Phòng Quang hóa điện tử

Chức năng: Nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu phát triển công nghệ chế tạo các vật liệu quang học, vật liệu phát quang chứa đất hiếm, quang hoá điện tử ứng dụng trong kỹ thuật số hoá, in chụp quang điện tử, in bảo mật, nông-y-sinh học... và những lĩnh vực khác có liên quan. Nhiệm vụ: - Nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ và triển khai ứng dụng kết quả nghiên cứu trong những lĩnh vực được quy định theo chức năng: - Đào tạo nhân lực trình độ cao theo các chuyên ngành Viện được cấp phép và phù hợp với chức năng của Phòng. - Hợp tác trong nước và quốc tế theo các thoả thuận Viện đã ký kết. - Quản lý nhân lực, tài sản, vật tư theo các quy định hiện hành của Nhà nước và của Viện. - Thực hiện các nhiệm vụ khác do Viện trưởng giao. Hướng nghiên cứu chính: - Nghiên cứu cơ bản về chế tạo và các tính chất của các vật liệu vật liệu phát quang chứa đất hiếm có cấu trúc nano, vật liệu quang điện tử và quang tử trên cơ sở các hợp chất vô cơ, hữu cơ, vật liệu lai vô cơ - hữu cơ, chú trọng khai thác sử dụng nguồn hợp chất đất hiếm sạch sản xuất tại Việt Nam và ứng dụng chúng.  - Phát triển công nghệ chế tạo vật liệu: vật liệu quang điện tử sử dụng trong kỹ thuật số hóa, in chụp quang điện tử; vật liệu nano phát quang cho kỹ thuật đánh dấu, nhận dạng ứng dụng trong bảo mật, y-sinh, cảm biến quang... - Nghiên cứu các loại vật liệu nano khung cơ kim (Metal Organic Framework -MOF) trong lĩnh vực vật liệu nano phát quang, quang xúc tác, siêu hấp phụ, định hướng ứng dụng trong các lĩnh vực sử dụng và phát triển năng lượng tái tạo, bảo vệ môi trường và các ứng dụng trong y-sinh.

Trưởng phòng: TS. Nguyễn Vũ

Thông tin liên hệ của Trưởng phòng  - Chức danh khoa học, tên đầy đủ: TS. NCVC. Nguyễn Vũ - Địa chỉ phòng làm việc: 232, Nhà: A2 - Số điện thoại di động: 0986061002 - Email: nguyenvu@ims.(*) - (Chú ý thay (*) = vast.ac.vn)

DANH SÁCH THÀNH VIÊN

 CÁC THÀNH TỰU CHÍNH

- Tổng hợp thành công và nghiên cứu cấu trúc, hình thái học và tính chất quang các vật liệu YVO4:Bi3+,Eu3+, GdVO4:Bi3+-Eu3+, GdPO4:RE3+ (RE = Eu, Tb, Dy, Sm), La3PO7:Eu3+,Bi3+, Gd3PO7:Eu3+, Gd2O3:Eu3+, Gd2O3:Eu3+@silica…, cũng như vật liệu nano quang-từ đa chức năng Fe3O4@TESPA/Eu(NTA)3 ở các hình dạng khác nhau bằng các phương pháp hóa học khác nhau [1-11]. Trong đó hiệu quả của ion tăng nhạy Bi3+ đối với quá trình phát xạ của Eu3+, Tb3+, Dy3+ là vấn đề đáng được quan tâm. Vật liệu có triển vọng trong đánh dấu hình ảnh huỳnh quang y sinh, hoặc đánh dấu in bảo mật.

- Hệ vật liệu tổ hợp nano tổ hợp đa chức năng huỳnh quang - từ - plasmon Fe3O4/Au/Eu[1-(2-naphthoyl)-3,3,3-trifluoroacetone]3 (ký hiệu: FAEu(NTA)3 NC) có kích thước hạt nhỏ (khoảng 60 nm) phân tán tốt trong dung dịch, có các tính chất huỳnh quang và từ tính tốt. Hệ vật liệu có khả năng phát quang mầu đỏ của phức chất huỳnh quang Eu(NTA)3 ở bước sóng 614 nm (khi được kích thích ở bước sóng 355nm), được tăng cường bởi các hạt nano vàng. FAEu(NTA)3 NC đã được chức năng hóa bởi 3- (mercaptopropyl) trimethoxysilane / 3- (triethoxysilyl) - propylamine (MCPMS / TESPA) và liên hợp với kháng thể IgG. Hình ảnh huỳnh quang của tế bào PC3 ung thư tuyến tiền liệt được ủ với các hạt nano FAEu(NTA)­-IgG đã được quan sát thành công [6, 10].

