Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của phosphoric acid đến sự chuyển hóa một số thực phẩm thành chấm lượng tử carbon

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC -------------------- NGUYỄN THỊ LOAN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHOSPHORIC ACID ĐẾN SỰ CHUYỂN HÓA MỘT SỐ THỰC PHẨM THÀNH CHẤM LƯỢNG TỬ CARBON KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hoá Vô Cơ HÀ NỘI – 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC -------------------- NGUYỄN THỊ LOAN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHOSPHORIC ACID ĐẾN SỰ CHUYỂN HÓA MỘT SỐ THỰC PHẨM THÀNH CHẤM LƯỢNG TỬ CARBON KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hoá Vô Cơ Người hướng dẫn khoa học ThS. HOÀNG QUANG BẮC HÀ NỘI – 2018 LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu này được tài trợ từ nguồn kinh phí Khoa học Công nghệ của Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 cho đề tài mã số: C.2017-18-05 do ThS. Hoàng Quang Bắc làm chủ nhiệm đề tài. Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến ThS. Hoàng Quang Bắc, người thầy đã tận tình hướng dẫn, định hướng cho em tư duy khoa học và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian thực hiện khóa luận. Em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong Khoa Hóa học, các thầy cô giáo Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 đã nhiệt tình giảng dạy, truyền những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường. Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ Viện Nghiên cứu Khoa học và ứng dụng (ISA) đã giúp đỡ em trong phép đo phổ UV- vis. Em xin chân thành cảm ơn TS. Mai Xuân Dũng cùng các bạn thành viên nhóm nghiên cứu N4O (Nanomaterials For Optoelectronics) đã giúp đỡ em trong thời gian thực hiện khóa luận. Cuối cùng, em xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã luôn giúp đỡ, động viên khích lệ em trong quá trình thực hiện khóa luận. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 4 năm 2018 SINH VIÊN Nguyễn Thị Loan LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của Ths. Hoàng Quang Bắc. Các số liệu và kết quả trong khóa luận là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Đề tài không có sự sao chép tài liệu nào, công trình nghiên cứu nào của người khác mà không chỉ rõ trong mục tài liệu tham khảo. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này. Hà Nội, tháng 4 năm 2018 SINH VIÊN Nguyễn Thị Loan MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1 1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 1 3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 1 4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 2 5. Điểm mới của đề tài................................................................................... 2 NỘI DUNG..................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN......................................................................... 3 1.1. Giới thiệu về chấm lượng tử.................................................................. 3 1.2. Chấm lượng tử carbon........................................................................... 7 1.2.1. Cấu trúc chấm lượng tử carbon ............................................................. 7 1.2.2. Ưu điểm của chấm lượng tử carbon ...................................................... 8 1.2.3. Tiềm năng ứng dụng của chấm lượng tử carbon .................................. 9 1.2.4. Các phương pháp tổng hợp chấm lượng tử carbon ............................. 12 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ................................................................. 14 2.1. Tổng hợp chấm lượng tử carbon ........................................................ 