͯ a các h̩ t nano vàng và nano s̷ t tͳ ÿ ͋ t̩ o nano core-shell 26
+uQK 4XiWUuQKÿ ͙t nhi͏ t b̹ ng tͳ WU˱ ͥng xoay chi͉ u 27
+uQK 6˯ÿ ͛ t͝ng hͫp nano core-shell Fe 3 O 4 /Au 31
Hình 3.1: S ÿ ͝i màu s̷c cͯa dung d͓ ch ph̫ n ͱ ng t̩ o nano Fe 3 O 4 34
Hình 3.2: Màu cͯ a nano Fe 3 O 4 NKLSKkQWiQWURQJQ˱ ͣc 34
Hình 3.3: Ph͝ X-Ray cͯ a nano Fe 3 O 4 35
Hình 3.4: Ph͝ EDX cͯ a nano Fe 3 O 4 36
Hình 3.5: ̪nh TEM cͯ a nano Fe 3 O 4 37
+uQK Ĉ˱ ͥng cong tͳ tr͍ cͯ a nano Fe 3 O 4 38
Hình 3.7: S WKD\ ÿ ͝i màu cͯa dung d͓ ch ph̫ n ͱ ng tU˱ ͣc (a) và sau khi thêm natricitrat (b) 39
Trang 10+uQK &iFP̳XWURQJWKtQJKL͏PQJKLrQF ͱu ̫QKK˱ ͧng cͯa n͛QJÿ ͡ HAuCl 4
ÿ͇ QTXiWUuQKW ͝ng hͫp AuNPs 40
Hình 3.9: Tín hi͏ u c͡ QJ K˱ ͧng plasmon b͉ m̿t cͯa dung d͓ FK NHR $X13V ÿ˱ ͫc ÿL ͉ u ch͇ ͧ các n͛ QJÿ ͡ HAuCl 4 khác nhau 40
+uQK &iF P̳X WURQJ WKt QJKL͏P QJKL ên cͱ u ̫ QK K˱ ͧng cͯa n͛QJ ÿ ͡ QDWULFLWUDWÿ ͇QTXiWUuQKW ͝ng hͫp AuNPs 41
Hình 3.11: Tín hi͏ u c͡ QJK˱ ͧng plasmon b͉ m̿ t cͯ a dung d͓ FKNHR$X13Vÿ˱ ͫc ÿL ͉ u ch͇ ͧ các n͛ QJÿ ͡ natricitrat khác nhau 42
Hình 3.12: Màu s̷ c cͯ a nano Fe 3 O 4 , core-shell Fe 3 O 4 /Au và nano Au khi phân tán WURQJQ˱ ͣc 43
Hình 3.13: Màu s̷ c cͯ a nano core-shell Fe 3 O 4 /Au và nano Fe 3 O 4 ͧ tr̩ ng thái r̷ n 44
Hình 3.14: Tín hi͏ u c͡ QJK˱ ͧng plasmon b͉ m̿ t cͯ a nano Fe 3 O 4 , nano Au và nano core-shell Fe 3 O 4 /Au 44
Hình 3.15: Ph͝ X-Ray cͯ a nano core-shell Fe 3 O 4 /Au 45
Hình 3.16: ̪nh TEM cͯ a cͯ a nano Fe 3 O 4 và nano core-shell Fe 3 O 4 /Au 46
Hình 3.17: Ph͝ EDX cͯ a nano cͯ a nano core-shell Fe 3 O 4 /Au 47
+uQK Ĉ˱ ͥng cong tͳ tr͍ cͯ a nano Fe 3 O 4 và nano core-shell Fe 3 O 4 /Au 49
Trang 11%̫QJ 3.2 7KjQK SK̯Q ÿ͓QK O˱ͫQJ FiF QJX\r Q W͙ WURQJ P̳X QDQR FRUH -shell
Fe 3 O 4 /Au 48
Trang 12UV ± Vis : Ultraviolet±visible spectroscopy
TEM : transmission electron microscopy
EDX : Energy-dispersive X-ray spectroscopy
X-ray : X-ray scattering techniques
Trang 13ĈһWYҩQÿӅQJKLrQFӭX
Trong nhӳng thұp kӍ gҫQÿk\F{QJQJKӋ QDQRÿmOjPӝWWURQJFiFOƭQKYӵc
ÿѭӧc nghiên cӭu phә biӃn nhҩt Vұt liӋXQDQRÿDQJÿLVkXYjRÿӡi sӕng hiӋQÿҥi và