- Các vật liệu nanô pha tạp đất hiếm, phức chất đất hiếm, vật liệu đa chức năng quang-từ chứa đất hiếm phát quang mạnh được chức năng hoá gắn kết với các phần tử hoạt động y sinh học tạo được công cụ đánh dấu y sinh học Năm 2018 tập thể nghiên cứu đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích (Lê Quốc Minh, Trần Kim Anh, Nguyễn Thanh Bình, Trần Thu Hương, Nguyễn Thanh Hường, Hoàng Thị khuyên, Nguyễn Đăng Hiền, Lê Thị Luân, Nguyễn Thị Quỳ, Đặng Mai Dung, Trần Thị Bích Hạnh, Nguyễn Nữ Anh Thu. “Quy trình tạo ra công cụ đánh dấu y sinh và công cụ đánh dấu y sinh thu được từ quy trình này”. Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích, số 1668, Cấp theo Quyết định số: 14417/QĐ-SHTT, ngày 05/03/2018). Vật liệu nano phát quang YVO4:Eu3+ đã được chức năng hóa, liên hợp hóa sinh nhằm ứng dụng phát hiện sớm tế bào ung thư (MCF7, Hela), Gd2O3:Eu3+ liên hợp với kháng thể IgG nhằm ứng dụng phát hiện sớm carcinoembryonic antigen bằng phương pháp xét nghiệm in vitro cũng đã có những kết quả đáng ghi nhận. Vật liệu nano phát quang GdPO4.H2O:Tb3+ đã được chức năng hóa, liên hợp hóa sinh với kháng thể IgG nhằm ứng dụng để phát hiện sớm và nhanh chóng kháng nguyên nọc độc rắn hổ mang Naja atra bằng phương pháp xét nghiệm in vitro cũng đã có những kết quả đáng ghi nhận (hình 1). Vật liệu đa chức năng Fe3O4/Au/Eu(TTA)3 (FOASET NC) cũng mang đến những tín hiệu triển vọng trong đánh dấu hình ảnh y sinh [6].

- Tổng hợp được hệ vật liệu huỳnh quang pha tạp đất hiếm (RE3+ = Eu3+, Tb3+, Eu3+/Tb3+, hay Eu3+/Tb3+) trên khung cơ kim ZrOBDC:RE3+ bằng phương pháp thủy nhiệt (BDC là C6H4(COOH)2, axit terephthalic) [4, 5, 8]. Pha vô định hình ZrOBDC:RE3+ có thể chuyển thành các hạt nano ZrO2:RE3+ (kích thước 20-30 nm) sau khi ủ nhiệt. Vật liệu cho phát xạ đỏ, xanh hoặc vàng tùy thuộc vào ion đất hiếm pha tạp và tỉ lệ pha tạp liên quan đến các chuyển dời 5D4 – 7F5 của Tb3+ và 5D0 – 7F2 của Eu3+. 

