LUẬN văn sư PHẠM vật lý KHẢO sát ẢNH HƯỞNG của các TIỀN CHẤT lên KÍCH THƯỚC và từ TÍNH các hạt NANO fe3o4 được tạo THÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG kết tủa

66 159 0
LUẬN văn sư PHẠM vật lý KHẢO sát ẢNH HƯỞNG của các TIỀN CHẤT lên KÍCH THƯỚC và từ TÍNH các hạt NANO fe3o4 được tạo THÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG kết tủa

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TIỀN CHẤT LÊN KÍCH THƯỚC VÀ TỪ TÍNH CÁC HẠT NANO Fe3O4 ĐƯỢC TẠO THÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA Luận văn Tốt nghiệp Ngành: Sư phạm Vật lý & Tin Học GVHD: Ths.Trần Yến Mi SVTH: Lê Hoàng Lan Phương Lớp: SP Vật Lý & Tin Học Mã số SV: 1080294 Cần Thơ -2012 LỜI CẢM ƠN  Lời xin gửi cảm ơn sâu sắc tới Cô giáo - Th.s Trần Yến Mi hướng dẫn tận tình cho tơi suốt thời gian thực đề tà i nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến hai Thầy giáo - Th.s Lê Văn Nhạn Th.s Nguyễn Trí Tuấn, ln nhiệt tình giúp đỡ, định hướng tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Ngoài ra, suốt thời gian làm thực nghi ệm Bộ môn Vật LýKhoa Khoa Học Tự Nhiên nhận nhiều giúp đỡ Thầy, Cơ phịng thí nghiệm Xin chân thành cảm ơn Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn đến q Thầy, Cơ thuộc Bộ môn Sư Phạm Vật Lý- Khoa Sư Phạm giảng dạy tận tình cho tơi suốt thời gian học tập vừa qua Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình tất bạn bè cổ vũ, động viên chỗ dựa tinh thần vững cho tơi vượt qua khó khăn Mặc dù cố gắng nhiều, song kiến thức thời gian nghiên cứu có hạn nên đề tài khơng tránh khỏi sai sót Vì vậy, mong đóng góp ý kiến quý Thầy , Cô bạn để đề tài hồn chỉnh Tơi xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ , ngày 19/4/2012 Sinh viên Lê Hoàng Lan Phương MỤC LỤC Danh mục bảng biểu iii Danh mục hình vẽ đồ thị iv Danh mục c ác ký hiệu chữ viết tắt vi Tóm tắt luận văn vii Lời mở đầu Chương I CƠ SỞ LÝ THUYẾT .3 1.1 Giới thiệu tổng quan vật liệu từ 1.2 Phân loại vật liệu nano 1.3 Cơ chế từ tính vật chất 1.3.1.Vật liệu nghịch từ 1.3.2 Vật liệu thuận từ 1.3.3 Vật liệu sắt từ .8 1.3.4 Vật liệu ferrite từ .10 1.3.5 Vật liệu phản sắt từ (phản ferrite) 11 1.4 Giới hạn đơn domain c chế từ tính vật liệu nano .12 1.5 Tính chất siêu thuận từ 14 1.6 Oxit sắt từ Fe3O4 .19 1.6.1 Một số tính chất oxit sắt từ Fe3O4 dạng thường 19 1.6.2 Oxit sắt từ Fe3O4 dạng nano 20 1.7 Một số phương pháp chế tạo hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 23 1.7.1 Phương pháp nghiền 23 1.7.2 Phương pháp thủy nhiệt 24 1.7.3 Phương pháp đồng kết tủa .24 1.8 Một số phương pháp dùng xác định thành phần, kích thước từ tính hạt nano 27 1.8.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X 27 1.8.2 Phương pháp ảnh SEM 28 1.8.3 Phương pháp VSM 28 Chương II ĐIỀU CHẾ HẠT NANO OXIT SẮT TỪ Fe3O4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA 2.1 Quy trình điều chế 31 2.1.1 Mục đích 31 2.1.2 Hóa chất dụng cụ 31 2.1.3 Phương án thí nghiệm 31 2.1.4 Sơ đồ quy trình chế tạo hạt Fe3O4 .33 2.2 Các phương pháp phân tích kết 34 Chương III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .35 3.1 Ảnh hưởng hệ số đương lượng 35 3.2 Ảnh hưởng nồng độ tiền chất .36 Chương IV KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .40 4.1 Kết luận kết thực nghiệm .40 4.2 Giới thiệu ứng dụng “Tăng tính tương phản cho ảnh cộng