TS. Tôn Nữ Quỳnh Trang trình bày kết quả nghiên cứu đế SERS bạc – titanium dioxide tại buổi nghiệm thu tháng 1/2026. Ảnh: HCMUS.

TS. Tôn Nữ Quỳnh Trang hiện là giảng viên Bộ môn Vật lý ứng dụng, Khoa Vật lý - Vật lý kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP.HCM. Lĩnh vực nghiên cứu của chị tập trung vào vật liệu quang xúc tác, vật liệu nano và các phương pháp chế tạo màng mỏng như phún xạ magnetron, thủy nhiệt và điện hóa.

Những hướng nghiên cứu này liên quan đến hai nhóm bài toán chính: phát triển vật liệu phục vụ chuyển hóa năng lượng, xử lý môi trường và chế tạo cảm biến có khả năng nhận biết các chất ở nồng độ thấp. Đây cũng là những chủ đề xuyên suốt trong nhiều công trình khoa học mà chị tham gia từ năm 2020 đến nay.

TS. Tôn Nữ Quỳnh Trang nhận bằng thạc sĩ Vật lý ứng dụng năm 2020. Chị tiếp tục học nghiên cứu sinh tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP.HCM, với đề tài luận án tập trung vào vật liệu tổ hợp nano kim loại và bán dẫn.

Ngày 21/9/2024, chị bảo vệ luận án tiến sĩ ngành Quang học, mã số 9440110, với đề tài “Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang điện hóa của vật liệu tổ hợp nano kim loại (Ag, Au, Pt, Ir)/bán dẫn (TiO₂, g-C₃N₄, SrTiO₃)”. PGS.TS. Vũ Thị Hạnh Thu là người hướng dẫn khoa học.

Đề tài cho thấy hướng nghiên cứu của chị không chỉ dừng ở việc chế tạo một loại vật liệu riêng lẻ mà còn tìm hiểu cách kết hợp các thành phần để cải thiện tính chất quang điện hóa. Trong những hệ vật liệu này, kim loại như bạc, vàng, bạch kim hoặc iridi được kết hợp với các vật liệu bán dẫn như titan dioxide, graphitic carbon nitride và stronti titanate.

Đặc tính của vật liệu phụ thuộc vào cấu trúc, thành phần và sự tương tác giữa các thành phần. Việc điều chỉnh những yếu tố này có thể ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng, sự phân tách và vận chuyển điện tích, từ đó tác động đến hiệu quả của các phản ứng quang xúc tác hoặc khả năng phát hiện chất bằng phương pháp quang phổ.

Thông tin về luận án được công bố trên trang của Đại học Quốc gia TP.HCM và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Sau khi hoàn thành chương trình tiến sĩ, chị tiếp tục công tác tại chính cơ sở đào tạo này với vai trò giảng viên.

Một hướng nghiên cứu được thể hiện trong các công bố đầu tiên của TS. Tôn Nữ Quỳnh Trang là phát triển vật liệu quang xúc tác. Phương pháp này khai thác khả năng sử dụng ánh sáng để thúc đẩy phản ứng hóa học, được nghiên cứu trong các lĩnh vực như xử lý chất ô nhiễm và chuyển hóa năng lượng.

Năm 2020, chị là đồng tác giả bài báo SrTiO₃ nanocubes doped with Ir as photocatalytic system for enhancing H₂ generation from water splitting, đăng trên VNUHCM Journal of Science and Technology Development. Công trình nghiên cứu việc pha tạp iridi vào vật liệu stronti titanate (SrTiO₃) nhằm cải thiện khả năng tạo hydro từ quá trình phân tách nước dưới tác động của ánh sáng.

Nhóm nghiên cứu khảo sát cấu trúc tinh thể, hình thái, thành phần hóa học và đặc tính quang học của vật liệu. Kết quả cho thấy việc pha tạp iridi làm thay đổi đặc tính hấp thụ ánh sáng của SrTiO₃, đồng thời cải thiện khả năng tạo hydro so với mẫu vật liệu ban đầu trong các điều kiện thí nghiệm được báo cáo.

Cùng năm, chị là tác giả chính của bài báo Photocatalytic activity enhancement for removal of dye molecules based on plasmonic Ag grafted TiO₂ nanocubes under visible light driven, đăng trên cùng tạp chí. Nghiên cứu tập trung vào vật liệu TiO₂ kết hợp với các hạt nano bạc, hướng đến nâng cao hoạt tính quang xúc tác để phân hủy các phân tử chất màu dưới ánh sáng khả kiến.

Hai công trình cho thấy mối liên hệ giữa nghiên cứu vật liệu và những bài toán ứng dụng: một hướng tìm cách tăng hiệu quả chuyển hóa năng lượng, hướng còn lại khảo sát khả năng xử lý chất màu. Dù đều sử dụng vật liệu nano và tác động của ánh sáng, mỗi hệ vật liệu có đặc điểm và mục tiêu đánh giá riêng.

Năm 2021, chị tiếp tục công bố nghiên cứu về các cấu trúc nano SrTiO₃ kết hợp bạc, hướng đến tăng hiệu quả tạo hydro và phân hủy chất màu Rhodamine B. Bài báo Effects of the hybrid plasmonic Ag/SrTiO₃ nanocubes for efficient photo-catalytic of H₂ generation and RhB decomposition được đăng trên VNUHCM Journal of Science and Technology Development.

Cũng trong năm này, công trình Spatially Controlled Photogenerated Charge Carriers Induced by SrTiO₃-Architectured Heterojunction Nanocubes for a Photocatalytic Hydrogen Evolution Reaction được công bố trên tạp chí ACS Applied Energy Materials. Các nghiên cứu này tiếp tục đặt trọng tâm vào mối quan hệ giữa cấu trúc vật liệu, sự vận chuyển điện tích và hiệu quả quang xúc tác.

Bên cạnh quang xúc tác, một nhánh nghiên cứu đáng chú ý của TS. Tôn Nữ Quỳnh Trang là phát triển vật liệu phục vụ cảm biến dựa trên hiện tượng tán xạ Raman tăng cường bề mặt, thường được gọi là SERS.

Phương pháp SERS khai thác khả năng tăng cường tín hiệu Raman nhờ tương tác giữa ánh sáng với các cấu trúc nano, đặc biệt là những cấu trúc chứa kim loại như bạc hoặc vàng. Khi được thiết kế phù hợp, vật liệu nền SERS có thể hỗ trợ nhận biết các phân tử ở nồng độ thấp. Hướng tiếp cận này được nghiên cứu trong giám sát môi trường, an toàn thực phẩm và một số ứng dụng phân tích sinh học.

Năm 2023, TS. Tôn Nữ Quỳnh Trang tham gia công trình Toward Plasmon-Controlled Generation of the Activating Ag Hotspot Nanospheres for Quantitative SERS Analysis, đăng trên VNUHCM Journal of Science and Technology Development. Nghiên cứu tập trung vào việc điều chỉnh các hạt nano bạc nhằm tạo ra những vùng tăng cường tín hiệu Raman, qua đó cải thiện khả năng phân tích định lượng.

Năm 2024, chị là tác giả của công trình Centrifuge tube-based SERS sensor on heterogenous dimers of plasmonic coupling as a microreactor for ultrasensitive SERS sensing pesticide residues in environmental water, đăng trên tạp chí Sensors and Actuators A: Physical. Công trình nghiên cứu một cấu trúc cảm biến SERS được bố trí trên ống ly tâm, sử dụng các cặp cấu trúc nano có khả năng tương tác plasmon để tăng cường tín hiệu. Mục tiêu là phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong mẫu nước môi trường ở nồng độ thấp.

