ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Tô Thành Tâm CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HẠT Fe3O4 VÀ Fe3O4 PHA TẠP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Tô Thành Tâm CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HẠT Fe3O4 VÀ Fe3O4 PHA TẠP Chuyên ngành: vật lý chất rắn Mã số: 60 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGÔ THU HƯƠNG Hà Nội - 2013 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ kính trọng lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngô Thu Hương, người tận tình bảo, hướng dẫn em suốt thời gian làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Văn Vũ – Giám đốc Trung tâm khoa học Vật liệu, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội anh chị cán nghiên cứu trung tâm tạo điều kiện giúp đỡ em trình làm thực nghiệm Em xin gửi lời cảm ơn tới ThS Nguyễn Minh Hiếu, em Lưu Hoàng Anh Thư – học viên cao học khóa 2012 – 2014, sinh viên K54 Nguyễn Thị Khánh Vân Nguyễn Thị Ánh Dương hợp tác nhiệt tình suốt trình làm việc phòng thí nghiệm Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo môn Vật lý Chất rắn, khoa Vật lý trường Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập môn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn tới gia đình tất bạn bè, người dõi theo, tạo điều kiện thuận lợi động viên, khích lệ để em hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2013 Học viên Tô Thành Tâm MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, để đáp ứng nhu cầu sống bùng nổ công nghệ thông tin, nhà khoa học nghiên cứu nhiều loại vật liệu mới, vật liệu có kích thước nano Đối tượng nghiên cứu vật liệu tập trung vào dải kích thước từ 1nm tới 100nm Những vật liệu nano dùng thiết bị có đặc tính siêu việt nhỏ hơn, nhanh hơn, bền thêm nhiều đặc tính hoàn toàn so với vật liệu dùng thiết bị chế tạo tảng công nghệ Công nghệ nano kết tinh nhiều thành tựu khoa học nhiều lĩnh vực khác công nghệ có tính khả thi Trong xu hướng phát triển công nghệ nano,hạt nano từ tính Fe3O4là loại vật liệu nghiên cứu nhiều nước quốc tế có nhiều ứng dụng đời sống Một ứng dụng quan trọng hạt nano sắt liên quan đến môi trường khả xử lý nước thải nhiễm Asen Ngoài ra,các hạt nano từ tính biết đến với nhiều ứng dụng y sinh học tính chất từ kích thước nhỏ so với thực thể sinh học tế bào (10-100 μm), virus (20-450 nm) protein (5-50nm) Với khả điều khiển từ trường ngoài, hạt nano từ tính dùng cho mục đích phân tách, chọn lọc tế bào phân tách - loại tế bào đặc biệt khỏi tế bào khác [7] Dẫn truyền thuốcđến vị trí thể người động vật ví dụ ứng dụng hạt nano Trong ứng dụng này, thuốc liên kết với hạt nano có tính chất từ, cách điều khiển từ trường để hạt nano cố định vị trí thời gian đủ dài để thuốc khuyếch tán vào vị trí mong muốn hay ứng dụng khác phương pháp tăng thân nhiệt cục tế bào ung thư, tăng độ tương phản kĩ thuật hình ảnh cộng hưởng từ sensor [11] Trong