chiӃm mӝWêQJKƭDUҩt lӟQÿӕi vӟLÿӡi sӕQJFRQQJѭӡi nhӡ vào các tính chҩWÿһc biӋt
cӫa chúng mà các vұt liӋu truyӅn thӕQJWUѭӟFÿyNK{QJFyÿѭӧc
Suӕt chiӅu dài lӏch sӱYjQJÿѭӧFFRQQJѭӡi coi là mӝt kim loҥi quý vì nhiӅu
ÿһc tính lӧi thӃ cӫa nó Ngoài nhӳQJÿһFWUѭQJQKѭNtFKWKѭӟc nhӓ, diӋn tích bӅ mһt
lӟn nKѭ FiF QDQR NLP ORҥi khác, chúng còn có tính әQ ÿӏnh cao, bӅn trong môi
WUѭӡQJVLQKKyDNK{QJÿӝc và có khҧ QăQJWѭѫQJWKtFKWX\Ӌt vӡi vӟLFѫWKӇ sӕng
bҵQJ FiFK WѭѫQJ WiF Yӟi các phân tӱ sinh hӑF QKѭ SRO\SHSWLGH ADN,
polysaccharides, Do vұy nano vàng $X13V ÿѭӧc ӭng dөng nhiӅu trong y sinh
QKѭFKXҭQÿRiQYjÿLӅu trӏ bӋnh, hay xúc tác các phҧn ӭng hӳXFѫF{QJQJKӋ sҧn
xuҩt mӻ phҭm«[1], [7]
Trong tӵ nhiên, sҳt là vұt liӋXFyÿӝ tӯ bão hòa lӟn nhҩt ӣ nhiӋWÿӝ phòng,
NK{QJÿӝc vӟLFѫWKӇ QJѭӡi nên vұt liӋXQKѭR[LWVҳt tӯ Fe3O4 ÿѭӧc chú trӑQJÿӇ tҥo
hҥt nano tӯ tính (MNPs) ӭng dөng trong y sinh Bên cҥQKÿy ÿӕi vӟi vұt liӋu siêu
thuұn tӯ, tӯ GѭYjOӵc kháng tӯ bҵQJĈLӅXÿyFyQJKƭDOjNKLQJӯQJWiFÿӝng cӫa
tӯ WUѭӡng ngoài, vұt liӋu sӁ không còn tӯ tính nӳa; ÿk\ Oj PӝWÿһFÿLӇm rҩt quan
trӑng khi dùng vұt liӋu này trong công nghӋ sinh hӑc, kӻ thuұt, khoa hӑc vұt liӋu và
công nghӋ P{LWUѭӡQJÿһc biӋt là y sinh.[2], [5], [8] Ӭng dөng phә biӃn cӫa nano tӯ là:
chҩt dүn thuӕFÿLӅu trӏ các tӃ bào ung thѭEҵng nhiӋt thông qua tӯ WUѭӡng, chөp ҧnh
cӝQJKѭӣng tӯ, cӕ ÿӏnh enzyme hoһc protein, phân tách và chӑn lӑc tӃ bào, cҧm
biӃn sinh hӑc, xӱ OtQѭӟc thҧi, [3], [11], [13], [16]
Tuy nhiên, QJRjL FiF ѭX ÿLӇP ÿm QrX WUrQ WKu Fҧ $X13V Yj 013V ÿӅu có
nhӳng hҥn chӃ nhҩWÿӏQK$X13VGRNtFKWKѭӟFQDQR NK{QJÿӝc nên có thӇ xâm
nhұp vào các tӃ bào mà không bӏ ÿjRWKҧLJk\NKyNKăQWURQJYLӋFÿӏQKKѭӟng Mһt
khác, MNPs lҥi có thӇ bӏ oxi hóa và bӏ ăQPzQWURQJP{LWUѭӡng sinh hóa Chính vì
vұy, sӵ kӃt hӧp giӳa vàng và oxit sҳt tӯ ÿmWҥo nên vұt liӋu nano mӟi nhiӅXÿһc tính
Trang 14ѭXYLӋWKѫQ Pӣ ra nhiӅXKѭӟng ӭng dөQJ ÿD GҥQJêQJKƭD KѫQWURQJFiF QJjQKkhoa hӑFQKѭFKҩt dүn thuӕFÿӃn tӃ bào mөc tiêu, làm giàu và phân tách chӑn lӑc tӃ
bào, phӕi hӧSÿӕt nhiӋt, quang nhiӋWWURQJÿLӅu trӏ XQJWKѭ[9], [12], [18], [19].
