Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano chấm lượng tử CdSe cho ứng dụng đánh dấu sinh học

Chu Việt Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 113(13): 17 - 23

17

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC HẠT NANO

CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe CHO ỨNG DỤNG ĐÁNH DẤU SINH HỌC

Chu Việt Hà1,*, Nguyễn Thị Vân1

, Trần Anh Đức

2

, Vũ Thị Kim Liên1

1

Trường Đại học Sư phạm – ĐH Thái Nguyên

2Viện Vật lý – Viên Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

TÓM TẮT

Các hạt nano chấm lượng tử CdSe được chế tạo bởi phương pháp hóa ướt trong môi trường nước

sử dụng hợp chất citrate làm chất hoạt động bề mặt. Các chấm lượng tử chế tạo được khá đơn phân

tán trong nước, với kích thước dao động tử 3.5 đến 10 nm với cường độ phát huỳnh quang mạnh.

Các chấm lượng tử này có độ bền quang cao, độ chói tốt và khá ổn định trong các môi trường pH

khác nhau. Tính chất quang của các chấm lượng tử được khảo sát trong nhiều điều kiện khác nhau.

Độ bền quang cao sau nhiều tháng chế tạo hứa hẹn ứng dụng các chấm lượng tử này cho các đánh

dấu huỳnh quang, đặc biệt là đánh dấu sinh học.

Từ khóa: Chấm lượng tử, CdSe, citrate, môi trường nước, đánh dấu huỳnh quang.

GIỚI THIỆU

*

Các chấm lượng tử kể từ khi được phát hiện,

đã dần trở thành các chất dán nhãn huỳnh

quang quan trọng dùng trong cảm biến sinh

học và hiện ảnh [1-5]. Các chấm lượng tử là

những tinh thể nano bán dẫn bao gồm các

nguyên tử của các nguyên tố nhóm II - VI (ví

dụ, Cd, Zn, Se, Te) hoặc III-V (ví dụ, In, P,

As) trong bảng hệ thống tuần hoàn các

nguyên tố hóa học. Các hiệu ứng lượng tử xảy

ra khi kích thước tinh thể có thể so sánh với

bước sóng de Broglie của điện tử và lỗ trống.

Khi đó cả điện tử và lỗ trống đều bị giam giữ

và các mức năng lượng của chúng bị lượng tử

hóa. Sự giam giữ lượng tử làm gián đoạn các

mức năng lượng theo chiều giam giữ và làm

thay đổi mật độ trạng thái theo năng lượng.

Kết quả là hấp thụ hay phát xạ của các chấm

lượng tử phụ thuộc vào kích thước hạt, nghĩa

là người ta có thể điều khiển được tính chất

quang (ví dụ màu phát xạ huỳnh quang) theo

kích thước của các chấm lượng tử. Các chấm

lượng tử thường được sử dụng trong đánh dấu

sinh học là các chấm lượng tử trên cơ sở

CdSe và CdTe vì phổ phát xạ của chúng trải

toàn bộ vùng phổ nhìn thấy tùy thuộc vào

kích thước [3].

*

Tel: 0912132036

Vì môi trường sinh học chủ yếu là nước nên

các chấm lượng tử dùng trong đánh dấu sinh

học phải phân tán được trong nước. Mặt khác,

các chấm lượng tử muốn đánh dấu được các

đối tượng sinh học như ADN, protein, kháng

thể, tế bào… thì chúng phải gắn kết được với

các đối tượng sinh học đó. Vì vậy các chấm

lượng tử phải có các nhóm chức hóa học thích

hợp để có thể phân tán được trong nước và

gắn kết với các phân tử sinh học, do đó chúng

phải có lớp hợp sinh ưa nước bao quanh.

Deng và cộng sự (2006) [6] đã phát triển một

phương pháp khá an toàn và giảm sự độc hại

của các hóa chất khi nghiên cứu chế tạo các

chấm lượng tử CdSe trực tiếp trong môi

trường nước sử dụng citrate, rút ngắn bớt thời

gian chế tạo và giảm độ độc hại so với các

chấm lượng tử chế tạo trong dung môi hữu cơ

truyền thống. Theo phương pháp này, các

mầm tinh thể chấm lượng tử CdSe được tạo

thành ngay trong nước nhờ citrate, kích thước

của các chấm lượng tử CdSe phụ thuộc vào

nồng độ citrate ban đầu. Các chấm lượng tử

chế tạo theo phương pháp này có thể ứng

dụng đánh dấu huỳnh quang trực tiếp lên các

đối tượng sinh học.

Trong bài báo này, chúng tôi chế tạo các

chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS phân tán

trong nước phát triển dựa trên phương pháp

của Deng. Các chấm lượng tử này có cường

độ phát quang mạnh với hiệu suất cao, phát