14 2.1.1. Hóa chất và dụng cụ ............................................................................ 14 2.1.2. Tổng hợp chấm lượng tử carbon ......................................................... 14 2.2.Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng tính chất chấm lượng tử carbon ........................................................................................................... 15 2.2.1. Phổ hấp thụ UV-vis ............................................................................. 16 2.2.2. Phổ hồng ngoại IR............................................................................... 17 2.2.3. Phổ huỳnh quang PL ........................................................................... 18 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................. 20 3.1. Cấu trúc của chấm lượng tử carbon .................................................. 20 3.2. Tính chất quang của chấm lượng tử carbon ..................................... 25 3.2.1. Phổ hấp thụ UV- vis ............................................................................ 25 3.2.2. Phổ phát xạ huỳnh quang PL .............................................................. 26 3.2.3. Hiệu suất phát xạ lượng tử (QY)......................................................... 29 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ......................................................................... 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 32 PHỤ LỤC ................................................................................................... 34 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 1.1. Cấu trúc điện tử của chấm lượng tử thay đổi theo kích thước. ......... 4 Hình 1.2. Màu sắc chấm lượng tử phụ thuộc vào kích thước của chúng.......... 5 Hình 1.3. Chấm lượng tử dùng trong màn hình tivi.......................................... 5 Hình 1.4. Cấu trúc chấm lượng tử carbon. ........................................................ 8 Hình 1.5. Chấm lượng tử Carbon để phát hiện ion Hg2+. ............................... 10 Hình 1.6. Chấm lượng tử Carbon để phát hiện ion Cu2+. ............................... 10 Hình 2.1. Quy trình tổng hợp chấm lượng tử carbon...................................... 14 Hình 2.2. Nguyên lí hoạt động máy đo phổ hấp thụ UV- VIS ....................... 16 Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lí hoạt động máy đo phổ hồng ngoại ....................... 17 Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lí hoạt động máy đo phổ phát xạ huỳnh quang PL .. 18 Hình 3.1. Phổ hồng ngoại IR của chấm lượng tử carbon tổng hợp từ đường. 21 Hình 3.2. Phổ hồng ngoại IR của chấm lượng tử carbon tổng hợp từ đỗ xanh. Hình 3.3. Phổ hồng ngoại IR của chấm lượng tử carbon tổng hợp từ sữa. ............................................................................................................ 24 Hình 3.4. Phổ hấp thụ UV- vis của CQDs tổng hợp từ đường. Hình 3.5. Phổ phát xạ huỳnh quang PL của CQDs tổng hợp từ đường......... 27 Hình 3.6. So sánh phổ phát xạ huỳnh quang của CQDs tổng hợp từ đường bằng phương pháp thủy nhiệt tại bước sóng kích thích 355 nm. ....... 28 Bảng 3.1. Hiệu suất phát xạ lượng tử của chấm lượng tử carbon................... 