hưởng từ” ôxit sắt từ dạng nano y sinh học .40 4.2.1 Những lý ứng dụng hạt nano oxit sắt từ lĩnh vực y sinh học 40 4.2.2 Tăng tính tương phản cho ảnh cộng hưởng từ 41 4.3 Hướng phát triển đề tài .45 HỆ THỐNG ĐƠN VỊ TỪ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Phân loại từ tính vật liệu sắt từ (từ kích thước vĩ mơ đến cấp độ phân tử) Bảng 1.2: Đường kính tới hạn gần đơn domain hạt hình cầu có m ột trục dị hướng số loại vật liệu xét nhiệt độ phòng 10 Bảng 1.3: Liệt kê sản phẩm phản ứng thủy phân Fe2+ Fe3+ 24 Bảng 2.1: Bảng phân bố nồng độ mol tiền chất mẫu, với hệ số đương lượng R tương ứng 30 Bảng 3.1: Kích thước tinh thể xác định từ phổ nhiễu xạ tia X mẫu A, B C 34 Bảng 3.2: Số liệu từ phổ nhiễu xạ tia X mẫu được tổng hợp nồng độ tiền chất thay đổi 37 Bảng 1: Bảng tóm tắt đơn vị từ tính theo hệ thống đo lường SI hệ thống đo lường CGS 47 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt  ELISA Enzyme-linked immunosorbent assay- Kỹ thuật sinh hóa phát kháng thể hay kháng nguyên mẫu xét nghiệm  HCV: Hepatitis C virus - virut viêm gan C  MRI : Magnetic resonance imaging - Ảnh cộng hưởng từ  SEM : Scanning Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử quét  TEM : Transmission electronic microscopy - Kính hiển vi điện tử truyền qua  VSM : Vibrating Sample Magnetometer - Từ kế mẫu rung  UTTBG : Ung thư tế bào gan Ký hiệu  M : Độ từ hóa  Mr (hay Ir): Từ dư  MS (hay Is): Độ từ hóa bảo hịa  H: Từ trường  HC: Lực kháng từ  HS: Từ trường bên cần thiết tạo tượng bảo hòa từ  T: Nhiệt độ tuyệt đối (T=273 + t 0C)  TB: Nhiệt độ Blocking  TC: Nhiệt độ Curie  χ : Độ từ cảm  V: Thể tích hạt  Vcrit: Thể tích tới hạn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: (a) cho thấy thay đổi từ độ (M) theo từ trường bên (H) Từ đó, tạo nên độ dốc đồ thị M=f(H) độ từ cảm (χ) vật liệu nghịch từ (b) Chứng tỏ độ từ cảm (χ) vật liệu nghịch từ không phụ thuộc vào nhiệt độ (T) vật liệu Hình 1.2: (a) cho thấy thay đổi từ độ (M) theo từ trường bên ngồi (H) Từ đó, tạo nên độ dốc dương đồ thị M=f(H) độ tự cảm (χ) vật liệu thuận từ ( b) độ từ cảm vật liệu phụ thuộc nhiệt độ theo định luật Curie .6 Hình 1.3: Đường cong từ trễ đặc trưng vật liệu sắt từ Hình 1.4: (a) Dạng trật tự ferrite từ, với O oxygen (b) Momen từ ion kim loại xuất hình a .9 Hình 1.5: Lực kháng từ vật liệu sắt từ thay đổi vật liệu chuyển từ cấu trúc đa domain sang đơn domain Với kích thước nh ỏ nhiều so với giới hạn đơn domain vật liệu sắt từ có tính siêu thuận t Trong đó: Dsp: kích thước hạt siêu thuận từ; D C: kích thước hạt đơn domain .11 Hình 1.6: (a) mơ tả hạt có trục dị hướng từ hợp với từ trường ngồi H góc ; đồng thời hạt có moment từ m hướng so với trục dễ từ hóa góc  (b) cho thấy phụ thuộc vào góc lượng dị hướng từ KV khơng có từ trường ngồi (đường liền nét) từ trường nhỏ lực kháng từ (đường đứt nét) .15 Hình 1.7: Dạng tự nhiên Fe 3O4 17 Hình 1.8: Cấu trúc tinh thể ferrite thường gặp 19 Hình 1.10: Sự xếp spin phân tử sắt từ 20 Hình 1.11: Phổ nhiễu xạ tia X chuẩn oxide sắt từ Fe3O4 27 Hình 2.1: Sơ đồ quy trình chế tạo hạt Fe 3O4 31 Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X ba mẫu A, B vàC với hệ số đương lượng tương ứng 2, .33 Hình 3.1: Ảnh SEM đồ thị phân bố kích thước hạt ba mẫu A, B C tương ứng với hệ số đương lượng 2, Kích thước hạt trung bình ba mẫu tương đương nằm khoảng từ 18nm