PGS.TS. Lê Thị Hồng Hải trình bày báo cáo về hướng nghiên cứu phức chất Zn(II) tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, tháng 8/2026. Ảnh: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

Axit picric là một hóa chất được sử dụng trong một số hoạt động công nghiệp và nghiên cứu, đồng thời có những đặc tính nguy hiểm đòi hỏi việc nhận diện, kiểm soát phù hợp. Để phát hiện chất này ở nồng độ rất thấp, một hướng nghiên cứu là tạo ra vật liệu có tín hiệu ánh sáng thay đổi khi tương tác với chất cần tìm. Khả năng ấy phụ thuộc không chỉ vào việc vật liệu có phát sáng hay không, mà còn vào cấu trúc phân tử và mức độ phân biệt được chất đích với các hợp chất khác.

Một nhóm tác giả tại Việt Nam và nước ngoài đã nghiên cứu năm phức chất chứa ion kẽm Zn(II), đặt tên từ ZnL1 đến ZnL5, rồi khảo sát cấu trúc và tính chất phát quang của chúng. Công trình xuất hiện trên Journal of Molecular Structure năm 2026, với PGS.TS. Lê Thị Hồng Hải, giảng viên Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, tham gia xây dựng phương pháp, hướng dẫn nghiên cứu và viết, hiệu đính bản thảo. Ninh Thị Minh Giang đứng đầu danh sách tác giả, được ghi nhận tham gia thực nghiệm, phân tích và viết bản thảo ban đầu. Vai trò này cho thấy đây là kết quả hợp tác, không phải công trình do riêng một cá nhân thực hiện.

Điều chỉnh cấu trúc để thay đổi khả năng phát sáng

Nhóm nghiên cứu sử dụng những phối tử hữu cơ thuộc loại Schiff base, được tạo thành từ m-phenylenediamine và các dẫn xuất của salicylaldehyde, để liên kết với ion kẽm. Năm phức chất thu được có những nhóm thế khác nhau trên thành phần hữu cơ. Cách bố trí này cho phép nhóm xem xét mối liên hệ giữa một thay đổi trong cấu trúc phân tử và cường độ phát quang đo được, thay vì chỉ chế tạo một mẫu rồi ghi nhận rằng mẫu ấy phát sáng.

Các chất được khảo sát bằng nhiều phương pháp, gồm phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân, khối phổ và nhiễu xạ tia X đơn tinh thể. Nhóm còn sử dụng tính toán hóa học lượng tử để phân tích cấu trúc và những thay đổi liên quan đến quá trình hấp thụ, phát xạ ánh sáng. Theo công bố, bốn trong năm phức chất được giới thiệu lần đầu, còn kết quả thực nghiệm giúp đối chiếu với các dự đoán từ mô hình tính toán.

Các bước nghiên cứu từ tổng hợp phức chất kẽm, xác định cấu trúc, khảo sát phát quang đến thử khả năng nhận biết axit picric. Đồ họa biên tập từ nội dung công bố trên Journal of Molecular Structure năm 2026.

Sự khác biệt giữa các mẫu thể hiện rõ trong số liệu hiệu suất lượng tử phát quang, tức tỷ lệ photon phát ra so với photon được hấp thụ trong điều kiện đo. Ở trạng thái rắn, ZnL5 đạt 52,6%, tiếp theo là ZnL4 với 33,3%, ZnL1 đạt 28,2%, ZnL2 đạt 17% và ZnL3 chỉ đạt 2%. Các con số này không phải hiệu suất của một thiết bị hoàn chỉnh; chúng chỉ phản ánh đặc tính quang học của những mẫu vật liệu được nghiên cứu theo cùng điều kiện thử nghiệm.

Hiệu suất lượng tử phát quang của năm phức chất kẽm ở trạng thái rắn, trong đó ZnL5 đạt giá trị cao nhất, 52,6%. Đồ họa biên tập từ số liệu công bố trên Journal of Molecular Structure năm 2026.

Từ mẫu phát quang đến phép thử nhận biết hóa chất

Trong năm mẫu, nhóm chọn ZnL5 để khảo sát thêm khả năng nhận biết axit picric, tên hóa học là 2,4,6-trinitrophenol. Phép thử được thực hiện với các hợp chất thơm chứa nhóm nitro, nhằm xem vật liệu có thể phân biệt axit picric trong hỗn hợp hay không. Nhóm công bố giới hạn phát hiện 0,53 micromol mỗi lít, tương đương khoảng 121 phần tỷ theo cách quy đổi nêu trong bài báo. Đây là giới hạn được xác định trong điều kiện thực nghiệm, không phải mức dư lượng đã được đo trên mẫu môi trường thực tế.

Một chi tiết quan trọng là hiệu suất phát quang của cùng mẫu ZnL5 không giống nhau ở mọi trạng thái. Trong dung dịch, nhóm ghi nhận giá trị cao nhất của mẫu này là 13,1%, thấp hơn kết quả 52,6% ở trạng thái rắn. Vì thế, không thể lấy con số đo trên vật liệu rắn để mô tả độ sáng hay hiệu quả cảm biến khi vật liệu được đưa vào một hệ đo khác. Hiệu quả của một phép thử còn phụ thuộc môi trường, chất gây nhiễu, nồng độ và cách thu nhận tín hiệu.

Nghiên cứu này tạo cơ sở cho việc tìm hiểu các vật liệu có thể sử dụng trong cảm biến quang học, nhưng chưa chứng minh đã có thiết bị đo ngoài hiện trường. Bài báo chưa cung cấp một quy trình sử dụng đại trà để kiểm tra nước, thực phẩm hoặc mẫu công nghiệp, cũng chưa đưa ra đầy đủ dữ liệu về tuổi thọ thiết bị, độ lặp lại giữa những lô chế tạo hay hiệu quả khi đo trên nền mẫu phức tạp. Bởi vậy, ngưỡng phát hiện thấp trong phòng thí nghiệm không đồng nghĩa sản phẩm đã đủ điều kiện ứng dụng thương mại.

Ngày 10/8/2026, tại một seminar do Viện Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội tổ chức, PGS.TS. Lê Thị Hồng Hải tiếp tục giới thiệu hướng nghiên cứu tổng hợp, xác định cấu trúc và khảo sát tính phát quang của các phức chất Zn(II). Những hướng ứng dụng được trao đổi tại đây còn bao gồm cảm biến hóa học, vật liệu hiển thị và hình ảnh sinh học. Đó là những khả năng cần tiếp tục nghiên cứu, không phải các sản phẩm đã được kiểm chứng bằng kết quả của riêng bài báo về axit picric.

Đóng góp có thể xác định của nhóm tác giả ở thời điểm hiện tại là tạo được một dãy vật liệu để so sánh, chỉ ra sự khác nhau về đặc tính phát quang và kiểm tra bước đầu khả năng nhận biết một hóa chất cụ thể. Phần việc tiếp theo, nếu muốn phát triển một hệ cảm biến có thể sử dụng trong thực tế, là đưa phép đo ra khỏi điều kiện dung dịch chuẩn, thử với các mẫu có nhiều thành phần gây nhiễu và đánh giá độ ổn định theo thời gian. Chính những bước kiểm chứng ấy mới quyết định tín hiệu đo được trong phòng thí nghiệm có thể trở thành một công cụ đáng tin cậy hay không.