Nhóm tác giả Trường Đại học Khoa học tự nhiên TPHCM đã nghiên cứu, chế tạo đế cảm biến Ag-Si cấu trúc nano, có thể phát hiện chất hữu cơ độc hại Rhodamine ở nồng độ thấp.
Để tạo màu sắc đẹp của thực phẩm, người ta sử dụng phẩm màu công nghiệp, trong đó có Rhodamine 6G (R6G). Đây là hóa chất độc hại, dùng phổ biến trong công nghệ nhuộm, dệt may, nhưng bị cấm sử dụng trong thực phẩm vì khó phân huỷ, ảnh hưởng đến gan, thận hoặc tồn dư lâu ngày ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đặc biệt có thể gây ung thư. Phẩm màu thực phẩm tự nhiên có độ bền kém hơn, nhưng đắt hơn phẩm màu công nghiệp, nên nhiều người kinh doanh vẫn lạm dụng phẩm màu công nghiệp dù bị cấm sử dụng. Vì vậy, việc phát hiện nhanh và chính xác R6G trong thực phẩm là rất cần thiết.
Hiện nay phương pháp được sử dụng phổ biến trong việc đánh giá hàm lượng các chất hữu cơ là HPLC (sắc ký lỏng hiệu năng cao). Tuy nhiên phương pháp này còn tốn kém và mất nhiều thời gian. Gần đây, các nhà khoa học bắt đầu phát triển phương pháp phân tích quang phổ Raman. Phương pháp này đang trở thành công cụ quan trọng trong nghiên cứu vết của các chất nhờ vào những thông tin về dao động phân tử. Hạn chế của phương pháp này là tín hiệu quang phổ yếu và khó phát hiện khi các mẫu có nồng độ cần phân tích thấp.
SERS (hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt) được xem là phương pháp quang phổ mới có thể khắc phục những hạn chế trên. SERS giúp cho tín hiệu được tăng cường lên nhiều lần. Nhờ sự tăng cường độ tán xạ Raman rất mạnh, phương pháp phân tích dựa trên SERS có độ nhạy rất cao và đang được quan tâm nghiên cứu để ứng dụng phát hiện các vi lượng (vết), nồng độ rất nhỏ (cỡ ppb), các phân tử hữu cơ (như của các hợp chất bảo vệ thực vật, phụ gia thực phẩm, độc tố,...).
Trước thực tế đó, nhóm tác giả đã nghiên cứu chế tạo đế SERS với cấu trúc kim tự tháp, có khả năng tăng cường tín hiệu Raman.
Kết quả, nhóm đã chế tạo thành công cấu trúc kim tự tháp trên đế Si bằng phương pháp ăn mòn hóa học, đồng đều về kích thước và sự phân bố trên bề mặt Si. Nhóm tác giả cũng lắng đọng thành công các hạt nano Ag lên bề mặt Si kim tự tháp, bằng phương pháp phún xạ magnetron DC (kỹ thuật phún xạ dùng dòng điện một chiều). Các hạt nano Ag có kích thước khoảng 30nm, bám phủ tương đối đồng đều trên bề mặt Si. Đế SERS có khả năng phát hiện chất hữu cơ độc hại R6G ở nồng độ rất thấp (khoảng10-9M).
Theo, TS Nguyễn Hữu Kế, chủ nhiệm đề tài, đế SERS Ag-Si cấu trúc nano được nhóm chế tạo có những điểm độc đáo như Si là vật liệu có duy nhất đỉnh phổ Raman tại 520cm-1, ứng dụng làm đế SERS giúp hạn chế các đỉnh nhiễu xạ xen lẫn vào chất hữu cơ R6G. Cấu trúc kim tự tháp giúp mật độ hạt Ag bám phủ tốt hơn và nhiều hơn vào đế. Cấu trúc này cũng giúp cho quá trình hấp phụ của các phân tử hữu cơ R6G lên bề mặt đế SERS được tốt hơn. Bên cạnh đó, việc tổng hợp hạt nano Ag bằng phương pháp phún xạ magnetron DC cho ra các hạt Ag có độ tinh khiết cao, khó bị oxy hóa và bền trong môi trường. Ngoài ra, phương pháp magnetron DC có thể phủ hạt nano trên diện tích rộng, kiểm soát được mật độ hạt, bề dày cũng như kích thước các hạt nano.
Việc chế tạo thành công đế SERS Ag-Si mở ra hướng ứng dụng thực tiễn sâu rộng, đặc biệt trong việc phát hiện các chất hữu cơ độc hại, nồng độ thấp (<10ppm) có trong rau củ, hoa quả và các loại phẩm màu. Đồng thời, giúp chủ động trong công nghệ chế tạo, cũng như kiểm soát mức dư lượng chất hữu cơ độc hại trong môi trường.
Đề tài “Chế tạo đế cảm biến Ag-Si cấu trúc nano phát hiện chất hữu cơ độc hại R6G”, đã được Sở KH&CN TPHCM nghiệm thu trong năm qua.