1. Họ và tên: Nguyễn Duy Thiện                                     2.Giới tính: Nam

3. Ngày sinh: 30/03/1986                                                4. Nơi sinh: Bắc Giang

5. Quyết định công nhận nghiên cứu sinh: 4439/QĐ-ĐHKHTN ngày 26/11/2015 của Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo: Quyết định gia hạn số 4735/QĐ-ĐHKHTN ngày 28/12/2018 và số 569/QĐ-ĐHKHTN ngày 14/02/2020 của Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

7. Tên đề tài luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng của plasmon bề mặt trên các hạt kim loại (Au, Ag) lên tính chất quang của vật liệu nền ZTO và opal SiO2

8. Chuyên ngành:  Vật lý chất rắn                                   9. Mã số: 9440130.02

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Văn Vũ; PGS.TS. Nguyễn Ngọc Long

11. Tóm tắt các kết quả mới của luận án:

- Chế tạo thành công các tinh thể nano Zn2SnO4 (ZTO) và ZTO:Eu3+ bằng phương pháp thủy nhiệt. Khảo sát một cách hệ thống ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ lên sự hình thành và phát triển tinh thể ZTO. Đặc biệt, trên cơ sở quan sát hình thái học, phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X và phổ tán sắc năng lượng tại các vị trí chọn lọc, tác giả luận án đã phân tích cơ chế hình thành các pha tinh thể trong quá trình chế tạo hạt nano ZTO một cách chặt chẽ, chi tiết; tìm ra quy trình tối ưu để chế tạo vật liệu ZTO là tỷ lệ mol Zn/Sn=2/1,25; pH = 12,2, nhiệt độ phản ứng là 200 oC và thời gian chế tạo là 4-6 giờ. Kết quả khảo sát tính chất phát quang cho thấy: các mẫu ZTO thể hiện hai dải phát quang rộng, đỉnh nằm tại các bước sóng 596 và 662 nm, liên quan đến các sai hỏng mạng; các mẫu ZTO:Eu3+ phát quang mạnh tại các vị trí 579, 593, 615, 651 và 695 nm, liên quan đến tâm phát quang Eu3+. Sự cạnh tranh giữa tâm phát quang Eu3+ và các sai hỏng mạng trong mẫu ZTO:Eu3+  đã được khảo sát.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của plasmon bề mặt trên hạt nano Au lên phổ phát quang của các tinh thể nano ZTO:Eu3+@Au. Kết quả cho thấy: khi mẫu được kích thích ở bước sóng 361 nm, cường độ dải phát quang do sai hỏng mạng giảm dần, ngược lại, cường độ các đỉnh phát quang của ion Eu3+ tăng dần cùng với sự tăng của hàm lượng Au trong mẫu. Khi mẫu được kích thích ở bước sóng 394 nm, dải phát quang do sai hỏng mạng không xuất hiện, cường độ các đỉnh phát quang của ion Eu3+ giảm dần khi tăng hàm lượng Au. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự tương tác giữa plasmon bề mặt trên hạt nano Au và các tâm phát quang trong ZTO:Eu3+. Đã đề xuất sơ đồ chuyển dời mức năng lượng giải thích thỏa đáng hiện tượng nêu trên.

- Nghiên cứu chế tạo thành công các quả cầu nano SiO2 với độ đồng đều cao bằng phương pháp Stober, đã khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ lên kích thước các quả cầu. Từ các quả cầu SiO2 đã chế tạo thành công cấu trúc tuần hoàn opal SiO2 bằng phương pháp tự sắp xếp. Hình thái bề mặt và tính chất quang học đặc trưng của opal SiO2 đã được nghiên cứu chi tiết. Kết quả cho thấy vị trí đỉnh phổ phản xạ của các opal SiO2 thay đổi theo kích thước các quả cầu SiO2. Dải phát quang rộng của opal SiO2 là chồng chập của ba dải phổ có đỉnh tại các bước sóng 390, 440 và 480 nm.

