Tin Khoa học - Công nghệ trong nước

Nghiên cứu các tính chất động học phổ quang phi tuyến đáp ứng cực nhanh của các vật liệu composite có cấu trúc nano dựa trên phương pháp động học quang phổ femto-giây

.

Hiệu ứng Plasmon cộng hưởng trên các cấu trúc nano composite kim loại được rất nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới quan tâm nghiên cứu bởi tính khoa học cũng như tiềm năng ứng dụng của hiệu ứng này trong nhiều lĩnh vực. Hệ plasmon dựa trên các hạt nano kim loại quý đóng vai trò quan trọng trong số các vật liệu nano tiên tiến. Cấu trúc nano plasmon được đặc trưng bởi các dải hấp thụ quang học mạnh do hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt định xứ (SPR). Hạt có cấu trúc nano composite kim loại thu hút sự quan tâm của khoa học và công nghệ lớn do dễ tổng hợp, ổn định hóa học và có những tính chất quang học độc đáo.
Siêu vật liệu (metamaterials) là vấn đề khoa học công nghệ đang được rất nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới quan tâm bởi sự đa dạng trong ứng dụng của nó. Đặc biệt, sự kết hợp giữa các cấu trúc nano kim loại quý và chất bán dẫn cũng như các chất điện môi đã đưa vùng phổ của siêu vật liệu về vùng nhìn thấy. Đây là một vấn đề khoa học công nghệ có ý nghĩa ứng dụng cao.

Hiệu ứng FRET (Förster resonance energy transfer) là quá trình truyền năng lượng thông qua tương tác lưỡng cực-lưỡng cực, từ một phân tử chất cho (donor) sang phân tử chất nhận (acceptor), khi có sự chồng chập giữa dải phát xạ của donor và dải hấp thụ của acceptor. Hiện nay hiệu ứng FRET đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hóa học, sinh học như nghiên cứu tế bào, khảo sát protein cũng như nhiều ứng dụng sinh trắc quang học. Nghiên cứu động học của quá trình truyền năng lượng này có ý nghĩa quan trọng để hoàn thiện cũng như đưa đến những ứng dụng mới của FRET. Mục đích hướng đến hiệu ứng FRET giữa hạt nano kim loại – acceptor và chấm lượng tử carbon – donor.

Nhận thấy được hướng nghiên cứu hữu ích của các hiệu ứng trên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam đã giao cho Viện Vật lý nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu các tính chất động học phổ quang phi tuyến đáp ứng cực nhanh của các vật liệu composite có cấu trúc nano dựa trên phương pháp động học quang phổ femto-giây”- Mã số đề tài: VAST.HTQT.BELARUS.02/16-17, do Tiến sĩ Phạm Hồng Minh làm chủ nhiệm. Mục tiêu đề tài là bước đầu chế tạo các chấm lượng tử carbon bằng phương pháp plasma điện hóa, qua đó có thể tạo được dòng vật liệu phục vụ cho nghiên cứu động học của FRET bằng phương pháp bơm dò quang phổ femto giây của nhóm nghiên cứu tại Việt Nam sau này.

Trong nhiệm vụ này, cùng với các nhà khoa học phía đối tác thuộc Viện Vật lý I. B. Stepanov, Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Belarus, các nhà khoa học đã nghiên cứu chế tạo thành công các vật liệu composite có cấu trúc nano từ các cấu trúc đa lớp hạt nano-điện môi Ag-Na3AlF6, hay nano bạc-màng mỏng NiPc (nikel phthalocyanine). Bằng việc sử dụng phương pháp quang phổ femto-giây, các nhà khoa học đã nghiên cứu tường minh ảnh hưởng của kích thước, hình dạng hạt nano bạc (Ag), độ dày các lớp điện môi và màng mỏng NiPc lên đặc trưng phổ, động học phổ của các vật liệu composite có cấu trúc nano được chế tạo từ các cấu trúc đa lớp: hạt nano bạc-điện môi (Ag-Na3AlF6). Hơn nữa, bằng việc sử dụng phương pháp plasma điện hoá, đề tài đã bước đầu chế tạo thành công các chấm lượng tử Cacbon, đánh giá được các đặc trưng quang học của chấm lượng tử chế tạo được.