30 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CQDs : Chấm lượng tử carbon (carbon quantum dots) Eg : Độ rộng vùng cẩm (energy gap) FT-IR : Fourier transform - infrared spectroscopy N – CQDs : Chấm lượng tử carbon pha tạp Nitrogen PEG : Polyethylene glycols PL : Photoluminescence spectroscopy QDs : Chấm lượng tử (quantum dots) QY : Hiệu suất lượng tử (quantum yield) UV-VIS : Ultra violet - visible absorption spectroscopy MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa thì ngành vật liệu nano không ngừng phát triển để phục vụ nhu cầu của xã hội. Các loại vật liệu nano được nhắc đến nhiều nhất gồm: nano oxit (SiO2, TiO2, ZnO...), hạt nano kim loại (Ag, Au), nano carbon (fullerene, graphene, carbon tube). Trong một số vật liệu nano carbon, gần đây chấm lượng tử carbon (C-QDs : carbon quantum dots) đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu do đặc tính vượt trội và tiềm năng ứng dụng của mình. Các nghiên cứu cho thấy CQDs có thể dễ dàng tổng hợp từ những phương pháp đơn giản, nguồn nguyên liệu dễ kiếm, chi phí tổng hợp thấp. CQDs có thể được tổng hợp từ những thực phẩm quen thuộc với chúng ta như glucose, đường, rau, hoa quả...CQDs được tổng hợp từ thực phẩm có khả năng phát xạ khá tốt. Đặc biệt, các chấm lượng tử carbon này có khả năng tự phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường [1]. Chính vì những ưu điểm của CQDs được tổng hợp từ thực phẩm và cùng với sự mong muốn tìm hiểu sự ảnh hưởng của acid đến chấm lượng tử carbon, nên trong khóa luận này, tôi xin đề cập tới đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của phosphoric acid đến sự chuyển hóa một số thực phẩm thành chấm lượng tử carbon”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của phosphoric acid (H3PO4) đến sự chuyển hóa một số thực phẩm thành chấm lượng tử carbon. Nghiên cứu tính chất quang của một số chấm lượng tử thu được. 3. Phương pháp nghiên cứu Thực nghiệm kết hợp với lí thuyết mô phỏng. Đầu tiên, tôi nghiên cứu điều kiện tổng hợp CQDs, tổng hợp CQDs , đo tính chất quang (đo phổ hấp thụ UV-vis, phổ huỳnh quang PL), nghiên cứu 1 cấu trúc CQDs thu được bằng cách đo phổ IR, đưa ra giải thích tính chất quang của chấm lượng tử thu được. 4. Nội dung nghiên cứu Tổng hợp CQDs bằng phương pháp thủy nhiệt và phương pháp nhiệt vi sóng. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của H3PO4 acid đến sự chuyển hóa CQDs. Đặc trưng cấu trúc của các chấm lượng tử thu được bằng phổ hồng ngoại IR. Nghiên cứu tính chất quang của chấm lượng tử thu được bằng phổ hấp thụ UV- vis và phổ phát xạ PL. 5. Điểm mới của đề tài Tổng hợp chấm lượng tử từ nguồn thực phẩm tự nhiên bằng hai phương pháp khác nhau. Nghiên cứu ảnh hưởng của H3PO4 acid đến sự chuyển hóa một số thực phẩm thành chấm lượng tử carbon. 2 NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về chấm lượng tử Chấm lượng tử là những tinh thể nano được làm từ vật liệu chất bán dẫn có kích thước từ 2- 10 nm. Chúng được phát hiện đầu tiên vào năm 1981. Kích thước của chấm lượng tử tương đương với bán kính Bohr: rB = 𝜀ħ2 𝑒2 1 (𝑚 + 𝑒 1 𝑚ℎ ) Với h,  , me , mh lần lượt là hằng số Plank rút gọn, hằng số điện môi của bán dẫn rắn đang xét, khối lượng electron và khối lượng lỗ trống. Từ đây, ta có thể thấy rằng tùy thuộc vào bản chất vật liệu mà kích thước của QDs sẽ khác nhau. Các đặc tính quang học của QDs xuất hiện do hiệu ứng giam giữ lượng tử. Bằng tính toán người ta đã chỉ ra mối liên hệ giữa bán kính của QDs với năng lượng Eg qua phương trình : h2 1 1 e m∗ h Eg = Eog + 8R2 (m ∗ + )− 1,786 e2 4πRεεo Với R, Eog , h, me*, m*h, e lần lượt là bán kính QDs, độ rộng vùng cấm, hằng số Plank, khối lượng electron, khối lượng lỗ trống rút gọn và điện tích nguyên tố. Từ đây ta thấy bán kính chấm lượng tử tỉ lệ nghịch với năng lượng vùng cấm. 3 Hình 1.1. Cấu trúc điện tử của chấm lượng tử thay đổi theo kích thước. Khi kích thước của tinh thể giảm, sự khác nhau giữa năng lượng giữa vùng hóa trị cao nhất và vùng dẫn thấp nhất tăng lên. Do đó cần năng lượng lớn để kích thích chấm lượng tử, và đồng thời nhiều năng lượng được giải phóng khi tinh thể trở về trạng thái cơ bản của nó, dẫn đến sự dịch chuyển màu từ đỏ sang xanh trong ánh sáng phát ra. Do hiện tượng này, các chấm lượng tử có thể phát ra bất kỳ màu nào của ánh sáng từ cùng một chất liệu đơn giản bằng cách thay đổi kích thước QDs. Ngoài ra, do mức độ kiểm soát cao có thể vượt qua kích thước của các tinh thể nano được tạo ra, các chấm lượng tử có thể được điều chỉnh trong quá trình sản xuất để phát ra bất kỳ màu nào của ánh sáng [2]. 