Vì vұy chúng tôi chӑQÿӅ tài: ³Nghiên cӭu tә ng hӧp vұ t liӋ u nano cҩ u trúc
core-shell Fe 3 O 4 /Au tӯ muӕ i Fe 2+ YjK\GURJHQWHWUDFKORURDXUDWH´
2 0өF tiêu QJKLrQFӭX
ĈLӅu chӃ các hҥt nano tӯ tính cҩu trúc core-shell Fe3O4/Au có kích thѭӟc
ÿӗng nhҩt ÿӇ ӭng dөng trong y sinh
3 éQJKƭDFӫDÿӅWjL
- V͉ m̿ t khoa h͕ c: Góp phҫn xây dӵng quy trình chӃ tҥo vұt liӋu nano cҩu
trúc core-shell Fe3O4/Au, tӯ ÿy Pӣ UDFiFKѭӟng ӭng dөng cӫa vұt liӋu này trong
các nghiên cӭu y sinh
- V͉ m̿ t ͱ ng dͭ ng: KӃt quҧ nghiên cӭu cӫa luұQYăQcó triӇn vӑng mӣ rӝng
trong các ӭng dөng khác nhau trong y sinh QKѭ FKҩt dүn thuӕFÿӃn tӃ bào mөc tiêu,
cҧm biӃn sinh hӑc,
Trang 15&+ѬѪ1* 7Ә1*48$1
1.1 .KiLTXiWYӅF{QJQJKӋQDQR
1.1.1 *LͣLWKL͏XY͉F{QJQJK͏QDQR
Công nghӋ nano là ngành công nghӋ OLrQTXDQÿӃn viӋc thiӃt kӃ, phân tích,
chӃ tҥo và ӭng dөng các cҩu trúc, thiӃt bӏ và hӋ thӕng bҵng viӋF ÿLӅu khiӇn hình
GiQJYjNtFKWKѭӟc ӣ quy mô nano mét (nm, 1nm = 10-9 m) Ӣ NtFKWKѭӟc nano, vұt
liӋu sӁ có nhӳQJWtQKQăQJÿһc biӋt mà vұt liӋu truyӅn thӕQJNK{QJFyÿѭӧc là do sӵ
thu nhӓ NtFKWKѭӟc và viӋFWăQJGLӋn tích mһt ngoài
1.1.2 &˯VͧNKRDK͕FFͯDF{QJQJK͏QDQR
Công nghӋ nano dӵDWUrQFiFFѫVӣ khoa hӑFFKtQKVDXÿk\
- Chuy͋ n tͳ tính ch̭ t c͝ ÿL ͋ n sang tính ch̭ WO˱ ͫng t͵
Ӣ mӭFÿӝ YƭP{FiFWtQKFKҩt vұt lý cӫa vұt chҩt có thӇ giҧi thích bӣi các
ÿӏnh luұWFѫKӑc cӫD1HZWRQ7X\QKLrQNKLNtFKWKѭӟc vұt chҩt ӣ mӭc nano mét
hay nhӓ KѫQWKuFiFJLҧLWKtFKWKHRÿӏnh luұt cӫa Newton NK{QJFzQFKtQK[iFĈӇ giҧi thích các hiӋQWѭӧng vұt lý cӫa vұt chҩt ӣ mӭFÿӝ này, mӝt mҧng vұt lý mӟLÿm
UDÿӡi vӟi tên gӑL³FѫKӑFOѭӧng tӱ´&ѫKӑFOѭӧng tӱ giҧi thích chính xác các hiӋn
Wѭӧng vұt lý xҧy ra ӣ mӭFÿӝ vi mô Ӣ mӭFÿӝ này, các tính chҩt lѭӧng tӱ cӫa vұt
chҩWÿѭӧc thӇ hiӋn rõ nét
- Hi͏ u ͱng b͉ m̿ t
