Làm sáng tỏ nhiều vấn đề trong tổng hợp hạt nano từ
Các tính chất của các hạt nano (như từ tính, quang, xúc tác) ngoài việc phụ thuộc vào bản chất vật liệu (thành phần hoá học) còn được quyết định bởi kính thước, hình dạng và trong nhiều trường hợp là độ đồng đều của hạt. Do đó việc nghiên cứu phát triển kỹ thuật tổng hợp các hạt nano chất lượng cao với khả năng điều khiển được các thông số hạt đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Chính vì vậy, ngay từ khi là nghiên cứu sinh tại Đại học Liverpool, Vương quốc Anh (2006-2011), NCS Lê Trọng Lư đã quan tâm tới hướng nghiên cứu nghiên cứu này và tiếp tục theo đuổi khi trở về Việt Nam.
Cho đến thời điểm công trình “Tổng hợp các hạt nano ferrite coban từ với khả năng điều khiển hình thái, độ đồng đều và thành phần hóa học: ảnh hưởng của dung môi, chất hoạt động bề mặt, chất khử và điều kiện tổng hợp” được công bố, hầu hết các nghiên cứu trên thế giới về tổng hợp hạt nano từ đều dựa trên các quá trình tổng hợp nhiều bước, chẳng hạn như kỹ thuật seeding growth, hoặc sử dụng các tiền chất dạng “home made’’ để điều khiển các thông số hạt và có rất ít công bố về tổng hợp các hạt nano cho phép điều khiển được hình thái hạt chỉ bằng một bước đơn giản. Ngoài ra trong nhiều trường hợp vai trò của các tác nhân phản ứng như: dung môi, chất hoạt động bề mặt, chất khử cũng như các điều kiện tổng hợp đối với việc hình thành và phát triển hạt không được làm sáng tỏ.
Trong khi đó, ở công trình nghiên cứu của TS Lê Trọng Lư và cộng sự, các hạt nano từ ferit với kích thước, hình dạng, độ đồng đều và thành phần hoá học có thể được điều khiển một cách linh hoạt thông qua một quy trình tổng hợp tương đối đơn giản. Quan trọng hơn, kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, các chất hoạt động bề mặt (oleic acid và oleylamine) có vai trò phức tạp hơn rất nhiều so với việc chỉ đơn thuần bọc hạt. Cùng với đó, vai trò của dung môi, chất khử cũng như một số thông số thực nghiệm đối với động học của quá trình phản ứng cũng đã được xem xét và đánh giá. Có thể nói, công trình nghiên cứu này không chỉ giúp ích trong tổng hợp hệ vật liệu nano cobalt ferit nói riêng và vật liệu nano nói chung mà còn đóng góp thêm hiểu biết mang tính nền tảng cho lĩnh vực hoá học vật liệu nano.
Tổng hợp các hạt nano chất lượng cao, giá rẻ
Công trình được trao Giải thưởng Tạ Quang Bửu năm nay của TS Lê Trọng Lư được đánh giá cao và đăng trên bìa 1 của Tạp chí Nanoscale (IF: 7,2). Tuy nhiên đây chỉ là 1 trong số 45 công trình đã được ông công bố quốc tế từ năm 2008 trở lại đây (trong đó có 25 công trình công bố trên các tạp chí uy tín nằm trong danh mục ISI). Ngoài việc nghiên cứu tổng hợp hạt nano từ ferit, TS Lê Trọng Lư còn tập trung phát triển kỹ thuật tổng hợp hạt nano từ có chất lượng cao với khả năng điều khiển được hình thái, thành phần hoá học và độ đồng đều của các hệ vật liệu như ô xít của các kim loại chuyển tiếp, các hệ hợp kim; hoặc các hệ nano có cấu trúc phức tạp (cấu trúc lõi/vỏ, cấu trúc rỗng, cấu trúc hybrid từ - quang,..)... ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, xúc tác hoặc năng lượng; đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố thực nghiệm, tương tác giữa lớp vỏ bọc ligand và phần lõi vô cơ đến cơ chế hình thành và phát triển hạt, từ đó tạo ra các cấu trúc nano cho phép điều khiển được các thông số hạt.
TS Lê Trọng Lư cho biết, sau hơn 10 năm tìm tòi, nghiên cứu, ông hoàn toàn tự tin nhóm nghiên cứu của mình có thể tổng hợp được những hạt nano có chất lượng cao tương đương với những cơ sở nghiên cứu tốt nhất trên thế giới, mà giá lại rẻ hơn rất nhiều nhờ việc sử dụng các hoá chất với chi phí chỉ bằng khoảng 1/20 hoá chất thường được các nhóm nghiên cứu trên thế giới sử dụng. Ngoài ra nhóm nghiên cứu cũng tìm ra điều kiện tổng hợp cho phép chế tạo các hạt nano chất lượng cao ở quy mô lớn (> 100 g/lần tổng hợp) sử dụng các trang thiết bị hiện có trong phòng thí nghiệm.
Hiện tại, TS Lê Trọng Lư và các cộng sự đang theo đuổi các hướng nghiên cứu chế tạo chất tương phản dùng trong kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh. TS Lê Trọng Lư hiện tập trung nghiên cứu chế tạo một số hệ chất tương phản mới trên cơ sở vật liệu nano. Ông cho biết, một số kết quả chụp MRI của hệ hạt nano Gd2O3 do nhóm chế tạo có khả năng cải thiện độ tương phản dương cho chụp ảnh MRI hiệu quả hơn từ 5-10 lần so với các sản phẩm thương mại hiện có và tin tưởng rằng trong tương lai không xa hệ tương phản nano này có thể thay thế các sản phẩm thương mại là các phức chất của Gadolinium (dùng cho chụp MRI) và phức Iodine (dùng cho chụp CT) hiện đang được sử dụng trong thực tế.