4 Hình 1.2. Màu sắc chấm lượng tử phụ thuộc vào kích thước của chúng. Những ứng dụng của chấm lượng tử Màn hình TV Do đặc tính quang học thú vị, nên chấm lượng tử đã được ứng dụng vào công nghệ Tivi chấm lượng tử. Trong các màn hình LCD thông thường và màn hình LED, màu sắc được xác định bởi một bộ lọc, điều này không tạo ra được những màu sắc chính xác hoàn toàn. Trong khi đó công nghệ chấm lượng tử đã mang đến một thế hệ tivi QD-LED có thể hiển thị màu rất chính xác và sử dụng ít năng lượng hơn màn hình truyền thống [3]. Hình 1.3. Chấm lượng tử dùng trong màn hình tivi. 5 Ứng dụng trong y sinh Các chấm lượng tử có tiềm năng lớn để sử dụng trong y sinh do đặc tính đặc thù của mình. Chúng được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các quá trình nội bào, nhắm mục tiêu khối u, quan sát in vivo, in vittro, chụp ảnh tế bào ở độ phân giải cao. Do các chấm lượng tử có hiệu suất lượng tử cao, bền, khả năng quang phổ và phổ phát xạ có thể điều chỉnh nên chúng vượt trội hơn so với thuốc nhuộm hữu cơ thông thường. QDs bền hơn gấp 100 lần và sáng hơn 20 lần so với thuốc nhuộm huỳnh quang truyền thống. Các chấm lượng tử có thể nhắm mục tiêu các tế bào hoặc protein cụ thể bằng cách sử dụng kháng thể hoặc phối tử sau đó quan sát thấy protein mục tiêu hoặc tế bào. Theo nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học Trường Đại học Colorado chỉ ra chấm lượng tử có thể chống lại các bệnh nhiễm trùng kháng thuốc. Chấm lượng tử có thể được sử dụng để tạo ra hình ảnh của khối u ung thư giúp điều trị ung thư [3]. Máy tính lượng tử Chấm lượng tử đã mở đường mạnh mẽ cho các “siêu máy tính” gọi là máy tính lượng tử. Các máy tính lượng tử hoạt động và lưu trữ thông tin bằng cách sử dụng các bit lượng tử hoặc “qubit”, chúng sử dụng các chấm lượng tử thay cho bóng bán dẫn. Điều đáng chú ý ở đây là khả năng xử lí thông tin và dung lượng bộ nhớ của máy tính lượng tử được cải thiện rất nhiều so với các máy tính thông thường [3]. Pin mặt trời Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, nhu cầu sử dụng năng lượng của con người ngày càng tăng trong khi nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt. Do đó, yêu cầu đặt ra cho xã hội là sử dụng nguồn năng lượng vô hạn như năng lượng mặt trời, năng lượng gió... Trong đó, công nghệ chấm lượng tử đã giải quyết được một phần yêu cầu đó. Chấm lượng tử sẽ được 6 thay thế cho tấm silicon như pin truyền thống. Pin mặt trời lượng tử có tiềm năng tăng hiệu suất chuyển đổi photon mặt trời lên tới 66% so với pin truyền thống. Hiệu quả cao hơn là do các tinh thể nano được chế tạo từ một số chất bán dẫn có thể phát ra nhiều hơn một electron cho mỗi photon hấp thụ [4]. Đèn LED Các diodes phát quang lượng tử (QD- LEDs) gần đây đã thu hút rất nhiều sự chú ý do ứng dụng quang điện tử đa dạng của nó, nhờ khả năng quang phổ rộng, hiệu suất lượng tử cao,… QD- LEDs có ưu điểm đó là tiết kiệm năng lượng, an toàn, phản ứng nhanh, cường độ sáng cao và tuổi thọ lâu dài. Chấm lượng tử có màu sắc phát xạ khác nhau được sử dụng để chuyển hóa ánh sáng năng lượng cao thành ánh sáng trắng hay tạo thành các giải màu đơn sắc trong vùng nhìn thấy [5]. 