Cùng mӝt khӕL OѭӧQJ QKѭQJ NKL Yұt liӋu ӣ NtFK WKѭӟc nano mét, sӕ các
nguyên tӱ nҵm trên bӅ mһt sӁ chiӃm tӹ lӋ ÿiQJNӇ so vӟi tәng sӕ nguyên tӱ Chính
vì vұy, các hiӋu ӭQJFyOLrQTXDQÿӃn bӅ mһt sӁ trӣ nên quan trӑng, làm cho tính
chҩt vұt liӋXFyNtFKWKѭӟc nano khác biӋt so vӟi vұt liӋu dҥng khӕLĈLӅu này có ý
QJKƭDUҩt quan trӑng trong các ӭng dөng cӫa vұt liӋu nano liên quan tӟi khҧ QăQJ
tiӃp xúc bӅ mһt cӫa vұt liӋXQKѭ[~FWiFFҧm biӃn sinh hӑc, diӋt khuҭn
Trang 16- tFKWK˱ ͣc tͣi h̩n:
Các tính chҩt vұt lý, hóa hӑc cӫa các vұt liӋXÿӅu có mӝt giӟi hҥn vӅ kích
WKѭӟc NӃu vұt liӋu mà nhӓ KѫQ NtFK WKѭӟc này thì tính chҩt cӫa nó hoàn toàn bӏ
WKD\ÿәLQJѭӡi ta gӑLÿyOjNtFKWKѭӟc tӟi hҥn Vұt liӋu nano có tính chҩWÿһc biӋt là
GRNtFKWKѭӟc cӫa nó có thӇ VRViQKÿѭӧc vӟLNtFKWKѭӟc tӟi hҥn cӫa các tính chҩt
cӫa vұt liӋu Ví dө ÿLӋn trӣ cӫa mӝt kim loҥi tuân theo ÿӏnh luұt Ohm ӣ NtFKWKѭӟc
YƭP{1Ӄu ta giҧPNtFKWKѭӟc cӫa vұt liӋu xuӕng nhӓ KѫQTXmQJÿѭӡng tӵ do trung
bình cӫD ÿLӋn tӱ trong kim loҥL PjWKѭӡng có giá trӏ tӯ YjL ÿӃQYjLWUăPQPWKu
ÿӏnh luұW2KPNK{QJFzQÿ~QJQӳD/~Fÿy, ÿLӋn trӣ cӫa vұWFyNtFKWKѭӟc nano sӁ
tuân theo các quy tҳFOѭӧng tӱ Không phҧi bҩt cӭ vұt liӋu nào cyNtFKWKѭӟc nano
ÿӅu có tính chҩt khác biӋt mà nó phө thuӝc vào tính chҩWPjQyÿѭӧc nghiên cӭu
Các tính chҩWNKiFQKѭWtQKFKҩWÿLӋn, tính chҩt tӯ, tính chҩt quang và các tính chҩt
hóa hӑFNKiFÿӅXFyÿӝ dài tӟi hҥn trong khoҧng nm Chính vì thӃ PjQJѭӡi ta gӑi
ngành khoa hӑc và công nghӋ liên quan là khoa hӑc nano và công nghӋ nano
1.1.3 &iFSK˱˯QJSKiSÿL͉XFK͇Y̵WOL͏XQDQR
VӅ Fѫ EҧQ Fy KDL SKѭѫQJ SKiS ÿѭӧc sӱ dөQJ ÿӇ chӃ tҥo vұt liӋu nano:
SKѭѫQJSKiSWӯ trên xuӕQJYjSKѭѫQJSKiSWӯ GѭӟLOrQ3KѭѫQg pháp tӯ trên xuӕng
OjSKѭѫQJSKiSWҥo hҥWNtFKWKѭӟc nano tӯ các hҥWFyNtFKWKѭӟc lӟQKѫQ SKѭѫQJ