đến 22nm 35 Hình 3.3: Đường cong từ trễ mẫu A, B C, với hệ số đương lượng tương ứng 2, Từ độ bão hòa xấp xỉ ba mẫu vào khoảng 62emu/g .35 Hình 3.4: Đồ thị tổng hợp mẫu A, D, E F xét điều kiện hệ số đương lượng không đổi (R=2), nồng độ tiền chất thay đổi Cụ thể, xét theo nồng độ Fe2+ giá trị tương ứng mẫu A, D, E F 0,2; 0,1; 0,05 0,025 36 Hình 3.5: Đồ thị phân bố kích cỡ hạt mẫu A F có nồng độ mol Fe 2+ tương ứng 0,1 0,025 Kích thước hạt trung bình hai mẫu từ 18nm đến 22nm 38 Hình 3.6: Đường cong từ trễ mẫu A, D, E F tương ứng với nồng độ Fe 2+ 0,2; 0,1; 0,05 0,025 .39  Hình 4.1 : Mơ tả chế cộng hưởng từ hạt nhân (a) momen từ m proton tuế  sai xung quanh từ trường B0 (b) từ trường xoay chiều có tần số tần số tuế  sai momen từ, từ làm cho moment từ m hướng theo phương từ trường xoay chiều (c) (d) cho thấy hồi phục trình hồi giãn dọc hồi giãn ngang sau tắt từ trường xoay chiều .45 TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn nghiên cứu phương pháp đồng kết tủa để tạo hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 từ nguyên vật liệu muối sắt III (FeCl3) muối sắt II (FeCl2) tác dụng NaOH (thí nghiệm thực mơi trường khơng khí nhiệt độ phịng), từ xác định ảnh hưởng tiền chất sản phẩm tạo thành Luận văn gồm chương: Chương I Cơ sở lý thuyết  Giới thiệu tổng quan vật liệu từ  Phân loại vật liệu nano  Sơ lược chế từ tính vật chất  Giới hạn đơn domain chế từ tính vật liệu nano  Tính chất siêu thuận từ  Một số tính chất oxit sắt từ Fe3O dạng thường oxit sắt từ Fe3O4 dạng nano  Giới thiệu số phương pháp chế tạo hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 nhấn mạnh phương pháp đồng kết tủa  Một số phương pháp dùng xác định thành phần, kích thước từ tính hạt nano (phương pháp nhiễu xạ tia X , phương pháp ảnh SEM, phương pháp VSM) Chương II Điều chế hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 phương pháp đồng kết tủa  Quy trình điều chế  Giới thiệu sơ đồ quy trình chế tạo hạt Fe3O4  Các phương pháp phân tích kết Chương III Kết thảo luận  Ảnh hưởng hệ số đương lượng  Ảnh hưởng nồng độ tiền chất Chương IV Kết luận hướng phát triển đề tài  Kết luận kết thực nghiệm  Giới thiệu ứng dụng “Tăng tính tương phản cho ảnh cộng hưởng từ” ôxit sắt từ dạng nano y sinh học  Hướng phát triển đề tài HỆ THỐNG ĐƠN VỊ TỪ TÀI LIỆU THAM KHẢO Nói tóm lại, việc khảo sát kích thước từ tính c hạt nano oxit sắt từ theo ảnh hưởng hệ số đương lượng R cho ta thấy thay đổi hệ số đương lượng không làm ảnh hưởng đến cấu trúc từ tính sản phẩm Các hạt có kích thước tinh thể khoảng 18nm kích thước hạt khoảng 18nm đến 22nm Chúng có tính siêu thuận từ với từ độ bảo hòa cỡ 62emu/g lực kháng từ gần 3.2 Ảnh hưởng nồng độ tiền chất Ta khảo sát phổ nhiễu xạ mẫu A, D, E F Các mẫu có hệ số đương lượng (R=2) nồng độ tiền chất khác Cụ thể, khảo sát thay đổi nồng độ tiền chất theo FeCl2 giá trị tương ứng mẫu A, D, E F 0,2; 0,1; 0,05 0,025 Ta thu kết đồ thị Hình 3.4 so sánh phổ có với phổ chuẩn (Hình 1.12 ) mẫu gần tinh khiết pha Fe3O4 2+ M a u F (F e :0 ,0 ) 2+ M a u E (F e :0 ,0 ) 2+ M a u D (F e :0 ,1 ) 2+ M a u A (F e :0 ,2 ) 30 40 50 60 70 T h e ta (D e g re e ) Hình 3.4: Đồ thị tổng hợp mẫu A, D, E F xét điều kiện hệ số đương lượng không đổi ( R=2), nồng độ tiền chất thay đổi Cụ thể, xét theo nồng độ Fe2+ giá trị tươ ng ứng mẫu A, D, E F 0,2; 0,1; 0,05 0,025 Qua Hình 3.4 cho