hầu hết trường hợp, hạt nano phải phân tán cho hạt có tính chất lý, hóa giống để điều khiển phân phối sinh học loại bỏ sinh học Để đáp ứng yêu cầu ứng dụng hạt nano từ tính Fe 3O4 phải có từ tính lớn nhờ pha tạp kim loại chuyển tiếp Trong luận văn này, xin trình bày việc chế tạo nghiên cứu hạt nano từ tính Fe3O4 pha tạp Coban Niken thực theo phương pháp đồng kết tủa Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, luận văn chia làm chương sau: Chương 1: Tổng quan oxit sắt từ nano oxit sắt từ Chương 2: Phương pháp thực nghiệm Chương 3: Kết thảo luận CHƯƠNG LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ OXIT SẮT TỪ VÀ NANO OXIT SẮT TỪ 1.1.Phân loại vật liệu từ: Vật liệu từ loại vật liệu mà tác dụng từ trường bị từ hóa, tức có tính chất từ đặc biệt Tùy thuộc vào cách hưởng ứng vật liệu từ từ trường, chúng chia làm nhóm chính: vật liệu từ mềm vật liệu từ cứng - Vật liệu từ mềm: sử dụng chủ yếu lõi nam châm máy biến thế, motor, phần cảm điện, thiết bị tạo nước, dùng làm mạch từ thiết bị dụng cụ điện có từ trường không đổi biến đổi [3] Vật liệu từ mềm có độ từ thẩm lớn, từ trường khử từ nhỏ, tổn hao từ trễ nhỏ (đường cong từ trễ hẹp) Các tính chất vật liệu từ mềm phụ thuộc vào độ tinh khiết hóa học chúng, mức độ biến dạng cấu trúc tinh thể Nếu có loại tạp chất vật liệu, đặc tính vật liệu tốt Vì vậy, sản xuất vật liệu từ mềm cần phải cố gắng loại bỏ tạp chất có hại với chúng: Carbon, Phosphor, Lưu huỳnh, Oxi, Nitơ loại oxit khác Đồng thời phải cố gắng không làm biến dạng cấu trúc tinh thể không gây ứng xuất nội Các loại sắt từ mềm gồm: thép kỹ thuật, thép carbon, thép - kỹ thuật điện, hợp kim sắt – niken có độ từ thẩm cao oxit sắt từ Vật liệu từ cứng: vật liệu có từ trường khử từ từ dư lớn, đường cong từ trễ rộng, khó bị từ hóa Khi bị từ hóa lượng từ vật liệu giữ lâu, dùng làm nam châm vĩnh cửu Về thành phần cấu tạo chia thành: + Vật liệu kim loại: kim loại đơn chất (sắt, cobalt, niken) hợp kim từ số kim loại +Vật liệu phi kim loại: thường ferit có thành phần gồm hỗn hợp bột oxit sắt kim loại khác +Điện môi từ: vật liệu tổ hợp, gồm 60 – 80 % vật liệu từ dạng bột 40 – 20% điện môi Ferit điện môi từ có điện trở suất lớn nên làm giảm đáng kể mát dòng điện xoáy Fucault sinh Ngoài ra, nhiều loại ferit có độ ổn định đặc tính từ dải tần số rộng, kể siêu cao tần Một ứng dụng quan trọng vật liệu sắt từ khả ghi từ Hình 1.1 hình biểu diễn đường cong từ trễ loại vật liệu từ Hình 1.1: Đường cong từ trễ loại vật liệu từ 1.1.1.Các khái niệm bản: Xung quanh điện tích chuyển động tồn môi trường đặc biệt gọi từ trường Một dòng điện chạy dây dẫn diện tích S có cường độ i sinh mô men từ M Mô men từ M véc tơ có chiều phụ thuộc vào chiều dòng điện: M = i.S 10 (1) SEM) JMS 5410 hãng Jeol (Nhật Bản) phòng thí nghiệm TT KHVL (Hình 2.13) Hình 2.13: Kính hiển vi điện tử quét JMS 5410 TT KHVL 2.3.3 Từ kế mẫu rung: Thiết bị từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer - VSM) thiết bị dùng để xác định mômen từ mẫu Nguyên lý hoạt động thiết bị dựa sở tượng cảm ứng điện từ Bằng cách thay đổi vị trí tương đối mẫu có mômen từ M với cuộn dây thu, từ thông qua tiết diện ngang cuộn dây thay đổi theo thời gian làm xuất suất điện động cảm ứng Các tín hiệu đo (tỷ lệ với M) chuyển sang giá trị đại lượng từ cần đo hệ số chuẩn hệ đo Để thực phép đo này, mẫu rung với tần số xác định vùng từ trường đồng nam châm điện Từ trường từ hoá mẫu mẫu rung tạo hiệu điện cảm ứng cuộn dây thu tín hiệu Tín hiệu thu nhận, khuếch đại xử lý máy tính cho ta biết giá trị từ độ mẫu Từ độ mẫu hệ Fe 3-xNixO4 đo thiết bị từ kế mẫu rung DMS 880 Trung tâm Khoa học vật liệu (hình 2.14) 42 Hình 2.14: Từ kế mẫu rung DMS 880 TT KHVL CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trong chương này, kết thảo luận tính chất cấu trúc tính chất từ hệ mẫu Fe3-xCoxO4và hệ mẫu Fe3-xNixO4(x = 0,00; 0,02; 0,04; 0,06 0,08) chế tạo phương pháp đồng kết tủa trình bày 3.1 Kết đo tính chất cấu trúc: 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X: Hình3.1 đến 3.3 phổ nhiễu xạ tia X mẫu không pha tạp mẫu pha tạp Co Ni tương ứng 43 Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu Fe3O4 không pha tạp theta (độ) Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X Hình 3.3: Phổ nhiễu xạ tia X của hệ mẫu Fe3-xNixO4 44 hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Nhìn vào hình 3.2 ta thấy phổ tia X tất mẫu bao gồm đỉnh, vị trí đỉnh hoàn toàn trùng khớp với vị trí đỉnh với phổ chuẩn Fe 3O4 [12] Cấu trúc tinh thể hạt nano từ tính Fe3-xCoxO4 có cấu trúc spinel đảo Mẫu hoàn toàn đơn pha tinh thể chứng tỏ chất lượng mẫu tốt Việc pha tạp Co vào không làm thay đổi cấu trúc tinh thể, vị trí đỉnh nhiễu xạ hạt nano Fe3O4 Điều chứng tỏ ion Co2+ vào vị trí ion Fe2+ Nhìn vào hình 3.3, nồng độ Ni pha tạp thấp (x ≤ 0,06), chúng hoàn toàn đơn pha Khi nồng độ pha tạp tăng lên (x = 0,08) phổ xuất số đỉnh lạ không thuộc cấu trúc Fe3O4 mà thuộc đỉnh NaCl (hình 3.3) Nguyên nhân việc xuất đỉnh phổ trình rửa mẫu chưa loại bỏ hết phần NaCl Hằng số mạng (a) tính theo công thức: a = dhkl(25) Trong đó, khoảng cách hai mặt phẳng mạng liên tiếp xác định từ liệu phổ XRD Áp dụng công thức đỉnh có cường độ nhiễu xạ mạnh cho số (311) ta thu số mạng (a) hệ mẫu Fe3-xCoxO4 bảng 3.1: Bảng 3.1: Hằng số mạng (a) hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 Mẫu x Hằng số mạng hệ Hằng số mạng hệ Fe3-xCoxO4 () Fe3-xNixO4 () 8,396 8,396 = 45 x 8,361 8,351 8,379 8,342 8,368 8,365 8,377 8,377 = , x = , x = , x = , 46 Ta nhận thấy số mạng mẫu pha tạp Co Ni nhỏ so với số mạng chuẩn Điều giải thích bán kính nguyên tử Co 2+ Ni2+nhỏ so với bán kính nguyên tử Fe2+, làm cho ô sở bị co lại đôi chút Từ phổ nhiễu xạ tia X, dựa vào công thức Debye – Scherrer [4] ta tính kích thước hạt tinh thể trung bình hạt Chúng sử dụng đỉnh có phổ nhiễu xạ mạnh (311) (26) Trong