pháp tӯ GѭӟLOrQOjSKѭѫQJSKiSKuQKWKjQKKҥt nano tӯ tұp hӧp các nguyên tӱ
1.1.3.1 3K˱˯QJSKiSWͳWUrQ[X͙QJ
Ӣ SKѭѫQJSKiSQj\QJѭӡi ta dùng kӻ thuұt nghiӅn và biӃn dҥng ÿӇ chuyӇn
các vұt liӋu thӇ khӕi vӟi tә chӭc hҥt thô vӅ cӥ hҥWFyNtFKWKѭӟFQDQRĈk\OjFiFpKѭѫQJSKiSÿѫQJLҧn, rҿ tiӅQQKѭQJUҩt hiӋu quҧ, có thӇ tiӃn hành cho nhiӅu loҥi
vұt liӋu vӟLNtFKWKѭӟc khá lӟn (ӭng dөng làm vұt liӋu kӃt cҩX 7URQJSKѭѫQJSKiSnghiӅn, vұt liӋu ӣ dҥng bӝWÿѭӧc trӝn lүn vӟi nhӳQJYLrQELÿѭӧc làm tӯ các vұt liӋu
rҩt cӭQJYjÿһt trong cӕi Máy nghiӅn có thӇ là nghiӅn lҳc, nghiӅn rung hoһc nghiӅn
quay (còn gӑi là nghiӅn kiӇu hành tinh) Các viên bi cӭng va chҥm vào nhau và phá
vӥ bӝWÿӃQNtFKWKѭӟc nano KӃt quҧ WKXÿѭӧc là vұt liӋu nano không chiӅX3KѭѫQJ
Trang 17pháp biӃn dҥQJÿѭӧc sӱ dөng vӟi các kӻ thuұWÿһc biӋt nhҵm tҥo ra sӵ biӃn dҥng cӵ
lӟn (có thӇ >10nm) mà không làm phá huӹ vұt liӋu NhiӋWÿӝ có thӇ ÿѭӧFÿLӅu chӍnh
tùy thuӝc vào tӯQJWUѭӡng hӧp cө thӇ NӃu nhiӋWÿӝ gia công lӟQKѫQQKLӋWÿӝ kӃt
tinh lҥLWKuÿѭӧc gӑi là biӃn dҥng nóng1Jѭӧc lҥi, gӑi là biӃn dҥng nguӝi KӃt quҧ
WKXÿѭӧc là các vұt liӋu nano mӝt chiӅu (dây nano) hoһc hai chiӅu (lӟp có chiӅu dày
nm) Ngoài ra, hiӋQQD\QJѭӡLWDWKѭӡQJGQJFiFSKѭѫQJSKiSquang khҳc ÿӇ tҥo
ra các cҩu trúc nano
1.1.3.2 3K˱˯QJSKiSWͳG˱ͣLOrQ
VӟLSKѭѫQJSKiSQj\Yұt liӋXQDQRÿѭӧc hình thành tӯ các nguyên tӱ hoһc
LRQ3KѭѫQJSKiSWӯ GѭӟLOrQÿѭӧc phát triӇn rҩt mҥnh mӁ YuWtQKOLQKÿӝng và chҩt
Oѭӧng cӫa sҧn phҭm cuӕi cùng Phҫn lӟn các vұt liӋu nano mà chúng ta dùng hiӋn
QD\ÿѭӧc chӃ tҥo tӯ SKѭѫQJSKiSQj\3KѭѫQJSKiSWӯ Gѭӟi lên có thӇ OjSKѭѫQJ
pháp vұt lý, hóa hӑc hoһc kӃt hӧp cҧ KDLSKѭѫQJSKiSKyD-lý
3K˱˯QJS háp v̵ t lý OjSKѭѫQJSKiSWҥo vұt liӋu nano tӯ nguyên tӱ hoһc