thấy nồng độ tiền chất giảm độ rộng đỉnh nhiễu xạ góc nhiễu xạ 2 ≈ 630 tăng dần dẫn đên kích thước tinh thể mẫu giảm dần Cụ thể, xét đỉnh n hiễu xạ 2 ≈ 630 quan tâm đến nhiễu xạ nền, theo cơng thức (1.27) ta có bảng 3.2 : Bảng 3.2 : Số liệu từ phổ nhiễu xạ tia X mẫu được tổng hợp nồng độ tiền chất thay đổi Tên mẫu Mẫu A Mẫu D Mẫu E Mẫu F Fe2+ 0,2 0,1 0,05 0,025 R 2 2 dC(nm) 18,07 13,53 12,03 10,84 Theo bảng trên, giảm nồng độ tiền chất độ rộng đỉnh nhiễu xạ tăng dần, kích thước tinh thể Fe3O4 giảm dần Nguyên nhân giảm nồng độ tiền chất tham gia phản ứng độ pH mơi trường phản ứng giảm, từ làm giảm mật độ mầm tinh thể, nên tốc độ tạo hạt xảy chậm dần kích thước tinh thể giảm theo Khi khảo sát ảnh SEM mẫu A F sau tiến hành đo thống kê kích thước hạt hai ảnh ta thấy hạt mẫu tương đối đồng kích thước hạt trung bình mẫu tương đương Hai đồ thị thống kê kích thước Hình 3.5 cho thấy hạt có kích thước chủ yếu khoảng từ 18nm đến 22nm Mặc dù kích thước tinh thể hạt mẫu F nhỏ hạt mẫu A (Bảng 3.3) kích thước hạt mẫu Lý kích thước tinh thể hạt nhỏ chúng có xu hướng kết dính với để giảm lượng bề mặt, làm kích thước hạt mẫu F tương đương với kích thước hạt mẫu A Mẫu A (R=2) 100nm Mẫu A (R=2) (nm) 2+ Mau F (Fe :0,025) 40 So luong hat 30 20 10 Mẫ u F ( Fe + : ,0 ) 14 16 18 20 22 24 Kich thuoc hat Hình 3.5: Đồ thị phân bố kích cỡ hạt mẫu A F có nồng độ mol Fe 2+ tương ứng 0,1 0,025 Kích thước hạt trung bình hai mẫu từ 18nm đến 22nm Ta tiếp tục dùng phương pháp VSM để khảo sát từ độ bão hòa lực kháng từ mẫu (Hình 3.6) Theo hình, giảm nồng độ tiền chất từ tính sản phẩm tạo thành giảm theo Cụ thể từ độ bão hòa mẫu A, D, E F 59 emu/g; 52,3emu/g; 52,1emu/g 47,8 emu/g Có thể nồng độ tiền chất giảm ngồi việc tạo pha Fe3O4, cịn có số pha tạp khơng mong muốn, lượng pha tạp nhỏ không phát phổ XRAY Tuy nhiên, lượng pha tạp đủ để làm giảm từ độ mẫu 26 nồ ng độ tiền chất mẫu giảm từ độ mẫu nồng độ tiền chất mẫu giảm dần Kết hoàn toàn phù h ợp với kết tài liệu [6] 60 40 M au A M au D M au E M au F M (em u/g) 20 -2 -4 -6 -1 0 -1 0 0 -5 0 0 5000 10000 15000 H (O e ) Hình 3.6: Đường cong từ trễ mẫu A, D, E F tương ứng với nồng độ Fe2+ 0,2; 0,1; 0,05 0,025 Vậy, thơng qua việc phân tích ảnh hưởng nồng độ tiền chất lên kích thước từ tính hạt tạo thành, ta thấy giảm nồng độ tiền chất kích thước tinh thể oxit sắt từ giảm theo Trong mẫu dễ xuất pha t ạp, chúng nguyên nhân làm cho từ độ bão hòa giảm, lực kháng từ nên hạt mang tính siêu thuận từ CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Kết luận kết thực nghiệm Tóm lại, dùng phương pháp đồng kết tủa để tổng hợp hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 từ tiền chất FeCl2, FeCl3 NaOH điều kiện khơng khí nhiệt độ phịng ta kết quả:  Việc thay đổi hệ số đương lượng khơng làm ảnh hưởng đến kích thước tinh thể sản phẩm Nhưng nồng độ tiền chất giảm kích thước tinh thể từ độ b ảo hịa mẫu giảm theo  Các hạt nano oxit sắt từ thu có kích thước chủ yếu từ 18nm đến 22nm, có tính chất siêu thuận từ với lực khán g từ gần từ độ bảo hịa có gái trị từ 47,8 emu/g đến 62 emu/g  Đặc biệt, kích thước hạt mẫu có phân bố hẹp, hình dạng tương đối đồng đều, có từ độ cao đáp ứng yêu cầu ứng dụng số lĩnh vực y sinh học [2, 12] 4.2 Giới thiệu ứng dụng “Tăng tính tương ph ản cho ảnh cộng hưởng từ” ôxit sắt từ dạng nano y sinh học [1, 4, 6, 13] 4.2.1 Những