đó:     λ bước sóng tia X, với λ = 1,54056 độ rộng bán cực đại vạch nhiễu xạ góc nhiễu xạ xác định phổ nhiễu xạ tia X D kích thước trung bình tinh thể Thống kê kích thước tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xO4 (x = 0,00; 0,02; 0,04; 0,06 0,08) thể bảng 3.2 Bảng 3.2: Kích thước tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 Mẫu Kích thước tinh Kích thước thể hệ Fe3-xCoxO4 () tinh thể hệ Fe3NixO4 (nm) x x=0 9,812 9,812 x= 9,502 10,122 0,02 47 x= 9,114 8,456 8,921 8,373 8,735 9,039 0,04 x= 0,06 x= 0,08 Như vậy, kích thước tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 cỡ khoảng nm So với phương pháp thủy nhiệt, kích thước có lớn đôi chút [13] 3.1.2 Ảnh SEM: Hình 3.4 ảnh SEM mẫu Fe 3O4 chưa pha tạp Ta nhận thấy hạt nano từ tính Fe3O4 có dạng hình cầu, đồng hạt tạo không phân tán Nguyên nhân mẫu sấy khô nên hạt bị kết tụ 48 Hình 3.4: Ảnh SEM hệ mẫuFe3O4 Ảnh SEM hệ mẫu Fe3-xCoxO4 biểu diễn hình 3.5 Khi nồng độ Co pha tạp tăng, mật độ hạt đồng hơn, độ xốp cao hơn, kích thước hạt có xu hướng giảm so với mẫu không pha tạp a) x = 0,02 b) x = 0,04 c) x = 0,06 d) x = 0,08 Hình 3.5: Ảnh SEM hệ mẫuFe3-xCoxO4 49 Ảnh SEM hệ mẫu Fe3-xNixO4 với mẫu thành phần đưa hình từ hình 3.6a đến 3.6d a) x = 0,02 b) x = 0,04 c) x = 0,06 d) x = 0,08 Hình 3.6: Ảnh SEM hệ mẫuFe3-xNixO4 50 Hình 3.6a – 3.6d ảnh SEM tương ứng với mẫu pha tạp Ni tăng dần từ 2% đến 8% Ta nhận thấy hạt có dạng hình cầu đồng thường tụ lại thành đám.Có thể thấy nồng độ Ni pha tạp cao, kích thước hạt lớn, độ xốp bề mặt mẫu rõ rệt Như thấy kích thước đám hạt tăng tỉ lệ với tăng nồng độ Ni pha tạp Với nồng độ pha tạp lớn (6% 8%) (hình 3.6c 3.6d) hạt có kích thước lớn, độ lớn hạt không đồng Có thể thấy với nồng độ pha tạp thấp 2% (hình 3.6a)cho hạt có kích thước bé đồng Khi hạt nano từ tính Fe 3O4 chế tạo phương pháp đồng kết tủa phương pháp thủy nhiệt, chúng có hình dạng hình cầu Tuy nhiên, kích thước chúng có khác biệt (hình 3.7) a) b) Hình 3.7: Ảnh SEM ảnh TEM hạt nano Fe3O4 : a) Phương pháp đồng kết 51 tủa, b) Phương pháp thủy nhiệt [10] 3.2 Kết đo tính chất từ: Hình 3.8 3.9 biểu diễn phụ thuộc độ từ hóa M vào từ trường H hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4tương ứng khảo sát nhiệt độ phòng 80 80 x =0 x = 0,02 x = 0,04 x = 0,06 x = 0,08 60 20 40 M (emu/g) M (emu/g) 40 60 -20 20 -20 -40 -40 -60 -60 -80 -15000 -10000 -5000 5000 10000 15000 x =0 x = 0,02 x = 0,04 x = 0,06 x = 0,08 -80 -15000 -10000 -5000 H (Oe) 5000 10000 15000 H (Oe) Hình 3.8: Đường cong từ trễ hệ Hình 3.9: Đường cong từ trễ hệ mẫu mẫu Fe3-xCoxO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; Fe3-xNixO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) 0,08) Dựa vào đồ thị, ta tính từ độ bão hòa MH lực kháng từ Hc hệ mẫu Fe3-xCoxO4 hệ mẫu Fe3-xNixO4 với x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08 (Bảng 3.3) 52 Bảng 3.3: Từ độ bão hòa, lực kháng từ mẫu hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 Hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Mẫu Hệ mẫu Fe3-xNixO4 Mmax Hc Mmax Hc (emu/ (Oe) (emu/ (Oe) g) g) x=0 43,42 3,21 43,42 3,21 x= 48,57 10,04 54,62 4,95 45,55 48,28 65,32 48,78 43,24 78,45 42,90 33,54 63,29 89,58 50,23 5,91 0,02 x= 0,04 x= 0,06 x= 0,08 Quan sát hình 3.8 3.9 ta thấy từ độ mẫu tăng theo độ tăng từ trường chúng có tính chất mẫu sắt từ siêu thuận từ Ở từ trường cực đại H = 1,5 T từ độ cực đại mẫu tăng so với từ độ mẫu không pha tạp Đối với hệ pha tạp Co (hình 3.8), nồng độ Co pha tạp tăng lên (x = 0,02; 0,04; 0,06) từ độ mẫu có xu hướng tăng dần Khi nồng độ pha tạp lớn (x = 0,08), giá trị từ độ cực đại tăng mạnh, đạt giá trị 63,29 emu/g Ngoài ra, nồng độ Co tăng lên lực kháng từ H c tăng mạnh từ 3,21 (Oe) mẫu không pha tạp lên 89,58 (Oe) mẫu pha tạp Co 8% Điều cho thấy ảnh hưởng lớn Co đến từ độ mẫu Co chất có từ tính mạnh 53 Đối với hệ pha tạp Ni (hình 3.9), x tăng từ 0% đến 4%, từ độ cực đại tăng từ 43,42 đến 65,32 emu/g Tiếp tục tăng nồng độ pha tạp đến 6% từ độ cực đại giảm từ 65,32 đến xuống 42,90 (emu/g) Tăng nồng độ Ni lên 8% từ độ cực đại tăng từ 42,90 lên 50,23 (emu/g) Như nồng độ pha tạp 4% nồng độ pha tạp tối ưu để thu mẫu có từ độ cực đại KẾT LUẬN Trong trình làm thực nghiệm, thu số kết sau: ♦ Chế tạo thành công hệ mẫu Fe3-xCoxO4và Fe3-xNixO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) phương pháp đồng kết tủa Các tính chất cấu trúc tính chất từ hệ mẫu khảo sát chi tiết khoa học ♦ Từ giản đồ nhiễu xạ tia X, ta thấy hạt nano từ tính chế tạo có cấu trúc spinel đảo đơn pha Hằng số mạng (a) trung bình cỡ 8,4 Å, kích thước tinh thể trung bình hạt nm ♦ Ảnh SEM mẫu bột Fe3O4 cho hạt đồng đều, chủ yếu có dạng hình cầu, kích thước hạt cỡ 1µm Nồng độ Ni pha tạp cao, kích thước hạt lớn, độ xốp bề mặt mẫu rõ rệt Kích thước hạt tăng tỉ lệ với tăng nồng độ Ni pha tạp Đối với hệ pha tạp Co, nồng độ Co pha tạp tăng lên (x = 0,02; 0,04; 0,06) từ độ mẫu có xu hướng tăng dần Khi nồng độ pha tạp lớn (x = 0,08), giá trị từ độ cực đại tăng mạnh, đạt giá trị 63,29 emu/g Ngoài ra, nồng độ Co tăng lên lực kháng từ H c tăng mạnh từ 3,21 (Oe) mẫu không pha tạp lên 89,58 (Oe) mẫu pha tạp Co 8% Điều cho thấy ảnh hưởng lớn Co đến từ độ mẫu Co chất có từ tính mạnh ♦ Từ độ mẫu hệ Fe3-xNixO4 Fe3-xCoxO4 tăng theo độ tăng từ trường chúng có tính sắt từ siêu thuận từ Từ độ cực đại (M max) mẫu pha tạp tăng so với mẫu không pha tạp 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt PGS.TS Nguyễn Ngọc Long (2007), Vật lý chất rắn, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Cấn Văn Thạch (2006), “Chế tạo nghiên cứu tính chất hạt nano từ tính dùng ứng dụng sinh học môi trường”, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHKHTN – ĐHQGHN Nguyễn Phú Thùy (2003), Vật lý tượng từ, NXB ĐHQG HN Ngô Đức Thế (2005), Sơ lược từ học vật liệu từ, University of Glasgow, GlasgowG12 8QQ, United Kingdom Tiếng Anh De Faria D L., Venancio Silva S and de Oliverira M T (1997), “Raman Microspectroscopy of some iron and hidroxides, Journal of Raman spectroscopy”, Vol 28, pp 873 – 878 Field SB., Hand JW (1990), An introduction to the practical aspects of clinical hyperthermia, (London: Taylor and Francis) Krishnan K M (2010), “IEEE Trans Magn”, 46, pp 2523 Llandro J., Palfreyman J J., Ionescu A and Barnes C H W (2010), “Medical and Biological Engineering and Computing”, 48, pp 977 Massart R and Cabuil V (1987), J Chem Phys,84, pp 967 10 Ngo Thu Huong, Kristen Stojak, Hariharan Srikanth, To Thanh Tam and Phan Manh Huong (2012), “Synthesis and Magnetic Characterization of 55 Monodisperse Fe3O4 Nanoparticles”, báo cáo hội nghị quốc tế khoa học vật liệu công nghệ nano, Hạ Long 11 Poddar P., Morales M B., Frey N A., Morrison S A., Carpenter E E and Srikanth H (2008), J Appl Phys, 104, pp 63901 12 Pankhurst Q A., N.T.K Thanh, Jones S K and Dobson J (2009), Journal of Physics D: Applied Physics, 42, pp 224001 13 Roca A G., Costo R., Rebolledo A F., Veintemillas-Verdaguer S., Tartaj P., Gonz´alez-Carreno T., Morales M P and Serna C J (2009), Journal of Physics D: Applied Physics 2009, 42, pp 224002 14 Reynolds F., Zach J (2010), Nanomedicine, 5, pp 1401 15.Silvia Liong (2005), “A multifunctional approach to development, fabrication, and characterization of Fe3O4 composites”, PhD thesis, Georgia Institute of technology 16 Sun C., Lee J S H and Zhang M (2008), “Advanced Drug Delivery Reviews”, 60, pp 1252 17 Sugimoto T., Matijevic E (1980),“J Colloid Interface Sci”, 74, pp 227 Tài liệu tham khảo mạng 18 http://vi.wikipedia.org/wiki/Feri_từ 56 [...]... phân tách hạt rất phức tạp để có được các hạt tương đối đồng nhất Phương pháp nghiền có ưu điểm là đơn giản và chế tạo được vật liệu với khối lượng lớn Việc thay đổi chất hoạt hóa bề mặt và dung môi không ảnh hưởng nhiều đến quá trình chế tạo Nhược điểm của phương pháp này là tính đồng nhất của các hạt nano không cao vì khó có thể khống chế quá trình hình thành hạt nano .Hạt nano từ tính chế tạo bằng... hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt có tác dụng bao bọc và phân cách các hoạt nano làm cho các hạt này không còn kết tụ với nhau nữa Một chất lỏng từ với độ ổn định cao sẽ gồm ba phần chính là: hạt nano từ tính, chất lỏng mang, chất hoạt động bề mặt Trong đó hạt nano từ tính là thành phần quan trọng nhất quyết định tính chất từ và khả năng ứng dụng của cả hệ Các ứng dụng của hạt nano từ được... căng bề mặt của chất hoạt hóa bề mặt ở nồng độ C (mol/l) δ 0 - Sức căng bề mặt của nước nguyên chất A, B là các hệ số trong đó: A phụ thuộc vào nhiệt độ, B phụ thuộc vào cấu tạo chất hoạt hóa bề mặt C - Nồng độ chất hoạt hóa bề mặt trong dung dịch d) Phương pháp vi nhũ tương chế tạo hạt nano: * Nguyên lý của phương pháp: Nguyên lý của phương pháp là trộn hai hệ vi nhũ tương nghịch của các chất tham gia... vì vậy các hạt này có xu hướng kết tụ với nhau tạo thành các hạt lớn hơn để giảm năng lượng bề mặt Các hạt lớn tạo thành không thể nằm lơ lửng trong chất lỏng mang được nữa mà bị lắng đọng dưới tác dụng của trọng lực Như vậy các hạt nano có xu hướng kết tụ và lắng đọng, điều này làm giảm sự ổn định của chất lỏng từ Một giải pháp được sử dụng để tăng tính ổn định của chất lỏng từ đó là sử dụng của hoạt... các phương pháp chế tạo hạt nano từ tính Fe 3O4 như phương pháp thủy nhiệt, phương pháp vi nhũ tương và phương pháp đồng kết tủa Tùy theo điều kiện thực nghiệm cũng như ứng dụng mà hạt nano từ tính Fe 3O4 được chế tạo theo các phương pháp khác nhau 2.1 Phương pháp chế tạo mẫu: 2.1.1 Phương pháp nghiền: Phương pháp nghiền được phát triển từ rất sớm để chế tạo hạt nano từ tính dùng cho các ứng dụng vật. .. hơn một giới hạn xác định (cỡ một vài chục nano mét) chúng sẽ nằm lơ lửng trong chất lỏng mang tạo thành một thể huyền phù và ta thu được một loại chất lỏng có từ tính được gọi là chất lỏng từ [5] Giới hạn kích thích này còn phụ thuộc vào bản chất của hạt (khối lượng riêng) và của chất lỏng mang (khối lượng riêng, độ nhớt) Tuy nhiên với các hạt nhỏ có diện tích bề mặt (tính cho một đơn vị khối lượng)... từ của các hạt sẽ định hướng một cách hỗn loạn, do đó mô men từ tổng cộng bằng không Chỉ khi có từ trường ngoài tác dụng thì mới có sự định hướng của mô men từ của các hạt và tạo ra mô men từ tổng cộng khác không Tính chất này là đặc trưng cho các vật liệu thuận từ nhưng ở đây mỗi hạt nanô có chứa hàng vạn nguyên tử nên cũng có mô men từ hàng vạn lần lớn hơn mô men từ nguyên tử Chính vì vậy tính chất. .. đường siêu thuận từ ( -) kính hạt 1.3 Các ứng dụng của hạt nano Fe3O4: 1.3.1 Chất lỏng từ: Để sử dụng các ứng dụng trong lĩnh vực khác nhau thì các hạt nano siêu thuận từ sau khi được chế tạo sẽ được phân tán trong các chất lỏng mang (các dung 21 môi) thích hợp Các dung môi có thể thuộc loại phân cực như (nước hoặc cồn) hoặc không phân cực như: n - Hexane, Toluen) Khi các hạt có kích thích nhỏ hơn một... hạt rất phức tạp và lượng mẫu chế tạo ra không lớn và tốn thời gian 2.1.4 Phương pháp đồng kết tủa : Đây là một trong những phương pháp thường được dùng để tạo các hạt oxit sắt Hydroxid sắt bị oxy hóa một phần bằng một chất oxy hóa khác hoặc tạo hạt từ Fe2+ và Fe3+ trong dung môi nước Kích thước hạt (4-15 nm) và điện tích bề mặt được điều khiển bằng độ pH và ion trong dung dịch [9] Bản chất của phương... hiện tính chất hoàn toàn khác so với khi ở dạng khối đó là tính chất siêu thuận từ 19 1.2.3 Tính chất siêu thuận từ: Đối với một vật liệu sắt từ thì khi ở kích thước lớn các hạt có xu hướng phân chia thành các đô men từ để giảm năng lượng dị hướng hình dạng và ta có các hạt đa domain Khi kích thước hạt giảm xuống dưới một giá trị nào đó (thông thường khoảng 100 nm) thì mỗi hạt là một domain từ nói cách