chuyӇn pha Nguyên tӱ ÿӇ hình thành vұt liӋXQDQRÿѭӧc tҥo ra tӯ SKѭѫQJSKiSYұt
lý: bӕc bay nhiӋt (ÿӕt, phun xҥ, SKyQJÿLӋn hӗ quang) Trong pKѭѫQJSKiSFKX\Ӈn
pha: vұt liӋXÿѭӧc nung nóng rӗi cho nguӝi vӟi tӕFÿӝ QKDQKÿӇ WKXÿѭӧc trҥng thái
Y{ ÿӏnh hình, xӱ lý nhiӋt ÿӇ xҧy ra chuyӇQ SKD Y{ ÿӏnh hình - tinh thӇ (kӃt tinh)
(SKѭѫQJSKiSQJXӝi nhanh 3KѭѫQJSKiSYұWOêWKѭӡQJÿѭӧFGQJÿӇ tҥo các hҥt
nano, màng nano, ví dө: ә cӭng máy tính
3K˱˯QJ SKiS KyD K ͕c Oj SKѭѫQJ SKiS Wҥo vұt liӋu nano tӯ các ion
3KѭѫQJSKiSKyDKӑFFyÿһFÿLӇm là rҩWÿDGҥng vì tùy thuӝc vào vұt liӋu cө thӇ mà
QJѭӡi ta phҧLWKD\ÿәi kӻ thuұt chӃ tҥo cho phù hӧp Tuy nhiên, chúng ta vүn có thӇ
phân loҥLFiFSKѭѫQJSKiSKyDKӑc thành hai loҥi: hình thành vұt liӋu nano tӯ pha
lӓng SKѭѫQJ SKiSkӃt tӫa, sol-gel, ) và tӯ pha khí (nhiӋt phân 3KѭѫQJ SKiSnày có thӇ tҥo các hҥt nano, dây nano, ӕng nano, màng nano, bӝt nano,
Trang 183K˱˯QJ SKiS N ͇ t hͫ p Oj SKѭѫQJ SKiS Wҥo vұt liӋu nano dӵa trên các
nguyên tҳc vұt lý và hóa hӑFQKѭ ÿLӋn phân, QJѭQJWө tӯ pha khí3KѭѫQJSKiS
này có thӇ tҥo các hҥt nano, dây nano, ӕng nano, màng nano, bӝt nano,
1.2+ҥWQDQRR[LWVҳWWӯ )H 3 O 4 NPs)
Cuӕi thұp niên 80, công nghӋ nano bҳW ÿҫu phát triӇQ Yj WKX ÿѭӧc nhӳng
thành tӵu to lӟn không chӍ trong nghiên cӭu mà còn ӭng dөng trong nhiӅXOƭQKYӵc
ViӋc ӭng dөng các hҥt nano oxit sҳt siêu thuұn tӯ vào chҭQ ÿRiQ Yj WUӏ bӋnh có
nhiӅu thành quҧ và triӇn vӑng cao [3], [11] Hai loҥi oxit sҳt dùng nhiӅu trong y sinh
hӑc là maghemite ( ± Fe2O3) và magnetite (Fe3O4 7URQJÿyPDJQHWLWHOjYұWOLӋXÿѭӧFVӱGөQJSKәELӃQKѫQ
Trong phân loҥi vұt liӋu tӯ, Fe3O4 ÿѭӧc xӃp vào nhóm vұt liӋu ferít - là nhóm
vұt liӋu tӯ có công thӭc tәng quát MO.Fe2O3 và có cҩu trúc spinel; WURQJÿy0 Oj