lý ứng dụng hạt nano oxit sắt từ lĩnh vực y sinh học Kích thước chúng điều chỉnh từ vài nanomet đến hàng chục nanom et, có nghĩa chúng nhỏ hay vào cỡ kích thước tế bào ( 10 - 100 m ), virus (20 - 450 nm), protein (5 - 50 nm) hay gen (chiều rộng: 2nm chiều dài: 10-100 nm); chúng “làm việc ” với thực thể sinh học Hơn nữa, ta phủ lên hạt nano từ phân tử sinh học để tạo tương thích sinh học hay cột chặt chúng với thực thể sinh học khác Nhờ vậy, ta đánh dấu hay nhận diện số thực thể sinh học mơi trường Các hạt nano từ có mang từ tính nên ta điều khiển chúng gradient từ trường bên Như thế, hạt nano từ mở số ứng dụng y sinh học như: chế tạo loại thước chống ung thư có tác dụng trực tiếp lên khối u ác tính, hay giúp tập trung hạt nhân phóng xạ đến vùng thể Một đặc điểm đáng lưu ý hạt nano từ tính chúng tạo cộng hưởng từ trường biến đổi theo thời gian tạo chuyển đổi lượng từ từ trường đến hạt nano từ Điều giúp hạt nhận nhiệt lượng, sau chúng đóng vai trị tác nhân tăng nhiệt để phân tán hóa chất đến thực thể đánh dấu khối u, hay đóng vai trị tác nhân nâng cao hiệu phương pháp hóa trị xạ trị Trong giới hạn đề tài, xin giới thiệ u ứng dụng tiêu biểu hạt nano oxit sắt từ lĩnh vực y sinh học, Phương pháp Tăng độ tương phản kỹ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ (Magnetic Resonnance Imaging- MRI contrast enhancemen) 4.2.2 Tăng tính tương phản cho ảnh cộng hưởng từ  Hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân Hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân (nuclear magnetic resonance, NMR) phát Felix Block Edward Purcell vào năm 1964 Để mô tả tượng cộng hưởng từ, ta khảo sát momen từ tập hợp proton hệ trục tọa độ Oxyz  Các proton đặt vào từ trường cố định B0 có phương trùng    với trục z B0 gây độ từ hóa thực m hướng chiều B0 Vì độ từ  hóa thực m cịn gọi độ từ hóa dọc Đồng thời, proton quay quanh trục z với tần số cộng hưởng tuế sai Larmor  = B0 (với  hệ số từ prot on )  Tiếp theo, ta cho xung RF (đặc trưng vectơ cảm ứng từ B1 ) quay quanh  trục z với tần số  = B0 Dưới tác dụng B1, khoảng thời gian xác  định m lệch khỏi trục z góc  (góc lật - flip angle),  có giá trị phụ thuộc  vào từ trường B1 thời gian phát xung Xét trường hợp đặc biệt với =900 khoảng thời gian xác định, độ từ hóa thực bị lậ t ngang nằm mặt phẳng xy gọi độ từ hóa ngang  mxy (transverse magnetization) quay quanh trục z với tần số cộng hưởng  = B0 Lúc này, độ từ hóa dọc hồn tồn biến  Khi ngừng phát xung (tắt từ trường B1 ), photon chịu ảnh  hưởng từ trường B0 có xu hướng tương tác với mơi trường để giải phóng  phần lượng (đã hấp thụ từ B1 ) , tương tác gọi tương tác spin - lattice Đồng thời, độ từ hóa dọc khơi phục, q trình gọi q trình hồi giãn dọc (longitudinal relexation) Khoảng thời gian để thực trình gọi thời gian hồi giãn dọc T1 (trong thực tế T1 xem khoảng thời gian cần thiết để độ từ hóa dọc khôi phục khoảng 63% giá trị ban đầu) Do tác dụng xung kích thích nên sau tắt proton cịn quay  pha Sau proton va chạm lệch pha, làm cho mxy suy giảm dần hẳn Quá trình gọi trình hồi giãn ngang hay tương tác spin - spin, xảy nhanh trình hồi giãn dọc Khoảng thời gian thực trình hồi giãn ngang gọi thời gian hồi giãn ngang T2 Cần lư u ý rằng, trình hồi giãn dọc q trình hồi giãn ngang hồn tồn độc lập với T1 lớn T2  Tín hiệu hồi phục theo phương trục z (phương B0 ): mz = m [1- exp(-t/T1)] (3.1) Tín hiệu hồi phục mặ t phẳng xOy (vng góc với trục z): mxy = m sin( 0.t + ).exp(-t/T1) (3.2) Hình 4.1 mơ tả chế cộng hưởng từ hạt nhân hạt proton đặt chúng Thời gian Tín hiệu bi ên Tín hiệu biên  vào từ trường tĩnh B0 , ảnh hưởng xung RF Thời gian  Hình 4.1 : Mơ tả chế cộng hưởng từ hạt nhân (a) moment từ m proton tuế sai  xung quanh từ trường B0 (b) từ trường xoay chiều có tần số tần số tuế sai  moment từ, từ làm cho moment từ m hướng theo phương từ trường xoay chiều (c) (d) cho thấy hồi phục trình hồi giãn dọc hồi giãn ngang sau tắt từ trường xoay chiều  Vai trò tượng cộng hưởng từ hạt nhân việc tăng độ tương phản kỹ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ Tuy momen từ proton nhỏ (chỉ 1.5x10-3 momen từ nguyên tử), thể động vật lại có lượng lớn prot on (hạt nhân nguyên tử hydro phân tử nước, có khoảng 6.6 x109 proton/mm3 nước) nên tạo hiệu ứng đo Nếu tác dụng từ trường tĩnh có cường độ B0=1T có ba phần triệu proton (tương đương 2x1014 proton) định hướng theo phương từ trường tĩnh Hồi phục theo phương xy diễn nhanh điều khiển lệch liên kết pha proton tuế sai tương tác proton với với momen thăng giáng mô Tuy nhiên, thực tế, lệch pha khơng đồng từ trường địa phương, nên giá trị T2 thay giá trị T2*: 1 = +  B0 T2* T2 (3.3) Với B0 biến thiên từ trường cố định biến dạng từ trường địa phương hay thay đổi độ từ cảm Ta có cuộn dây để thu tín hiệu thu lại thời gian hồi phục momen  từ proton trở lại phương B0 sau tín hiệu khếch đại 50 -100 lần Giá trị T1 T2* thu nhận trình chụp cộng hưởng từ Sự khác biệt thời gian hồi phục mơ dùng để phân định cấu trúc chúng hình cộng hưởng từ  Ý nghĩa hạt nano siêu thuận từ chụp cộng hưởng từ Các hạt nano siêu thuận từ tạo thành từ oxit sắt hay hợp chất chứa Gd thường sử dụng tác nhân làm tăng độ tương phản chụp ảnh cộng hưởng từ Sự có mặt chúng làm nhiễu loạn từ trường địa phương nên làm T2* thay đổi nhiều T1 thay đổi mức độ yếu Dựa đặc tính loại mơ thể mà độ hấp thụ hạt nano mạnh hay yếu Ví dụ, hạt nano oxit sắt bao phủ dextran có tính tương hợp sinh học đào thải qua gan sau sử dụng Các hạt nano phá t mạng lưới nội mô thể Độ tương phản ảnh cộng hưởng từ hạt nhân dựa tượng mô khác hấp thụ khác Ví dụ, hạt nano có đường kính 30nm nhanh chóng vào gan tì, quan kh ác chậm Như vậy, mật độ hạt nano quan khác nhau, dẫn đến nhiễu loạn từ trường địa phương khác nhau, nên làm tăng độ tương phản ảnh cộng hưởng từ, thời gian hồi phục bị thay đổi từ mô đến mô khác Những hạt nano có kích thước nhỏ tồn thể lâu màng lưới nội khó nhận biết chúng Các hạt nano chất gây tương phản ảnh MRI đến tủy xương, mạch máu, hệ thần kinh Cũng cần lưu ý rằng, màng lưới nội ô tế bào hoạt động k hông hiệu tế bào khỏe mạnh thơng thường Do đó, thời gian hồi phục tế bào bị ảnh hưởng nhiều có hạt nano từ tính xâm nhập Dựa điều này, người ta xác định hạch bạch huyết, ung thư gan, ung thư não 4.3 Hướng phát triển đề tài [6] Chế tạo hạt nano oxit sắt từ với lớp phủ huỳnh quang để đính kháng thể ứng với virus viêm gan siêu vi C nhằm phục vụ chẩn đoán sớm bệnh viêm gan siêu vi C Song song với q trình cơng nghiệp hóa đại hóa lồi người đứng trước thức thách ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng Việc tiếp xúc thường xuyên với hóa chất độc hại hay yếu tố khác làm gia tăng nguy phát triển nhiều loại bệnh tật đặc biệt ung thư nhiễm trùng