4.2. Kết quả nghiên cứu và tổng hợp các hạt nano CdSe/CdS/SiO 2
4.2.2. Biểu hiện quang học của các hạt nano CdSe/CdS/SiO 2
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành đo phổ hấp thụ quang học của dung dịch hạt nano CdSe/CdS/SiO2 và so sánh với phổ hấp thụ của dung dịch chấm lượng tử CdSe/CdS không được bọc silica với cùng nồng độ chấm lượng tử. Hình 4.4 trình bày các phổ hấp thụ của hai loại hạt nano này. Qua phổ hấp thụ, có thể nhận thấy rằng dạng của hai đường phổ không có sự khác biệt đáng kể và bề mặt hấp thụ là như nhau. Mặc dù vậy, độ hấp thụ của các hạt nano CdSe/CdS/SiO2 lớn hơn so với độ hấp thụ các chấm lượng tử CdSe/CdS không được bọc silica. Sự tăng độ hấp thụ này là do có sự đóng góp từ lớp nền silica, làm tăng khả năng hấp thụ của dung dịch.
Qua quá trình thực nghiệm, quan sát thấy rằng khi các chấm lượng tử được bọc thêm lớp vỏ silica, huỳnh quang của chúng đạt cao nhất so với các chấm lượng tử CdSe/CdS không bọc silica, khoảng 30%. Hình 4.5 trình bày phổ phát xạ quang huỳnh quang của một mẫu các hạt nano CdSe/CdS/SiO so sánh với các chấm lượng tử CdSe/CdS không bọc silica với cùng nồng độ chấm lượng tử. Các mẫu hạt nano CdSe/CdS/SiO2 khác có cường độ huỳnh quang đạt từ trên 50 đến trên 70% so với các chấm lượng tử CdSe/CdS không bọc silica, tùy thuộc vào điều kiện chế tạo. Đây là một kết quả đáng chú ý, bởi trong hầu hết các nghiên cứu chế tạo hạt nano silica chứa chấm lượng tử , cường độ huỳnh quang của các hạt này thường thấp hơn so với các chấm lượng tử không bọc silica, trừ trường hợp của Ning Liu và Ping Yang (2013) [104] với lớp vỏ silica lai.
Có thể giải thích nguyên nhân khiến cho các mẫu hạt nano CdSe/CdS/SiO2 có cường độ huỳnh quang thấp hơn các chấm lượng tử CdSe/CdS không bọc silica, đó có thể là do các chấm lượng tử không thể đi vào trong mạng nền silica và trong mạng nền có nhiều lỗ xốp, dẫn đến việc chấm lượng tử bị rời ra khỏi mạng nền khi phân tán vào môi trường, và mất mát trong quá trình ly tâm và làm sạch. Còn đối với các mẫu hạt nano CdSe/CdS /SiO2 có cường độ huỳnh quang cao hơn các chấm lượng tử CdSe/CdS, có thể do lớp vỏ silica làm tăng độ thụ động hóa bề mặt các chấm lượng tử CdSe/CdS, do đó hạn chế các trạng thái bề mặt và tăng độ ổn định của chấm lượng tử trong môi trường.
Hình 4.4. Phổ hấp thụ quang học của các hạt nano silica chứa các chấm lượng tử CdSe/CdS và các chấm lượng tử CdSe/CdS không có vỏ silica với cùng
nồng độ chấm lượng tử
Hình 4.5. Phổ huỳnh quang của các hạt nano silica chứa các chấm lượng tử CdSe/CdS và các chấm lượng tử CdSe/CdS
không có vỏ silica với cùng nồng độ chấm lượng tử
Trong hình 4.5, đỉnh phổ huỳnh quang của các hạt nano CdSe/CdS/SiO2 gần như không bị lệch so với các chấm lượng tử CdSe/CdS không có lớp vỏ silica, cho thấy việc bọc lớp vỏ silica không ảnh hưởng đến tính chất quang của các chấm lượng tử. Mặc dù vậy, để có thể đạt được hiệu ứng cường độ huỳnh quang tốt hơn khi thêm lớp vỏ silica, cần thực hiện nhiều nghiên cứu chi tiết hơn với các điều kiện thực nghiệm khác nhau.
Dạng phổ phát xạ huỳnh quang của các hạt nano CdSe/CdS/SiO2 so với các chấm lượng tử CdSe/CdS gần như không đổi, tức là phát xạ của các hạt nano CdSe/CdS/SiO2 chủ yếu là do phát xạ của các chấm lượng tử CdSe/CdS. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng các hạt nano silica được chế tạo trong cùng điều kiện mà không có chấm lượng tử thì không phát xạ huỳnh quang với cùng điều kiện kích thích.
4.2.3. Bán kính thủy động học, phân bố kích thước hạt, và biểu đồ thế zeta của các hạt nano CdSe/CdS/SiO2
Để nghiên cứu sự phân bố kích thước và khả năng phân tán trong dung dịch của các hạt nano silica chứa chấm lượng tử, chúng tôi đã thực hiện đo bán kính thủy động học sử dụng phương pháp DLS và biểu đồ thế zeta. Trong hình 4.6, phổ phân bố kích thước của các hạt nano silica chứa chấm lượng tử CdSe/CdS được trình bày.
Kết quả cho thấy có hai giá trị bán kính thủy động học, đó là 71,13 nm (chiếm 99,4%) và 328,1 nm (chiếm 0,6%). Điều này cho thấy kích thước của các hạt khá đồng đều và kết quả này khá tương đồng với kích thước thu được từ ảnh TEM.
Hình 4.7 trình bày kết quả đo biểu đồ thế zeta của các hạt nano CdSe/CdS/SiO2 trong dung dịch. Biểu đồ thế zeta của các hạt nano CdSe/CdS/SiO2
là -14.5mV, là giá trị cho thấy dung dịch các hạt nano CdSe/CdS/SiO2 bắt đầu có tính ổn định và không bị kết đám (xem phụ lục về độ ổn định của các hạt trong dung dịch phụ thuộc vào thế zeta). So sánh kết quả đo biểu đồ thế zeta của hạt nano CdSe/CdS/SiO2 với biểu đồ thế zeta của chấm lượng tử CdSe/CdS không được bọc silica (hình 4.8) thì độ phân tán của các hạt nano CdSe/CdS/SiO2 được cải thiện tương đối tốt. Kết quả đo biểu đồ thế zeta của chấm lượng tử CdSe/CdS thu được 3 giá trị hiệu điện thế là -13,4mV (chiếm 62,1%), -59mV (chiếm 20,1%) cho thấy các chấm lượng tử trên có thể là không được bọc citrate kín hết bề mặt nên điện tích bề mặt không đồng nhất, phân tán không đều và bị kết đám. Do đó, việc bọc silica phủ kín các chấm lượng tử cải thiện độ ổn định của các hạt trong dung dịch, thuận lợi hơn cho việc phân tán trong các môi trường khác nhau, cũng như trong các ứng dụng về sinh học.
Hình 4.6. Phổ phân bố kích thước hạt của các hạt nano CdSe/CdS/SiO2
Hình 4.7. Biểu đồ thế zeta của các hạt nanoCdSe/CdS/SiO2
Hình 4.8. Biểu đồ thế zeta của các chấm lượng tử CdSe/CdS