1.2. Chấm lượng tử carbon 1.2.1. Cấu trúc chấm lượng tử carbon Chấm lượng tử carbon (CQDs: Carbon Quantum Dots) là một loại nano carbon mới có kích thước dưới 10 nm, thu được lần đầu tiên vào năm 2004 và được nghiên cứu sâu rộng trong những năm gần đây. Carbon thường là một chất rắn màu đen, kém tan trong nước và có độ phát quang yếu. Trong khi đó, CQDs có khả năng phát quang tốt, tan tốt trong nước, độc tính thấp, khả năng tương thích sinh học cao nên CQDs đã thu hút được sự nghiên cứu của nhiều nhà khoa học. Trong vài năm qua, nhiều tiến bộ đã đạt được trong quá trình tổng hợp, nghiên cứu ứng dụng CQDs. Tuy nhiên, cấu trúc của chấm lượng tử carbon vẫn chưa được mô tả rõ ràng. Các nhà nghiên cứu cho rằng CQDs sở hữu lõi là các hệ đa vòng liên hợp bao quanh bởi bề mặt ưa nước. Các đặc tính bề mặt ưa nước là do CQDs chứa các nhóm chức phân cực như NH2, OH, SH, COOH,...Chính các nhóm chức này đã quyết định độ tan của CQDs trong nước [6]. 7 COOH OH Carbon quantum dots (CQDs) NH2 Hình 1.4. Cấu trúc chấm lượng tử carbon. 1.2.2. Ưu điểm của chấm lượng tử carbon Chấm lượng tử đang dần được thay thế cho các chấm lượng tử bán dẫn thông thường do một số hạn chế của chấm lượng tử bán dẫn. Hạn chế của chấm lượng tử nhóm II- VI điển hình là chấm lượng tử CdSe, CdTe có chứa nguyên tố Cd gây độc cho tế bào (Các nhà nghiên cứu chỉ ra chấm lượng tử CdTe được phủ axit mercaptoacetic là độc hại đối với các tế bào pheochromacytoma ở chuột) [7]. Nhóm III-V điển hình là chấm lượng tử InP gây khó khăn về tổng hợp do nguyên tố In đắt, quy trình tổng hợp khắt khe. Để ứng dụng trong y sinh thì chấm lượng tử Silicon, Germanium (Ge), Carbon được ưu tiên sử dụng hơn. Tuy nhiên để điều chế được chấm lượng tử Ge thường cần điều kiện nhiệt độ cao, hay sử dụng nhiều hóa chất cho quá trình khử tiền chất. Do khả năng ứng dụng trong quang điện tử, chấm lượng tử silicon cũng đã thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu. Nhưng chấm lượng tử silicon lại kém bền, kĩ thuật tổng hợp khắt khe đã làm hạn chế việc ứng dụng nó trong y sinh [8]. Chấm lượng tử carbon được lựa chọn thay 8 thế cho các chấm lượng tử bán dẫn thông thường do chi phí tổng hợp thấp, độ hòa tan tốt trong dung môi phân cực, độ hấp thụ quang học rộng xuyên suốt các vùng bước sóng nhìn thấy và gần hồng ngoại giúp CQDs có khả năng ứng dụng cho quang điện. Ngoài ra, CQDs có độc tính thấp, khả năng tương thích sinh học cao và bền đã giúp CQDs trở nên quan trọng trong ứng dụng y sinh. 1.2.3. Tiềm năng ứng dụng của chấm lượng tử carbon Là nhóm vật liệu nano huỳnh quang mới nổi , CQDs cho thấy tiềm năng ứng dụng to lớn như: Cảm biến hóa học, cảm biến sinh học, quang xúc tác,... đặc biệt là những ứng dụng trong y sinh. Đánh dấu sinh học Do có tính chất quang học độc đáo và khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, độ hòa tan cao trong nước nên CQDs đã được ứng dụng vào đánh dấu sinh học trong y sinh. Các chấm lượng tử sẽ được gắn với kháng thể đặc hiệu với cấu trúc đích trong tế bào. CQDs có khả năng phát xạ tốt dưới tia UV và có độ bền quang học cao nên các nhà nghiên cứu dễ dàng quan sát được sự phát triển của tế bào, sự hấp thụ vật chất trong thời gian dài [9]. Cảm biến các ion kim loại Ion thủy ngân (II) (Hg2+) là một trong những chất gây nguy hiểm tới sức khỏe con người và ô nhiễm môi trường nhất. Ion Hg2+ rất dễ hấp thụ qua da, hệ thần kinh, cơ quan hô hấp và tiêu hóa. Khi bị nhiễm thủy ngân sẽ gây ra viêm miệng, viêm ruột, xuất huyết đường tiêu hóa, bỏng da, run mí mắt, run chân tay, co giật...và dẫn đến tử vong. Vì vậy, việc phát hiện ra ion thủy ngân là rất cần thiết. Chấm lượng tử carbon đã được cải biến làm đầu dò huỳnh quang để phát hiện nhanh nhạy ion Hg2+. Cơ chế cảm biến của các đầu dò thường dựa trên sự dập tắt huỳnh quang của chấm lượng tử carbon do các chất phân tích gây ra thông qua việc truyền tải điện, gây ra sự tái tổ hợp hoặc tái phân hủy electron [10]. 