- Nghiên cứu chi tiết ảnh hưởng của plasmon trên hạt nano Ag lên phổ phát quang của opal SiO2. Kết quả cho thấy, khi tăng hàm lượng hạt nano Ag trong cấu trúc opal SiO2 thì các dải phổ phát quang ở phía bước sóng ngắn bị dập tắt nhanh hơn các dải ở phía sóng dài. Nguyên nhân là do dải phát quang sóng ngắn trùng phủ với đỉnh dải hấp thụ cộng hưởng plasmon bề mặt của hạt nano Ag.

- Ứng dụng thành công cấu trúc opal Ag/SiO2 để phát hiện thuốc bảo vệ thực vật carbendazim (CBZ) bằng kỹ thuật SERS. Kết quả cho thấy, phổ SERS của CBZ cho các đỉnh tán xạ Raman mạnh ở các số sóng 628, 726, 1006, 1227, 1274, 1462 và 1519 cm-1. Giới hạn phát hiện CBZ tinh khiết trong aceton của opal Ag/SiO2 là 0,1 ppm. Kết quả này có thể ứng dụng để phân tích dư lượng CBZ trong thực phẩm và rau quả theo các tiêu chuẩn của Bộ y tế Việt Nam.

12. Khả năng ứng dụng thực tiễn:

- Sản phẩm ZTO@Au và ZTO:Eu3+@Au có thể ứng dụng để chế tạo các pin mặt trời DSSC, làm các chất xúc tác quang, v.v…

- Sản phẩm đế opal Ag/SiO2 và các nghiên cứu về xác định CBZ có thể phát triển để ứng dụng phân tích dư lượng CBZ trong thực phẩm và rau quả theo các tiêu chuẩn của Bộ y tế Việt Nam.

13. Các hướng nghiên cứu tiếp theo: Nghiên cứu ảnh hưởng của plasmon trên hạt nano kim loại lên tính chất quang của các dây nano Si xốp và ứng dụng trong phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật

14. Các công trình công bố liên quan đến luận án:

[1] Nguyen Duy Thien, Ngo Nhu Viet, Nguyen Ngoc Long, Le Van Vu (2015), “Synthesis and optical properties of Zn2SnO4:Eu3+ nanocrystals”, VNU Journal of Science: Mathematics-Physics, 31(1S), pp.66-72.

[2] Nguyen Duy Thien, Nguyen Ngọc Tu, Ngo Như Viet, Nguyen Duy Phuong, Le Van Vu, Nguyen Ngoc Long (2015), “Hydrothermal Synthesis and optical properties of undoped and  Eu3+-doped zinc stanate nanocrystals”, Communications in Physics, 25(4), pp.327-339.

[3] Nguyễn Duy Thiện, Nguyễn Ngọc Long, Lê Văn Vũ (2017), “Ảnh hưởng của hạt nano vàng lên tính chất huỳnh quang của vật liệu Zn2SnO4: Eu3+”, Kỷ yếu Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 10, trang 208-211.

[4] Nguyen Duy Thien, Le Van Vu, Nguyen Ngoc Long (2018), “The effect of interaction between surface plasmons of gold nanoparticles and optical active centers on luminescence of Eu3+-doped Zn2SnO4 nanocrystals”, Optical Materials, 78, pp.319-324.

[5] Nguyen Duy Thien, Nguyen Ngoc Tu, Nguyen Quang Hoa, Sai Cong Doanh, Nguyen Ngoc Long, Le Van Vu (2019), ”Detection of Carbendazim by SERS Technique Using Silver Nanoparticles Decorated SiO2 Opal Crystal Substrates”, Journal of Electronic Materials,  48, pp.8149-8155.

[6] Nguyen Duy Thien, Luu Manh Quynh, Le Van Vu and Nguyen Ngoc Long (2019), “Phase transformation and photoluminescence of undoped and Eu3+-doped zinc stannate (Zn2SnO4) nanocrystals synthesized by hydrothermal method”, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 30, pp.1813-1820.

[7] Nguyen Duy Thien, Nguyen Ngoc Tu, Nguyen Quang Hoa, Sai Cong Doanh and Le Van Vu (2021), “Fabrication, characterization of SiO2 nanospheres and SiO2 opal photonic crystals”, VNU Journal of Science: Mathematics-Physics, 37(1). pp. 68-73.