đường ruột Viêm gan siêu vi C (HCV) bệnh nhiễm hàng đầu giới với tần suất ước tính tồn cầu vào khoảng 3%, có nghĩa khoảng 210 triệu người nhiễm HCV HCV với HBV nhận biết nguyên nhân viêm gan mạn, x gan ung thư tế bào gan (UTTBG) Người ta ước tính số lượng người bị nhiễm HCV có nguy ung thư gan lớn số lượng ngày tăng Một nghiên cứu gần cho thấy tỷ lệ chết UTTBG gia tăng đáng kể hai ba thập kỷ tới Nguyên nhân gia tăng bùng nổ yếu tố nguy nhiễm viêm gan C từ kỷ trước truyền máu sản phẩm máu chưa sàng lọc tác nhân truyền nhiễm, thủ thuật chưa tuyệt trùng triệt để trường hợp lọc thận, dùng chung kim tiêm ống tiêm dùng lại mà khơng t iệt khuẩn đầy đủ Thêm vào nhiều bệnh nhân khơng biết bị bệnh nên vơ tình truyền bệnh cho người xung quanh Do xét nghiệm ELISA độ xác chưa cao, thời gian phát bệnh muộn Muốn phát bệnh xác mật độ virus phải lớn, bệnh chuyển sang mãn tính khơng thể chữa khỏi Phương pháp sinh học phân tử độ xác cao chi phí xét nghiệm lại đắt Với lý này, thiết nghĩ đề tài phát triển với việc nghiên cứu chế tạo loại hạt nano với lớp phủ huỳnh quang Fe3O4/SiO2/fluorescein/SiO2 phát nhanh xác bệnh HCV với giá thành lại rẻ Dựa nguyên tắc gắn lên hạt nano từ kháng thể tương ứng với kháng nguyên ứng với virus gây bệnh HCV sử dụng từ trường để tăng mật độ virus cộng thêm phát quang mạnh thuốc nhuộm hạt nano giúp phát nhanh xác virus gây bệnh Ngồi ra, với mẫu hạt ta dùng xét nghiệm cho nhiều bệnh nhân Hầu hết hạt nano tồn chất lỏng từ ion khơng mang độc tố, khơng có yếu tố gây sốc, có khả lưu thơng dễ dàng thể Do ngồi việc ứng dụng chẩn đốn bệnh, hạt nano huỳnh quang cịn có khả hạt dẫ n truyền thuốc xác, chất tăng tính tăng phản cho ảnh chụp cộng hưởng từ mô ung thư thể HỆ THỐNG ĐƠN VỊ TỪ Ta có hệ thống đợn vị dùng cho đại lượng từ: Hệ CGS (centimeter, gram, second) Hệ thống đơn vị đo lư ờng quốc tế SI Bảng tóm tắt đơn vị từ theo hai hệ trên: Đại lượng từ Cường độ từ trường Vectơ cảm ứng từ Vectơ từ hóa (tính đơn vị thể tích vật chất) Vectơ từ hóa (tính đơn vị khối lượng vật chất) Momen từ Độ cảm từ (tính đơn vị thể tích vật chất) Độ cảm từ (tính đơn vị khối lượng vật chất) Hằng số từ Ký hiệu  H Đơn vị SI Đơn vị CGS Công thức chuyển đổi A/m Oersted (Oe) 1A/m=4 /103Oe Gauss (G) 1T=104G A/m emu/cm3 1A/m=10-3 emu/cm3 Am2/kg emu/g 1Am2/kg=1 emu/g Am2 emu 1Am2=103 emu Không đơn vị Không đơn vị 4 (SI)=1(cgs)  B Tesla (T)  M    m  1m3/kg =10 χ m3/kg emu/Oeg 0 H/m Không đơn vị 4 emu/Oeg 4 10-7H/m=1cgs Bảng : Bảng tóm tắt đơn vị từ tính theo hệ thống đo lường SI hệ thống đo lường CGS [6] TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung ( 2007), “Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt Nanô Fe3O4 ứng dụng y sinh học”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên Công nghệ , 23 (2007) 231 – 237 Nguyễn Hoàng Hải, Cấn Văn Thạch, Nguyễn Hoàng Lương, Nguyễn Châu, Khuất Thị Thu Nga, Nguyễ n Thị Vân Anh, Phan Tuấn Nghĩa ( 2008), “Sử dụng hạt nano từ tính mang thuốc để tăng cường khả ức chế vi khuẩn thuốc kháng sinh Chloramphenicol”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa khoa học Tự nhiên Công nghệ , 24 (2004) 192 – 204 Thân Đức Hiền, Lưu Đức Tài (2008), Từ Học Vật Liệu Từ, Nxb Bách Khoa-Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Minh Hiếu (2008), “Xây dựng quy trình suất cao chế tạo hạt nano oxit sắt từ có vỏ bọc khác