Xem mẫu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
LƢU VĂN THIÊM
CHẾ TẠO VẬT LIỆU DÂY NANO TỪ TÍNH,
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG
ỨNG DỤNG
Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO
Hà Nội - 2016
Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội
Cán bộ hướng dẫn khoa học:
1. TS. Lê Tuấn Tú
2. PGS.TS. Phạm Đức Thắng
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng cấp Đại học Quốc gia
chấm luận án tiến sĩ họp tại…………………………..
Vào hồi
giờ
ngày
tháng
năm
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin – Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Vật liệu có cấu trúc nano đang làm thay đổi diện mạo của
các ngành khoa học. Trong đó có vật liệu dây nano từ tính, các
hiện tượng vật l mới xuất hiện ở vật liệu dây nano từ tính đ
được quan t m nghi n cứu trong nhi u năm qua và được ứng
dụng vào các lĩnh vực như trong y sinh học, cảm iến từ
trường, đĩa ghi từ mật độ cao, phân tách các tế bào, chọn lọc tế
bào và phân tách protein,…vv. Tuy nhi n để ứng ụng thực tế
trong từng lĩnh vực cụ thể của vật liệu dây nano từ tính, cần
phải đi s u nghi n cứu đến các t nh chất đ c iệt của ch ng như
các t nh chất vật l của
ạng,
y nano từ tính phụ thuộc vào hình
ch thước, cấu trúc tinh thể, thành phần hóa học, dị
hướng từ,…,vv. Nh ng t nh chất này phụ thuộc rất nhi u vào
công nghệ chế tạo vật liệu. o vậy, việc nghi n cứu nh ng t nh
chất vật l của các vật liệu
y nano từ tính cần được quan tâm
nghiên cứu cụ thể nhằm tìm được một số thông tin hấp ẫn và
lý thú để đưa ra nh ng định hướng ứng ụng.
2. Mục tiêu của luận án
- Chế tạo các mẫu dây nano từ t nh đơn đoạn và nhi u đoạn:
(i) Đối với dây nano từ t nh đơn đoạn bao gồm có
y nano Co,
CoPtP và CoNiP; (ii) Đối với dây nano từ tính nhi u đoạn gồm
có
y nano Co u và CoNiP
u.
- Khảo sát đ c trưng cấu tr c và vi cấu cấu tr c của các mẫu
y nano từ t nh đ chế tạo.
- Nghiên cứu nh ng ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật
trong việc chế tạo các mẫu dây nano từ t nh như ảnh hưởng của
1
nồng độ pH, ảnh hưởng của đường kính dây và ảnh hưởng của
từ trường đ t vào trong quá trình lắng đọng.
- Nghiên cứu sự thay đổi chi u dài của đoạn từ tính Co lên
tính chất từ của vật liệu dây nano nhi u đoạn Co/Au.
- Nghiên cứu định hướng ứng dụng của dây nano từ tính, đó
là chức năng hóa 4-ATP (Aminothiphenol) lên b m t
từ t nh CoNiP
y nano
u.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Luận án được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm.
Các mẫu vật liệu dây nano từ t nh đ u được chế tạo bằng
phương pháp lắng đọng điện hóa tại phòng thí nghiệm bộ môn
Vật lý nhiệt độ thấp, Đại học khoa học tự nhi n, ĐHQG Hà
Nội.
4. Bố cục của luận án:
Luận án được trình bày trong 129 trang bao gồm phần mở
đầu, 5 chương nội dung, kết luận, cuối cùng là danh mục các
công trình được công bố trên các tạp chí, tham dự hội nghị khoa
học trong nước và ngoài nước li n quan đến nội dung luận án
và tài liệu tham khảo.
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO TỪ TÍNH
y nano từ tính
1.1
Vật liệu dây nano là loại vật liệu có
ch thước gần như một
chi u thẳng đứng với tỷ số chi u ài so với đường kính (L/d) rất
cao. Hiện nay, vật liệu
y: đó là
y nano từ t nh có thể chia làm 2 loại
y nano từ t nh m
o n và
o n.
1.1.1 Dây nano từ tính đơn đoạn
2
y nano từ t nh n
Vật liệu dây nano từ t nh đơn đoạn đ được chế tạo bằng
phương pháp lắng đọng điện hóa sử dụng khuôm mẫu AAO
ho c khuôn mẫu PC. Trong đó, có các
y Co với đường kính
20, 50 và 120 nm, dây nano Ni, NiFe, CoNi, CoNiP với kích
thước dây khác nhau.
1.1.2
Dây nano từ tính nhiều đoạn
Ngoài việc nghiên cứu chế tạo vật liệu dây nano từ tính một
đoạn. Hiện nay, có rất nhi u nhóm nghiên cứu đ chế tạo ra vật
liệu dây nano từ tính nhi u đoạn như Co54Ni46/Co85Ni15,
CoPtP/Au, NiFe/Au.
1.1.3
Ứng dụng dây nano từ tính
Do vật liệu dây nano từ tính có nhi u tính chất vật lý mới lạ
như có moomen từ lớn, dị hướng hình dạng cao và dễ chế tạo.
Bên cạnh đó, các tham số kỹ thuật của vật liệu dây nano từ tính
có thể kiểm soát được như đường kính, chi u dài, thành phần và
cấu trúc nên tùy thuộc vào mục đ ch nghiên cứu có thể đưa vào
ứng dụng trong từng lĩnh vực như ph n tách tế bào, cấy gen,
phân tích gen, phân tách protein, cảm biến sinh học.
1.2 Các tính chất vật
cơ ản của
y nano từ tính
1.2.1 ị hƣớng từ tinh thể
Trong tinh thể, để tạo ra ị hướng từ tinh thể, các phương
mô men từ trong hông gian mạng của tinh thể ễ àng ị từ
hóa theo hướng ưu ti n nhằm đạt được trạng thái
được gọi là trục từ hóa
ễ. Đối với
o hòa n n
ị hướng từ đơn trục
(uniaxial magnetic anisotropy), hay trục từ hóa ễ là các mô
men từ sắp xếp song song với nhau theo hướng trục C của tinh
thể n n năng lượng ị hướng từ trong trường hợp này là hông
3
nguon tai.lieu . vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
LƢU VĂN THIÊM
CHẾ TẠO VẬT LIỆU DÂY NANO TỪ TÍNH,
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG
ỨNG DỤNG
Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO
Hà Nội - 2016
Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội
Cán bộ hướng dẫn khoa học:
1. TS. Lê Tuấn Tú
2. PGS.TS. Phạm Đức Thắng
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng cấp Đại học Quốc gia
chấm luận án tiến sĩ họp tại…………………………..
Vào hồi
giờ
ngày
tháng
năm
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin – Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Vật liệu có cấu trúc nano đang làm thay đổi diện mạo của
các ngành khoa học. Trong đó có vật liệu dây nano từ tính, các
hiện tượng vật l mới xuất hiện ở vật liệu dây nano từ tính đ
được quan t m nghi n cứu trong nhi u năm qua và được ứng
dụng vào các lĩnh vực như trong y sinh học, cảm iến từ
trường, đĩa ghi từ mật độ cao, phân tách các tế bào, chọn lọc tế
bào và phân tách protein,…vv. Tuy nhi n để ứng ụng thực tế
trong từng lĩnh vực cụ thể của vật liệu dây nano từ tính, cần
phải đi s u nghi n cứu đến các t nh chất đ c iệt của ch ng như
các t nh chất vật l của
ạng,
y nano từ tính phụ thuộc vào hình
ch thước, cấu trúc tinh thể, thành phần hóa học, dị
hướng từ,…,vv. Nh ng t nh chất này phụ thuộc rất nhi u vào
công nghệ chế tạo vật liệu. o vậy, việc nghi n cứu nh ng t nh
chất vật l của các vật liệu
y nano từ tính cần được quan tâm
nghiên cứu cụ thể nhằm tìm được một số thông tin hấp ẫn và
lý thú để đưa ra nh ng định hướng ứng ụng.
2. Mục tiêu của luận án
- Chế tạo các mẫu dây nano từ t nh đơn đoạn và nhi u đoạn:
(i) Đối với dây nano từ t nh đơn đoạn bao gồm có
y nano Co,
CoPtP và CoNiP; (ii) Đối với dây nano từ tính nhi u đoạn gồm
có
y nano Co u và CoNiP
u.