Cũng trong năm 2024, bài báo Photoassisted decoration of Ag nanoparticles onto TiO₂ nanorod arrays for continuously reusable ultrasensitive SERS sensors được công bố trên Materials Science in Semiconductor Processing. Nhóm nghiên cứu sử dụng các thanh nano TiO₂ và hạt nano bạc để tạo vật liệu nền cảm biến có độ nhạy cao, đồng thời khảo sát khả năng tái sử dụng.

Các công trình này cho thấy hướng nghiên cứu SERS của chị ngày càng gắn với yêu cầu phân tích mẫu thực tế. Thay vì chỉ khảo sát đặc tính vật liệu, nhóm nghiên cứu tìm cách thiết kế cấu trúc có thể tăng cường tín hiệu, phát hiện chất ở nồng độ thấp và xem xét khả năng sử dụng lại cảm biến.

Đề tài phát hiện chất màu được đánh giá xuất sắc

Một dấu mốc gần đây là đề tài cấp Đại học Quốc gia TP.HCM do TS. Tôn Nữ Quỳnh Trang làm chủ nhiệm, mang tên “Nghiên cứu cấu trúc dị thể màng 2D Ag/TiO₂ ứng dụng phát hiện crystal violet ở nồng độ thấp bằng phương pháp quang phổ Raman”.

Ngày 14/1/2026, Hội đồng nghiệm thu đề tài cấp Đại học Quốc gia TP.HCM đánh giá công trình đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu nghiên cứu và xếp loại xuất sắc.

Đề tài tập trung vào cấu trúc dị thể Ag/TiO₂ nhằm phát triển cảm biến SERS có độ nhạy cao để phát hiện crystal violet, một chất màu thường được sử dụng làm chất phân tích trong nghiên cứu. Nhóm nghiên cứu khảo sát vai trò của cấu trúc vật liệu, sự phân bố của các hạt nano bạc và tương tác giữa bạc với TiO₂ đối với khả năng khuếch đại tín hiệu Raman cũng như tính tái sử dụng của cảm biến.

Kết quả nghiệm thu là một dấu mốc trong quá trình phát triển hướng nghiên cứu cảm biến của chị. Tuy nhiên, việc đề tài được đánh giá xuất sắc không đồng nghĩa sản phẩm đã được thương mại hóa hoặc triển khai rộng rãi; các nguồn công khai được đối chiếu chưa xác nhận những kết quả đó.

Tháng 12/2025, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP.HCM trao Giải thưởng Lê Văn Thới năm 2025 cho TS. Tôn Nữ Quỳnh Trang ở hạng mục luận án tiến sĩ xuất sắc. Theo thông tin của nhà trường, trong thời gian học nghiên cứu sinh, chị có hơn 10 công bố trên các tạp chí khoa học uy tín và là nghiên cứu sinh có thành tích nghiên cứu khoa học xuất sắc nhất toàn khóa học.

Giải thưởng Lê Văn Thới là sự ghi nhận dành cho kết quả nghiên cứu trong quá trình đào tạo. Với trường hợp của TS. Tôn Nữ Quỳnh Trang, dấu mốc này gắn trực tiếp với luận án về vật liệu nano tổ hợp kim loại bán dẫn và những nghiên cứu liên quan đến quang điện hóa.

Đến ngày 12/10/2026, chị được công bố trong danh sách 17 ứng viên tiêu biểu vào vòng xét chọn Giải thưởng Khoa học công nghệ Quả cầu vàng năm 2026, thuộc lĩnh vực công nghệ môi trường và phát triển bền vững. Đây là danh sách ứng viên được lựa chọn từ 71 hồ sơ hợp lệ; Hội đồng dự kiến tiếp tục đánh giá để chọn 10 gương mặt xuất sắc nhất.

Việc có tên trong danh sách này chưa đồng nghĩa chị đã chính thức nhận Giải thưởng Quả cầu vàng năm 2026. Tuy vậy, các công trình về quang xúc tác, cảm biến SERS và phát hiện chất ở nồng độ thấp cho thấy hướng nghiên cứu của chị có sự kết nối giữa vật lý vật liệu với những yêu cầu ứng dụng trong năng lượng và môi trường.