nhau” , Luận văn tốt ngh iệp hệ đại học quy, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội Trần Thị Mai (2011), “Tổng hợp hạt nano oxit sắt từ với lớp phủ huỳnh quang để đính kháng thể ứng với virus viêm gan siêu vi C nhằm phục vụ chẩn đoán sớm bệnh viêm gan siêu vi C”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Cần Thơ, Cần Thơ Trần Yến Mi, Dương Hiếu Đẩu, Lê Văn Nhạn, Phạm Quốc Nhiên (2011), “Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt nano từ Fe 3O4”, Đề tài nghieenn cứu khoa học cấp trường -2011, Trường Đại Học Cần Thơ, Cần Thơ Huỳnh Thanh Tuấn (2010), “Synthesis magnetite nanoparticle and ZSM -5/Na- A type of zeolites by wet methods”, A dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy Phan Quang Vinh (2009), “Tổng hợp, nghiên cứu tính chất hạt nano Fe3O4@Au dùng chẩn đoán bệnh viêm gan siêu vi B ”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Cần Thơ, Cần Thơ Tiếng Anh Guihuan DU, Zuli LIU, Xing XIA, Lihui JIA, Qian CHU, Suming ZHANG (2006), “Functionalization of Fe3O4 magnetic nanoparticles”, Nanoscience Vol 11, ( No.1 ), 49 – 54 10 Hironori Iida, Kosuke Takayanagi, Takuya Nakanishi, Tetsuya Osaka (2007), “Synthesis of Fe3O4 nanoparticles with various sizes and magnetic properties by controlled hydrolysis”, Journal of Colloid and Interface Science, 314 (2007), 274 – 280 11 J Chen, Y G Wang, Z Q Li, C Wang, J F Li, Y J Gu (2009), “Synthesis and characterization of magnetic nanocomposites with Fe3O4 core”, Journal of Physics: Conference Series,152 (2009) 012041 12 Jing Sun, Shaobing Zhou, Peng Hou, Yuan Yang, Jie Weng, Xiaohong Li, Mingyuan Li (2006), “Synthesis and characterization of biocompatible Fe3O4 nanoparticles” , Wiley InterScience , DOL: 10.1002/jbm.a.30909 13 Q A Pankhurst, J Connolly, S K Jones, J Dobson (2003), “Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine”, J.Phys, D: Appl Phys, 36 (2003) R167 – R181 14 S P Gubin, Yu A Koksharov, G B Khomutov, G Yu Yurkov (2005), “Magnetic nanoparticles: preparation, structure and properties”, Russian Chemical Reviews, 74 (6) 489 – 520 15 Tomohiro Iwasaki, Kazunori Kosaka, Tomoya Yabuuchi, Satoru Watano, Takeshi Yanagida, Tomoji Kawai (2009), “Novel mechanochemical process for synthesis of magnetite nanoparticles using coprecipitation method”, Advanced Powder Technology, 20 (2009) 521 – 528 16 Wanquan Jiang, H.C.Yang, S.Y.Yang, H.E.Horng, J.C,Hung, Y.C.Chen, Chin-Yih Hong (2004), “Preparation and properties of superparamagnetic nanoparticles with narrow size distribution and biocompatible”, Jourhnal of Magnetism and Magnetic Material, 283 (2004) 210 - 214 ... mạnh phương pháp đồng kết tủa  Một số phương pháp dùng xác định thành phần, kích thước từ tính hạt nano (phương pháp nhiễu xạ tia X , phương pháp ảnh SEM, phương pháp VSM) Chương II Điều chế hạt. .. lên kích thước từ t ính hạt nano Fe3O4 tạo thành phương pháp đồng kết tủa? ?? Mục tiêu đề tài là: Chế tạo hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 phương pháp đồng kết tủa từ nguyên vật liệu m uối sắt III (FeCl3)... domain chế từ tính vật liệu nano  Tính chất siêu thuận từ  Một số tính chất oxit sắt từ Fe3O dạng thường oxit sắt từ Fe3O4 dạng nano  Giới thiệu số phương pháp chế tạo hạt nano oxit sắt từ Fe3O4

Ngày đăng: 08/04/2018, 07:29

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan