Tin Khoa học - Công nghệ trong nước

Nghiên cứu chế tạo các đế SERS (tán xạ Raman tăng cường bề mặt) có cấu trúc nano bạc dạng lá và hoa trên silic để phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật

.

Vấn đề lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) trong nông nghiệp tại nước ta hiện nay đang ở mức báo động. Lượng thuốc BVTV sử dụng đang mỗi ngày một tăng, trong đó có một số loại thuốc BVTV cực độc, mặc dù đã bị cấm sử dụng ở Việt Nam, nhưng vẫn còn lưu thông trên thị trường. Tình trạng ngộ độc thực phẩm do sử dụng rau có dư lượng thuốc bảo vệ thực đang là một thực trạng nhức nhối trong xã hội. Việc sử dụng bừa bãi và không đúng quy cách các loại thuốc BVTV không những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người tiêu dùng mà còn ảnh hưởng rất lớn đến thương hiệu rau quả của Việt Nam trên thị trường thế giới. Vì vậy, việc phát triển một phương pháp để phát hiện nhanh dư lượng thuốc BVTV trên nông sản, thực phẩm là một vấn đề hết sức cần thiết.
Hiện nay, trên thế giới, phương pháp ghi phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) đang nổi lên như là một phương pháp phát hiện nhanh hàm lượng rất nhỏ trong vùng ppm-ppb (thường gọi là vết) của các phân tử hữu cơ và sinh học nói chung và của thuốc BVTV nói riêng. SERS là một kỹ thuật trong đó cường độ của các vạch phổ tán xạ Raman của các phân tử nằm trên hoặc nằm gần các bề mặt kim loại gồ ghề ở cấp độ nano sẽ được tăng cường lên rất nhiều lần. Để có SERS, trước hết phải có một bề mặt được làm từ kim loại thích hợp và gồ ghề một cách thích hợp (tốt nhất là ở mức độ nano). Bề mặt kim loại gồ ghề nano nói trên thường được gọi là đế SERS (linh kiện cảm biến (sensor) làm tăng cường tín hiệu Raman). Đế SERS đóng vai trò quan trọng nhất trong việc quyết định tín hiệu tán xạ Raman được khuếch đại lên bao nhiêu lần.

Nhằm chế tạo các đế SERS đáp ứng  việc phát hiện nhanh các thuốc BVTV với nồng độ thấp ở mức đảm bảo an toàn cho con người, trong 2 năm (2017-2018), Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giao nhiệm vụ: “Nghiên cứu chế tạo các đế SERS (tán xạ Raman tăng cường bề mặt) có cấu trúc nano bạc dạng lá và hoa trên silic để phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật” cho Viện Khoa học vật liệu chủ trì thực hiện và TS. Lương Trúc Quỳnh Ngân làm chủ nhiệm.

Sau 2 năm thực hiện đề tài đã thu được các kết quả như sau:

  • Chế tạo thành công hai loại đế SERS có khả năng tăng cường tín hiệu Raman tốt đó là đế dạng cành lá nano bạc trên silic (AgNDs@Si) và đế dạng hoa nano bạc trên silic (AgNFs@Si) với hình thái cấu trúc điều khiển được. Để chế tạo được đế dạng cành lá nano bạc trên silic AgNDs@Si, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp lắng đọng điện hóa để tạo ra các cấu trúc nano Ag có hình dạng giống cây dương xỉ trên bề mặt của đế silic (Si). Hình thái học cấu trúc của các cành lá nano này có thể được điều khiển thông qua việc thay dổi các điều kiện chế tạo (Hình 1). Để chế tạo được đế dạng hoa nano bạc trên silic AgNFs@Si, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp lắng đọng hóa học để tạo ra các hoa nano Ag có trên bề mặt của đế Si (Hình 2)

ltqngan1
Hình 1. Các cành lá nano bạc được lắng đọng lên trên bề mặt Si

ltqngan2
Hình 2. Các hoa nano bạc với hình dạng khác nhau được lắng đọng hóa học lên trên bề mặt Si

  • Sử dụng hai loại đế SERS là AgNDs@Si và AgNFs@Si để phân tích phát hiện lượng vết của thuốc trừ sâu pyridaben (một loại thuốc trừ sâu được sử dụng rộng rãi trong ngành nông nghiệp để kiểm soát nhện và một số côn trùng như ruồi trắng, rệp, bọ trĩ và được sử dụng trên một số cây trông như chè, lúa, xoài, cam, táo, vải bông, cải...). Kết quả thu được cho thấy cả hai loại đế SERS trên đáp ứng tốt việc phân tích pyridaben ở trạng thái tinh khiết (với giới hạn phát hiện đạt được là 0,011 ppm đối với đế AgNDs@Si và 0,014 đối với đế AgNFs@Si) và ở trong thuốc trừ sâu thương mại Koben 15EC (có thể phát hiện với nồng độ thấp hơn 0,1 ppm).

ltqngan3
Hình 3. Phổ SERS của Pyridaben với nồng độ từ 0,1 đến 100 ppm thu được trên các đế AgNDs@Si và AgNFs@Si

Ngoài ra đề tài đã có 01 bài báo đăng trên tạp chí thuộc danh mục SCI; 02 bài báo đăng trên tạp chí trong nước và 01 bài báo cáo hội thảo quốc tế. Đề tài đã hỗ trợ đào tạo 01 nghiên cứu sinh của Học viện Khoa học và Công nghệ.

Ngày 20/3/2019, đề tài đã được Hội đồng Khoa học và Công nghệ cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đánh giá nghiệm thu xếp loại: Xuất sắc.

Nguồn tin: TS. Lương Trúc Quỳnh Ngân - Viện Khoa học vật liệu
Xử lý tin: Mỹ 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".