9 Chấm lượng tử Cacbon Hg2+ Biothiols Hình 1.5. Chấm lượng tử Carbon để phát hiện ion Hg2+. Chấm lượng tử carbon còn được chế tạo làm đầu dò huỳnh quang để phát hiện ra Cu2+. CQDs được điều chế từ o-phenylenediamine (OPD) bằng phương pháp thủy nhiệt. Khi có các ion Cu2+, màu của CQDs thay đổi từ màu vàng sang màu da cam, với cường độ PL tăng lên ở 567 nm khi kích thích ở bước sóng 420 nm. Sự tăng cường huỳnh quang là do sự ức chế chuyển điện tử hình ảnh do sự hình thành phức hợp Cu (OPD) 2 trên bề mặt của các chấm carbon [11]. Cu2+ Cu2+ dập tắt sự phát xạ màu xanh Hình 1.6. Chấm lượng tử Carbon để phát hiện ion Cu2+. Ngoài ra, một số ion kim loại khác như Fe3+, K+, Zn2+,... cũng được phát hiện bởi đầu dò huỳnh quang từ CQDs [12]. 10 Cảm biến sinh học Chấm lượng tử carbon cũng được sử dụng trong quá trình sinh học dựa trên việc sử dụng các kháng thể và gen. Chấm lượng tử carbon chủ yếu được áp dụng trong các xét nghiệm miễn dịch dưới dạng nhãn huỳnh quang. CQDs được đánh giá là ít tốn kém, ổn định hơn, có độ nhạy cao hơn các hạt nano vàng. CQDs cũng đã cho thấy khả năng làm đầu dò huỳnh quang trong việc phát hiện các chất phân tích sinh học nhỏ như thuốc chống vi khuẩn, dopamine. CQDs phát xạ cao được tổng hợp từ dopamine và áp dụng chúng để phát hiện dopamine không có nhãn. Tương tự như cảm biến hóa học, dopamine có hiệu quả dập tắt huỳnh quang của phức Fe3+- CQD. Ngoài ra, các nhà khoa học đã điều chế N- CQD huỳnh quang từ glutamic acid bằng phương pháp nhiệt phân một bước. N- CQD sau đó được sử dụng để phát hiện amoxicillin. Amoxicillin là thuốc kháng sinh phổ biến để điều trị nhiễm khuẩn [13]. Thuốc nano Chấm lượng tử carbon cũng hấp dẫn trong việc tổng hợp thuốc nano vì chúng không có bất kì dấu hiệu ngộ độc nào ở động vật và do đó có thể được sử dụng nghiên cứu in vivo. Người ta đã thử độc tính trên chuột bằng cách tiêm CQDs vào tĩnh mạch chuột và theo dõi nó trong bốn tuần. Kết quả là nội tạng và chức năng hầu như không bị ảnh hưởng. Kết quả còn chỉ ra CQDs không hạn chế hoạt động của thrombin và không dẫn đến hiện tượng đông máu. CQDs còn có thể được sử dụng trong điều trị các khối u. CQDs có tác dụng ức chế cao trên các tế bào ung thư do CQDs có khả năng tạo ra nhiều loại oxi phản ứng hơn, khiến chúng trở thành chất kích thích có triển vọng. CQDs được bài tiết nhanh chóng ra khỏi cơ thể [13]. 11 Quang xúc tác Trong những năm gần đây, quang xúc tác là giải pháp xanh thay thế việc tổng hợp hữu cơ. Quang xúc tác là hiện tượng sử dụng ánh sáng để kích hoạt các phản ứng hóa học. Một nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng CQDs có kích thước khoảng 1- 4 nm là các xúc tác quang điện tử NIR có hiệu quả ánh sáng cho quá trình oxi hóa của alcohols với benzaldehyd với hiệu suất chuyển đổi tốt (92%) và khả năng chọn lọc 100%. CQDs có kích thước lớn hơn (khoảng 5 – 10 nm) có thể được sử dụng làm chất xúc tác làm biến đổi hữu cơ trong môi trường nước dưới ánh sáng nhìn thấy [13]. 1.2.4. Các phương pháp tổng hợp chấm lượng tử carbon Các phương pháp tổng hợp chấm lượng tử carbon được phân thành hai nhóm: phương pháp hóa học và phương pháp vật lí. Phương pháp hóa học bao gồm: phương pháp điện hóa, thủy nhiệt nhiệt vi sóng, ... Phương pháp vật lí gồm phóng điện hồ quang, laser... Sau đây, tôi xin trình bày một số phương pháp tổng hợp thông dụng. a) Phương pháp tổng hợp điện hóa (Electrochemical) Phương pháp điện hóa là phương pháp điều chế CQDs sử dụng số lượng lớn tiền chất khác nhau. Ở phương pháp này, hai tấm Pt được sử dụng làm điện cực làm việc và điện cực phụ trơ, một điện cực calomel gắn trên mao mạch Luggin có thể điều chỉnh được sử dụng làm điệc cực tham chiếu [14]. b) Phương pháp thủy nhiệt (Hydrothermal) Thuỷ nhiệt là phương pháp thân thiện với môt trường, chi phí thấp, không độc hại để điều chế CQDs từ các tiền chất khác nhau. Các tiền chất sẽ được cho vào bình teflon rồi đưa vào lò thủy nhiệt ở nhiệt độ cao (dưới 250oC). Nhiệt độ cao và áp suất cao sẽ thúc đấy quá trình hòa tan, kết tủa, vì vậy sẽ giảm các khuyết tật mạng lưới tinh thể nano và tạo ra vật liệu có độ đồng nhất. 12