Phòng Công nghệ Plasma

1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano quy mô pilot bằng phương pháp plasma nhiệt.
Chúng tôi đã nghiên cứu, chế tạo nhiều loại vật liệu nano bằng phương pháp plasma nhiệt (thermal plasma). Đây là một trong những phương pháp tổng hợp vật liệu nano từ pha khí, trong đó vật liệu được đốt cháy và hóa hơi ở nhiệt độ rất cao (3000-6000 ^oC), sau đó được lắng đọng, mọc thành các hạt cầu kích thước nano mét. Đây là phương pháp đơn giản, không sử dụng hóa chất, có thể tạo được các hạt nano với kích thước nhỏ, độ đồng đều cao. Phương pháp này phù hợp với chế tạo vật liệu nano vô cơ, ví dụ như nano carbon, nano tungsten, nano copper … Sử dụng công nghệ plasma nhiệt có thể chế tạo bột nano với số lượng lớn 1-200g/h, đồng thời vẫn đảm bảo độ đồng đều, chất lượng cao.
 

Hình 1. (Trái) Ảnh SEM của vật liệu vảy than chì trước khi xử lý bằng plasma nhiệt
và (Phải) ảnh SEM của các hạt nano carbon hình cầu được chế tạo bằng phương pháp plasma nhiệt DC.

2. Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ plasma trong nông nghiệp và y sinh.
Chúng tôi đã nghiên cứu, chế tạo và phát triển hệ thiết bị phát plasma jet hoạt động ở tần số cao (20–70 KHz), áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng. Hệ phát plasma jet đã được ứng dụng thử nghiệm để xử lý một số loại hạt giống và đánh giá khả năng kích thích nảy mầm của hạt. Quá trình nảy mầm và phát triển của rễ được tăng cường đáng kể sau khi xử lý plasma. Kết quả so sánh cho thấy plasma lạnh cho hiệu quả tốt hơn các phương pháp xử lý thông thường khác. Nghiên cứu của chúng tôi đã cho thấy plasma jet là một phương pháp tiên tiến kích thích hạt giống nảy mầm và phát triển hiệu quả, nhanh chóng và an toàn mà hoàn toàn không cần sử dụng hóa chất.
 

3.  Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ plasma trong khoa học vật liệu: tổng hợp hạt nano kim loại vàng bằng plasma jet và định hướng ứng dụng để chế tạo đế SERS
Phương pháp tổng hợp dùng công nghệ plasma jet cho hiệu quả tổng hợp cao, thời gian tổng hợp nhanh (2-10 phút), giảm các hóa chất khử (trong một số điều kiện cụ có thể loại bỏ hoàn toàn chất khử) dẫn tới dung dịch tổng hợp có độ sạch cao. Đồng thời phương pháp tổng hợp bằng CN plasma jet có quy trình tổng hợp không phức tạp và thân thiện với môi trường (do giảm lượng hóa chất sử dụng so với các phương pháp khác như tổng hợp hóa học). Chúng tôi đang tiếp tục nghiên cứu để nâng cao độ đồng nhất của kích thước và hình thái của các hạt nano vàng nhằm ứng dụng làm đế SERS.

Hình 3: (a) ảnh chụp các dung dịch nano vàng (AuNPs) tổng hợp với các thời gian chiếu plasma từ 2 đến 15 phút;
b) Phổ hấp thụ của các mẫu AuNPs theo thời gian
 

4.  Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ Plasma trong xử lý môi trường: xử lý các hóa chất tồn dư (thuốc nhuộm, kháng sinh dư thừa…) trong nước thải sinh hoạt.
Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng: Plasma jet có thể phân hủy một số chất màu khác nhau như Rhodamine B, Methyl Blue… trong một thời gia rất nhanh (5 – 35 phút), hiệu quả và rất dễ dàng sử dụng (hệ plasma hoạt động chỉ cần sử dụng điện một chiều), không cần phải thay hóa chất/ màng lọc như các phương pháp thông thường. Dựa trên thành tựu nghiên cứu ban đầu, nhóm nghiên cứu tiếp tục đi sâu nghiên cứu về cơ chế xử lý chất màu và thử nghiệm hiệu quả xử lý các chất tồn dư khác (chất màu, thuốc kháng sinh…) trong nước bằng công nghệ Plasma. Mong muốn của chúng tôi có thể đẩy mạnh hơn nữa và xây dựng một hệ thống mini xử lý các chất thải này và phát triển tới quy mô công nghiệp.