mӝt kim loҥi hoá trӏ QKѭ)H1L Co, Mn, Zn, Mg hoһc Cu Trong loҥi vұt liӋu này
các ion oxy có bán kính khoҧQJ ǖ, lӟQ KѫQ Uҩt nhiӅu bán kính ion kim loҥi
(0,6yǖ QrQFK~QJQҵm rҩt sát nhau và sҳp xӃp thành mӝt mҥng có cҩu trúc lұp
SKѭѫQJWkPPһt xӃp chһt Trong mҥng này có các lӛ hәng thuӝc hai loҥi: loҥi thӭ
nhҩt là lӛ hәng tӭ diӋQ QKyP $ ÿѭӧc giӟi hҥn bӣi 4 ion oxy, loҥi thӭ hai là lӛ
hәng bát diӋQ QKyP% ÿѭӧc giӟi hҥn bӣi 6 ion oxy Các ion kim loҥi M2+ và Fe3+
sӁ nҵm ӣ các lӛ hәng này và tҥo nên hai dҥng cҩu trúc spinel cӫa nhóm vұt liӋu ferít
Trong dҥng thӭ nhҩt, toàn bӝ các ion M2+ nҵm ӣ các vӏ trí A còn toàn bӝ các ion
Fe3+ nҵm ӣ các vӏ trí B CҩXWU~FQj\ÿҧm bҧo hoá trӏ cӫa các nguyên tӱ kim loҥi vì
sӕ ion oxy bao quanh các ion Fe3+ và M2+ có tӹ sӕ QrQQyÿѭӧc gӑi là cҩu trúc
spinel thuұn CҩX WU~F Qj\ ÿѭӧc tìm thҩy trong ferít ZnO.Fe2O3 Dҥng thӭ hai
WKѭӡng gһSKѫQÿѭӧc gӑi là cҩXWU~FVSLQHOÿҧo Trong cҩXWU~FVSLQHOÿҧo mӝt nӱa
sӕ ion Fe3+ cùng toàn bӝ sӕ ion M2+ nҵm ӣ các vӏ trí B, mӝt nӱa sӕ ion Fe3+ còn lҥi
nҵm ӣ các vӏ trí A Oxit sҳt tӯ Fe3O4 { FeO.Fe2O3 là mӝt ferít có cҩu trúc spinel
ÿҧRÿLӇn hình Cҩu trúc spinel cӫa Fe3O4 ÿѭӧc minh hoҥ trên hình 1.1
Trang 19Hình 1.1: &̭XWU~FVSLQHOFͯD) e 3 O 4 (Fe 2,5+ là Fe 2+ và Fe 3+ ͧY͓WUt% ... cyNtFKWKѭӟc nano
ÿӅu có tính chҩt khác biӋt mà phө thuӝc vào tính chҩWPjQyÿѭӧc nghiên cӭu
Các tính chҩWNKiFQKѭWtQKFKҩWÿLӋn, tính chҩt tӯ, tính chҩt quang tính chҩt
hóa hӑFNKiFÿӅXFyÿӝ... nhҩt, toàn bӝ ion M2+ nҵm ӣ vӏ trí A cịn tồn bӝ ion
Fe3+ nҵm ӣ vӏ trí B CҩXWU~FQj\ÿҧm bҧo hố trӏ cӫa nguyên tӱ kim loҥi
sӕ ion oxy bao quanh ion Fe3+... tâm nghiên cӭu ӭng dөng hҥt Fe3O4 FyNtFKWKѭӟc nano
vì ӣ NtFKWKѭӟc nhӓ, tӯ tính cӫa vұt liӋu thӇ hiӋn tính chҩt hồn tồn khác so vӟi
khi ӣ dҥng khӕLÿy tính