Phương pháp phát hiện nhanh dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong thực phẩm

Hiện nay, trên thế giới, phương pháp ghi phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) đang nổi lên như là một phương pháp phát hiện nhanh hàm lượng rất nhỏ trong vùng ppm-ppb (thường gọi là vết) của các phân tử hữu cơ và sinh học nói chung và của thuốc BVTV nói riêng.

SERS là một kỹ thuật trong đó cường độ của các vạch phổ tán xạ Raman của các phân tử nằm trên hoặc nằm gần các bề mặt kim loại gồ ghề ở cấp độ nano sẽ được tăng cường lên rất nhiều lần. Để có SERS, trước hết phải có một bề mặt được làm từ kim loại thích hợp và gồ ghề một cách thích hợp (tốt nhất là ở mức độ nano). Bề mặt kim loại gồ ghề nano nói trên thường được gọi là đế SERS (linh kiện cảm biến (sensor) làm tăng cường tín hiệu Raman). Đế SERS đóng vai trò quan trọng nhất trong việc quyết định tín hiệu tán xạ Raman được khuếch đại lên bao nhiêu lần.

Nhằm chế tạo các đế SERS đáp ứng việc phát hiện nhanh các thuốc BVTV với nồng độ thấp ở mức đảm bảo an toàn cho con người, Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam đã giao nhiệm vụ: “Nghiên cứu chế tạo các đế SERS (tán xạ Raman tăng cường bề mặt) có cấu trúc nano bạc dạng lá và hoa trên silic để phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật” cho Viện khoa học vật liệu chủ trì thực hiện, TS. Lương Trúc Quỳnh Ngân làm chủ nhiệm.

Kết quả đề tài đã chế tạo thành công hai loại đế SERS có khả năng tăng cường tín hiệu Raman tốt đó là đế dạng cành lá nano bạc trên silic (AgNDs@Si) và đế dạng hoa nano bạc trên silic (AgNFs@Si) với hình thái cấu trúc điều khiển được. Để chế tạo được đế dạng cành lá nano bạc trên silic AgNDs@Si, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp lắng đọng điện hóa để tạo ra các cấu trúc nano Ag có hình dạng giống cây dương xỉ trên bề mặt của đế silic (Si). Hình thái học cấu trúc của các cành lá nano này có thể được điều khiển thông qua việc thay dổi các điều kiện chế tạo. Để chế tạo được đế dạng hoa nano bạc trên silic AgNFs@Si, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp lắng đọng hóa học để tạo ra các hoa nano Ag có trên bề mặt của đế Si.

Sử dụng hai loại đế SERS là AgNDs@Si và AgNFs@Si để phân tích phát hiện lượng vết của thuốc trừ sâu pyridaben (một loại thuốc trừ sâu được sử dụng rộng rãi trong ngành nông nghiệp để kiểm soát nhện và một số côn trùng như ruồi trắng, rệp, bọ trĩ và được sử dụng trên một số cây trông như chè, lúa, xoài, cam, táo, vải bông, cải...). Kết quả thu được cho thấy cả hai loại đế SERS trên đáp ứng tốt việc phân tích pyridaben ở trạng thái tinh khiết (với giới hạn phát hiện đạt được là 0,011 ppm đối với đế AgNDs@Si và 0,014 đối với đế AgNFs@Si) và ở trong một loại thuốc trừ sâu thương mại (có thể phát hiện với nồng độ thấp hơn 0,1 ppm).

Ngoài ra đề tài đã có 1 bài báo đăng trên tạp chí thuộc danh mục SCI, 2 bài báo đăng trên tạp chí trong nước và 1 bài báo cáo hội thảo quốc tế. Đề tài đã hỗ trợ đào tạo 1 nghiên cứu sinh của Học viện khoa học và công nghệ.