- Tổng hợp thành công các vật liệu nano phát quang chuyển đổi ngược trên các nền khác nhau như: NaYF4, NaGdF4, Gd2O3 pha tạp Yb3+, Er3+ (hoặc Tm3+) với hình thái học khác nhau như dạng hạt, thanh, dây... bằng các phương pháp hóa học khác nhau [5, 9]. Các vật liệu có hiệu ứng phát quang chuyển đổi ngược cao khi được kích thích tại bước sóng hồng ngoại 980 nm, điều này hứa hẹn nhiều ứng dụng trong y sinh. Chẳng hạn, NaYF4: Yb3+, Er3+ được chức năng hóa và gắn kết với các tác nhân tương thích sinh học nhằm ứng dụng trong nhận dạng sớm tế bào ung thư vú (MCF7) hay ung thư cổ tử cung -Hela, hay gắn kết với các tác nhân mang thuốc (MIL-100; ZIF 8,...) hướng tới các ứng dụng trong chụp ảnh và điều trị ung thư trúng đích. Bên cạnh đó, chúng tôi đã chế tạo và nghiên cứu tính chất phát quang chuyển đổi ngược của vật liệu nano cấu trúc lõi-vỏ β-NaYF4:Er3+,Yb3+@NaYF4 nhằm ứng dụng cho cảm biến nhiệt độ [hình 2], ở đó tỷ lệ cường độ huỳnh quang IH/IS (tỉ lệ cường độ huỳnh quang của chuyển dời 2H11/2 so với chuyển dời 4S3/2 của Er3+) biến đổi theo nhiệt độ của mẫu đo.

Hình 1. Những hình ảnh về kháng nguyên nọc độc của rắn hổ mang Naja atra dưới ánh sáng nhìn thấy (a); Kháng nguyên nọc độc của rắn hổ mang Naja atra kết hợp với thanh nano – kháng thể không có tia UV (b) và với tia UV (c) dưới kính hiển vi huỳnh quang phóng đại 40 lần.

Hình 2. Phổ huỳnh quang chuyển đổi ngược đã chuẩn hóa của vật liệu nano cấu trúc lõi-vỏ β-NaYF4:2%Er3+,19%Yb3+@NaYF4 dưới kích thích 976 nm được đo ở khoàng nhiệt độ từ 158 đến 320 K (a);
tỷ lệ cường độ huỳnh quang (IH/IS) dưới dạng hàm của nhiệt độ trong đó dữ liệu thí nghiệm được đánh dấu là điểm và đường tương ứng với dữ liệu khớp (b);
độ nhạy tuyệt đối (đường xám và các ngôi sao) và tương đối (đường màu xanh lam đậm và các điểm hình cầu) như một hàm của nhiệt độ (c).

 CÁC CÔNG BỐ TIÊU BIỂU

1. Thi Lien Pham, Cong Quang Tong, Ngoc Phan Vu, Thi Hong Ha Vu, Thi Anh Ho, Duc Thang Pham, Thi Hoi Le, Manh Tien Dinh, Thanh Huong Nguyen, Thi Khuyen Hoang, Thi Kieu Giang Lam, Vu Nguyen, Hong Nam Pham and Tien Ha Le, Effect of Eu3+ ion concentration on optical and magnetic properties of oriented Gd2O3/CTAB nanoparticles as multifunctional optical-magnetic probes in biomedicine, RSC Advances., 2025, 15, 9521.

2. Nguyen Thanh Huong, Do Khanh Tung, Vu Hong Ky, Pham Hong Nam, Nguyen Thi Ngoc Anh, Synthesis of nano-selenium and its effects on germination and early seedling growth of four crop plants, AIP Advances 14, 025046 (2024).

3. Nguyen Vu, Ngo Khac Khong Minh, Thai Thi Dieu Hien, Pham Duc Roan, Lam Thi Kieu Giang, Nguyen Thanh Huong, Hoang Thi Khuyen, Pham Thi Lien, Dinh Manh Tien, Nguyen Trung Kien and Dao Ngoc Nhiem, Structure, morphology, optical properties, and Judd–Ofelt analysis of YP(1−x)VxO4:Eu3+ materials synthesized by the combustion method, Nanoscale Advances, 2025. DOI: 10.1039/d4na01052c.

4. Lam Thi Kieu Giang, Wojciech M. Piotrowski, Nguyen Thanh Huong, Hoang Thi Khuyen, Pham Thi Lien, Dinh Manh Tien, Nguyen Vu, Nguyen Hai Yen, Pham Thanh Binh, Vu Duc Chinh, Łukasz Marciniak, Temperature sensing and magnetic properties of the Fe3O4@ZrOBDC:Eu3+,Tb3+ MMOF, Optical Materials 157 (2024) 116050.

