13:59 ICT Thứ ba, 14/08/2018
Rss Feed

Nghiên cứu thành công hệ vật liệu phức hợp oxide bán dẫn một chiều và các cấu trúc nano kim loại ứng dụng

Đăng lúc: Thứ tư - 08/08/2018 10:32 - Người đăng bài viết: Cộng tác viên

 

Trong thời gian gần đây, Plasmonics - lĩnh vực nghiên cứu về tương tác của bức xạ điện từ và vật liệu nano kim loại - được nhiều phòng thí nghiệm lớn trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Điều đặc biệt là, ở điều kiện cộng hưởng, năng lượng điện từ hấp thụ bởi cấu trúc nano kim loại được tập trung trong một thể tích không gian nhỏ kích thước cỡ nano mét bao quanh cấu trúc nano và trong điều kiện nhất định, các cấu trúc nano kim loại cũng bức xạ ra sóng điện từ. Do vậy, cộng đồng nghiên cứu plasmonics gọi các cấu trúc nano kim loại là plasmonic nanoantenna - cấu trúc nano có thể thu và phát bức xạ điện từ.

Khảo sát hình thái học và tính chất quang của hệ vật liệu gồm các hạt nano vàng (AuNP) gắn trên dây nano của oxit titan (TiO2) (Ảnh internet)

Khảo sát hình thái học và tính chất quang của hệ vật liệu gồm các hạt nano vàng (AuNP) gắn trên dây nano của oxit titan (TiO2) (Ảnh internet)

Nhóm nghiên cứu Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu phức hợp oxide bán dẫn một chiều và các cấu trúc nano kim loại ứng dụng cho quang xúc tác.

TS Hoàng Vũ Chung – chủ nhiệm đề tài cho biết, lĩnh vực nghiên cứu về plasmonics có nhiều ứng dụng hứa hẹn dành cho các cảm biến quang học với độ nhạy cao, độ chọn lọc lớn sử dụng trong y-sinh-dược học, quang xúc tác, linh kiện quang-điện tử, các linh kiện hấp thụ bức xạ làm tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời...

TS Chung cho biết thêm, nguyên lý tăng cường hoạt tính quang xúc tác của hệ vật liệu này có thể trình bày một cách giản lược như sau. Các vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng như TiO2 hoặc ZnO chỉ thể hiện hoạt tính quang xúc tác khi được kích thích với ánh sáng tử ngoại, vốn chiếm dưới 5% cường độ ánh sáng của phổ mặt trời (ultra-violet UV). Vì vậy, để mở rộng hoạt tính quang xúc tác của các vật liệu này sang vùng ánh sáng khả kiến (chiếm 42-45% phổ mặt trời), các tác giả đã chế tạo loại vật liệu phức hợp nói trên nhằm khai thác tính chất hấp thụ mạnh và có thể điều khiển được của các plasmonic nanoantenna trong vùng khả kiến. Cơ chế của sự tăng cường này là do khả năng tăng cường cường độ của bức xạ điện từ trong không gian hẹp của plasmonic nanoantennas và hiệu ứng truyền điện tử từ plasmonic nanoanntennas sang cấu trúc nano bán dẫn, từ đó thúc đẩy quá trình trao đổi điện tử giữa nano bán dẫn và các hoạt chất hữu cơ, làm tăng tốc độ phản ứng xúc tác.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, bức xạ điện từ được tập trung với cường độ rất mạnh tại biên giữa nano AuNPs và nano TiO2. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự có mặt của hạt nano vàng trên dây nano TiO2 đã làm tăng hằng số tốc độ phản ứng phân hủy methylene blue đến 2,6 lần, TS Chung cho biết.

Ngoài ra còn tổng hợp thành công các cấu trúc nano kim loại với hình thái học khác nhau, có bước sóng hấp thụ điều khiển được từ 530 nm đến 780 nm; Chế tạo được các dây nano TiO2 và thanh nano ZnO có mật độ, hình dạng và tỷ lệ chiều dài và đường kính thích hợp làm chất xúc tác bằng phương pháp thủy nhiệt và điện hóa; Chế tạo được hệ vật liệu hạt nano vàng gắn trên TiO2 và ZnO dùng làm chất xúc tác.

Ngoài các kết quả về xây dựng hướng nghiên cứu mới và thiết lập kênh hợp tác quốc tế, chúng tôi đã làm chủ công nghệ tổng hợp các cấu trúc nano kim loại với hình dạng và kích thước khác nhau, với bước sóng cộng hưởng có thể điều khiển được từ vùng nhìn thấy tới vùng hồng ngoại. Tổng hợp thành công hệ vật liệu phức hợp tạo bởi nano kim loại và nano bán dẫn một chiều, chứng minh sự tăng cường hoạt tính quang xúc tác trong vùng nhìn thấy của hệ vật liệu phức hợp do sự có mặt của các cấu trúc nano kim loại. Kết quả có thể được sử dụng như một kênh tham khảo cho các nghiên cứu kế tiếp về lĩnh vực plasmonics và mở rộng các ứng dụng của nó sang các lĩnh vực khác như chuyển đổi năng lượng và y tế, TS Chung nói.

Tác giả bài viết: HT
Đánh giá bài viết
Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết
 

ddkhtt1

Bản tin PBKT số 168/2018 new (1)

Market Ban tin so 168 small

Phổ biến kiến thức theo Chuyên đề new (1)

Trang 1 Chuyen de Pho bien kien thuc thang 6 2018 (final) copy small