phminh1
Quang phổ hấp thụ không dừng của đơn lớp Ag (a) và hệ đa lớp (Ag-Na3AlF6)4Ag (b,c). Độ dày các lớp Na3AlF6) ~10 nm (b) và ~80 nm (c); mật độ bề mặt Ag: ~1.9x10-6 g/cm2; η~ 0.4-0.45. Eexc= 10 µJ


phminh2
Dung dịch CQDs phát quang được chế tạo bằng phương pháp vi plasma tương tác dung dịch dưới ánh sáng trắng (trái) và dưới ánh sáng kích thích 405 nm (giữa), hình ảnh TEM của CQDs sản xuất vi plasma (phải)

Các kết quả nghiên cứu của đề tài đã được công bố trong 03 bài báo khoa học, trong đó có 01 bài trên tạp chí thuộc danh mục ISI với chỉ số IF = 2.4, 01 bài trong tạp chí khoa học của Belarus, 01 bài trong tạp chí Communication in Physics. Các công bố khoa học cụ thể của đề tài:
1. O. V. Buganov, A. D. Zamkovets, A. N. Ponyavina, S. A. Tikhomirov, M. H. Pham, B. T. Nguyen, H. D. Nguyen, “Silver Nanoparticle Effect on Spectral-Kinetic Properties of Thin Nickel Phthalocyanine Films”. Plasmonics, Vol. 13, Iss. 56, 2018, pp.1-6. DOI: 10.1007/s11468-018-0798-z.
2. O.V. Buganov, A. D. Zamkovets, A. N. Ponyavina1, S. A. Tikhomirov, Pham Hong Minh, Nguyen Thanh Binh, Nguyen Dai Hung, “Spectral -temporal dynamics of transient absorption of multilayer periodic plasmonic nanostructures”.Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-матэматычных навук. 2017. № 2. С. 82–90 (ISSN 0002-3574).
3. Do Hoang Tung, Tran Thi Thuong, Nguyen Dinh Cong, Nguyen Thanh Liem, Nguyen Van Kha, Le Hong Manh, Nguyen Thi Thu Thuy, Nguyen Minh Hoaand Pham Hong Minh, “Facile synthesis of carbon quantum dots by plasma - liquid interaction method” Communications in Physics, Vol. 27, No. 4 (2017), pp. 311-316.
Ngoài ra, kết quả của đề tài cũng đã giúp đào tạo 01 nghiên cứu sinh tại Viện Vật lý. 

Với việc hợp tác khoa học chặt chẽ và hiệu quả, đề tài đã đem lại giá trị khoa học, thực tiễn, cũng như đào tạo nâng cao trình độ từng thành viên tham gia. Kết quả của đề tài cho phép mở ra một hướng nghiên cứu khoa học mới tại Viện Vật lý, đó là Quang phổ laser femto-giây cũng như công nghệ vật liệu và vật lý laser xung cực ngắn. Hơn nữa, việc thực hiện đề tài cũng giúp Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam và Viện Hàn lâm KH QG Belarus nói chung và hai nhóm nghiên cứu nói riêng duy trì và thúc đẩy sự hợp tác về mặt khoa học, đào tạo chặt chẽ và hiệu quả hơn. Đây là cơ sở để các nhà nghiên cứu có thể cùng nhau đề xuất các đề tài hợp tác mới trong tương lai.

Ngày 08 tháng 06 năm 2018 Hội đồng Khoa học và Công nghệ cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã đánh giá nghiệm thu đề tài, với kết quả xếp loại xuất sắc.

Một số hình ảnh trao đổi khoa học giữa hai nhóm nghiên cứu:

phminh3
TS. Buganov Oleg Vasil’evich tham gia thí nghiệm tại Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.

phminh4
GS.TS. Tikhomirov Sergei Alexandrovich tham dự Hội nghị Quốc tế về Quang tử và ứng dụng lần thứ 9 tại Ninh Bình 6-10/11, 2016
phminh5
GS. TS. Nguyễn Đại Hưng và PGS. TS. Nguyễn Thanh Bình sang làm việc tại ViệnVật lý BI Stepanov, Viện Hàn lâm khoa học Quốc gia Belarus năm 2017


Nguồn tin: Tiến sĩ Phạm Hồng Minh – Viện Vật lý
Xử lý tin: Tâm - Hải

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".