5. Lam Thi Kieu Giang, Wojciech M. Piotrowski, Agnieszka Opalińska, Ngo Thi Hong Le, Nguyen Hai Yen, Pham Hoai Linh, Lukasz Marciniak Synthesis of the multifunctional Cubic-Gd2O3:Er3+,Yb3+ nanothermometers from the nanoscaled Metal–Organic framework of Gd-BTC:Er3+,Yb3+, Optical Materials 149 (2024), pp. 115149,

6. Hoang Thi Khuyen, Tran Thu Huong, Nguyen Duc Van, Nguyen Thanh Huong, Nguyen Vu, Pham Thi Lien, Pham Hong Nam and Vu Xuan Nghia, Synthesis of Multifunctional Eu(III) Complex Doped Fe3O4/Au Nanocomposite for Dual Photo-Magnetic Hyperthermia and Fluorescence Bioimaging, Molecules (2023) 28, 749.

7. Pham Thi Lien, Ngo Khac Khong Minh, Dang Van Thai, Nguyen Thanh Huong, Nguyen Vu, Hoang Thi Khuyen, Tran Thu Huong, Dinh Manh Tien, Nguyen Duc Van, Le Quoc Minh. Synthesis, characterization and judd–ofelt analysis of transparent photo luminence (H‑Gd2O3:Eu3+) in hollow nanospheres, Optical and Quantum Electronics (2023) 55:174.

8. Lam Thi Kieu Giang, Karolina Trejgis, Łukasz Marciniak, Agnieszka Opalinska, Iwona E. Koltsov and Witold Łojkowski, Synthesis and characterizations of YZBDC:Eu3+,Tb3+ nanothermometers for luminescence-based temperature sensing, RSC Adv. (2022) 12, 13065–13073.

9. Lam Thi Kieu Giang, Trejgis Karolina, Lukasz Marciniak, Nguyen Vu,  Le Quoc Minh, Fabrication and characterization of up-converting β-NaYF:Er,Yb@NaYF core-shell nanoparticles for temperature sensing applications,  Scientific Reports (2020) Vol. 10, 14672.

10.  Hoang Thi Khuyen, Tran Thu Huong, Nguyen Thanh Huong, Vu Thi Thai Ha , Nguyen Duc Van, Vu Xuan Nghia, Tran Kim Anh, Le Quoc Minh, Luminescence properties of a nanotheranostics based on a multifunctional Fe3O4 /Au/Eu[1-(2- naphthoyl)-3,3,3-trifluoroacetone]3 nanocomposite, Optical Materials (2020) Vol. 109, pp. 110229.

11.  Ngo K. K. Minh, Tran B. Luan, Lam T. K. Giang, Nguyen T. Thanh Tran T. K. Chi, Dariusz Hreniak, Ngo Q. Luan and Nguyen Vu, Preparation and optical properties of La3PO7:Eu3+ nanophosphors synthesized by combustion method, Materials Transactions (2020) Vol. 61, No. 8 pp. 1564 to 1568.

 TRANG THIẾT BỊ CHÍNH

+ Hệ thiết bị kích thích phản ứng quang hóa dùng đèn tử ngoại đèn Hg-Xe 500W.

+ Tủ xấy VENTICELL 111 điều kiển bằng kĩ thuật số, nhiệt độ xấy tối đa là 250oC.

+ Hệ thiết bị trải màng Dipcoating điều khiển bằng kĩ thuật số được lắp ráp tại PTN

+ Máy đo độ nhớt CT-500 của hãng Canon có độ chính xác cao, ổn định và lặp lại.

+ Lò nung EUROTHERM 2416 (CARBOLITE), công suất 5,5kW, cực đại 1500oC.

+ Hệ bàn vi chỉnh 6 chiều (3 chiều dịch chuyển, 3 chiều quay) KOHZU.

+ Thiết bị đo đạc màng mỏng Alpha-Step IQ Profiler.

+ Hệ đo chiết suất, tổn hao dẫn sóng quang: Prism Coupler–2010 (METRICON).

+ Thiết bị tổng hợp Vi sóng MAS-II

+ Hệ phòng sạch lắp đặt thiết bị: hàm lượng bụi thấp (tương đương class 10.000).