- Khảo sát đ c trưng cấu tr c và vi cấu cấu tr c của các mẫu
y nano từ t nh đ chế tạo.
- Nghiên cứu nh ng ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật
trong việc chế tạo các mẫu dây nano từ t nh như ảnh hưởng của
1
nồng độ pH, ảnh hưởng của đường kính dây và ảnh hưởng của
từ trường đ t vào trong quá trình lắng đọng.
- Nghiên cứu sự thay đổi chi u dài của đoạn từ tính Co lên
tính chất từ của vật liệu dây nano nhi u đoạn Co/Au.
- Nghiên cứu định hướng ứng dụng của dây nano từ tính, đó
là chức năng hóa 4-ATP (Aminothiphenol) lên b m t
từ t nh CoNiP
y nano
u.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Luận án được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm.
Các mẫu vật liệu dây nano từ t nh đ u được chế tạo bằng
phương pháp lắng đọng điện hóa tại phòng thí nghiệm bộ môn
Vật lý nhiệt độ thấp, Đại học khoa học tự nhi n, ĐHQG Hà
Nội.
4. Bố cục của luận án:
Luận án được trình bày trong 129 trang bao gồm phần mở
đầu, 5 chương nội dung, kết luận, cuối cùng là danh mục các
công trình được công bố trên các tạp chí, tham dự hội nghị khoa
học trong nước và ngoài nước li n quan đến nội dung luận án
và tài liệu tham khảo.
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO TỪ TÍNH
y nano từ tính
1.1
Vật liệu dây nano là loại vật liệu có
ch thước gần như một
chi u thẳng đứng với tỷ số chi u ài so với đường kính (L/d) rất
cao. Hiện nay, vật liệu
y: đó là
y nano từ t nh có thể chia làm 2 loại
y nano từ t nh m
o n và
o n.
1.1.1 Dây nano từ tính đơn đoạn
2
y nano từ t nh n
Vật liệu dây nano từ t nh đơn đoạn đ được chế tạo bằng
phương pháp lắng đọng điện hóa sử dụng khuôm mẫu AAO
ho c khuôn mẫu PC. Trong đó, có các
y Co với đường kính
20, 50 và 120 nm, dây nano Ni, NiFe, CoNi, CoNiP với kích
thước dây khác nhau.
1.1.2
Dây nano từ tính nhiều đoạn
Ngoài việc nghiên cứu chế tạo vật liệu dây nano từ tính một
đoạn. Hiện nay, có rất nhi u nhóm nghiên cứu đ chế tạo ra vật
liệu dây nano từ tính nhi u đoạn như Co54Ni46/Co85Ni15,
CoPtP/Au, NiFe/Au.
1.1.3
Ứng dụng dây nano từ tính
Do vật liệu dây nano từ tính có nhi u tính chất vật lý mới lạ
như có moomen từ lớn, dị hướng hình dạng cao và dễ chế tạo.
Bên cạnh đó, các tham số kỹ thuật của vật liệu dây nano từ tính
có thể kiểm soát được như đường kính, chi u dài, thành phần và
cấu trúc nên tùy thuộc vào mục đ ch nghiên cứu có thể đưa vào
ứng dụng trong từng lĩnh vực như ph n tách tế bào, cấy gen,
phân tích gen, phân tách protein, cảm biến sinh học.
1.2 Các tính chất vật
cơ ản của
y nano từ tính
1.2.1 ị hƣớng từ tinh thể
Trong tinh thể, để tạo ra ị hướng từ tinh thể, các phương
mô men từ trong hông gian mạng của tinh thể ễ àng ị từ
hóa theo hướng ưu ti n nhằm đạt được trạng thái
được gọi là trục từ hóa
ễ. Đối với
o hòa n n
ị hướng từ đơn trục
(uniaxial magnetic anisotropy), hay trục từ hóa ễ là các mô
men từ sắp xếp song song với nhau theo hướng trục C của tinh
thể n n năng lượng ị hướng từ trong trường hợp này là hông
3