1. Họ và tên: Nguyễn Minh Hiếu                                     2. Giới tính: Nam

3. Ngày sinh: 10/10/1985                                                4. Nơi sinh: Bắc Giang

5. Quyết định công nhận nghiên cứu sinh: 4860/QĐ-ĐHKHTN ngày 24/11/2014 của Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo:

- Quyết định gia hạn thời gian bảo vệ luận án số 596/QĐ-ĐHKHTN ngày 06/03/2018 và số 4728/QĐ-ĐHKHTN ngày 28/12/2018 của Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

- Quyết định buộc thôi học và trả nghiên cứu sinh về địa phương/cơ quan công tác số 3994/QĐ-ĐHKHTN ngày 25 tháng 12 năm 2020.

7. Tên đề tài luận án: Nghiên cứu chế tạo tạo dây nano SnO2 định hướng ứng dụng trong cảm biến ADN.

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

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Hoàng Hải; PGS.TS. Mai Anh Tuấn

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

Dây nano SnO2 mọc chọn lọc trên bề mặt của điện cực của cảm biến sử dụng phương pháp lắng đọng hóa học pha hơi với sự hỗ trợ của mặt nạ bảo vệ điện cực. Ba điện cực được đặt trong giá mang điện cực và có bộ mặt nạ bảo vệ. Cả giá mang điện cực và mặt nạ bảo vệ có kích thước (48.6×10 ×5mm3) được làm bằng vật liệu chịu nhiệt là thép 304. Quá trình lắp đặt vi điện cực thẳng hàng với mặt nạ bảo vệ được kiểm tra bằng kính hiển vi quang học. Điều kiện mọc dây nano SnO2 với lưu lượng khí ô xi là 0,5 sccm, áp suất buồn phản ứng 5.10-2 Torr và nhiệt độ 750oC, thời gian lắng đọng hơi hóa học thay đổi từ 10 phút đến 60 phút, khoảng cách từ nguồn thiếc đến cảm biến thay đổi từ 15 mm đến 90 mm.

Quá trình vận chuyển khối của Sn theo thời gian và khoảng cách phụ thuộc vào áp suất và lưu lượng khí thổi trong quá trình lắng đọng hơi hóa học được mô phỏng bởi phần mềm COMSOL Multiphysics. Mô phỏng trên cơ sở cấu trúc 2 chiều với điều kiện va chạm giữa các nguyên tử khí và điện cực là va chạm mềm và va chạm với các bề mặt khác là và chạm đàn hồi. Quãng đường tự do trung bình của phần tử khí được lấy từ dữ liệu thư viện COMSOL Multiphysics. Phương trình của quá trình vận chuyển chất là dòng chảy tầng ( với hệ số Reynold ≤4000).

Kết quả nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao, kính hiển vi điện tử quét chỉ ra cấu trúc của tinh thể là ô mạng tinh thể bốn phương với hằng số mạng là a=0.474 nm và c=0.318 nm. Dây nano có đường kính 25 nm và chiều dài 3,5 m.

Cơ chế mọc dây nano theo VLS thông thường điều kiện cần là chất bán dẫn phải hòa tan trong kim loại làm xúc tác. Quá trình quá bão hòa là nguyên nhân tạo thành chất bán dẫn từ hỗn hợp pha lỏng, điều này thường được tạo thành ở giọt lỏng. Trong quá trình mọc dây nano từ trên xuống, một giọt kim loại xuất hiện ở đầu dây, tuy nhiên quá trình phân nhánh của dây nano là không thể xảy ra. Nghiên cứu sinh đề xuất mô hình điều chỉnh để giải thích quá trình mọc dây nano SnO2. Mô hình dựa trên cơ chế VLS với việc sử dụng màng Au đóng vai trò là xúc tác. Có hai đặc điểm đặc biệt quan trọng trong đề xuất này đó là SnO2 không hòa tan trong Au và Au-Sn và dây nano SnO2 bị phân nhánh.

Một phương pháp cố định ADN đơn giản bằng cách chức năng hóa bề mặt dây nano SnO2 sử dụng 3-amino-propyl-tri-ethoxy-silane ở pha khí, tạo liên kết của nhóm amino với nhóm phốt phát của AND của vi rút  Epstein-Barr virus.

Phương pháp đo thế vi sai được sử dụng để phát hiện quá trình lai hóa ADN. Thời gian hồi đáp của cảm biến là 2,5 giây và giới hạn phát hiện là 3.2 pM.

12. Khả năng ứng dụng thực tiễn:

Cảm biến ADN trên cơ sở dây nano SnO2 phát hiện các chuỗi ADN của vi rút với nồng độ thấp.

13. Các hướng nghiên cứu tiếp theo:

Nghiên cứu sinh tiếp tục nghiên cứu để tối ưu cho cảm biến để phát hiện chuỗi ADN với nồng độ thấp và tự động trên thiết bị phân tích tích hợp (lab-on-chip) với hệ vi lưu và vi bơm.

Mở rộng đối tượng nghiên cứu hướng tới phát hiện các kim loại nặng độc hại trong nước.

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

1. Minh Hieu Nguyen, Hoang Hai Nguyen, Anh Tuan Mai. (2020), On-chip selective growth of SnO2 nanowires for DNA sensor development, Sensors and Actuators A, 312, 112171.  

2. Hieu Nguyen Minh, Nguyen Hoang Hai, and Mai Anh Tuan. (2021), Understanding the Growth Mechanisms of Tin Oxide Nanowires by Chemical Vapor Deposition, Journal of Nanoscience and Nanotechnology 21.4, pp. 2538-2544.  

3. Minh Hieu Nguyen, Hoang Hai Nguyen, Anh Tuan Mai. (2019), Dây nano SnO2 mọc trực tiếp trên cảm biến sinh học với hạt vàng ở đầu dây nano làm xúc tác, Kỷ yếu Hội nghị vật lý chất rắn và khoa học vật liệu toàn quốc – spms, trang 696-701.

4. Nguyễn Minh Hiếu, Phạm Đức Thành, Mai Anh Tuấn, Nguyễn Hoàng Hải. (2017), Cơ chế mọc và đặc tính của dây nano oxit thiếc chế tạo bằng phương pháp lắng đọng hóa học pha hơi, Kỷ yếu Hội nghị vật lý chất rắn và khoa học vật liệu toàn quốc – spms, trang 565-568.