Nghiên cứu chế tạo dây nano CoPtP

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________



Nguyễn Thị Thanh Huyền



NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO CoPtP




LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC





Hà Nội - 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________

Nguyễn Thị Thanh Huyền


NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO CoPtP


Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt
Mã số:


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. LÊ TUẤN TÚ


Hà Nội - 2014


LỜI CẢM ƠN
Em xin gi li cm n thng dn lu
Tu t  thp, Khoa Vi hc Khoa hc T
-i hc Quo mu kin thun l
 t nghi
  th
i hc Khoa hc T - i hc
ng dy, cho em nhng kin th 
t nghip.
Em xin gi li cng dn, h tr
c ti h tr

c 103.02-VNU QG.14.14.
Cui li ci gia , nh
 u, hc t



Học viên


Nguyễn Thị Thanh Huyền


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO TỪ TÍNH VÀ VẬT LIỆU CoPtP 4
 4
 6
 7
 8
 8
 8


c
 9
 11
 11
1.3.2  13
 15

1 17
1.4 17
1.4. 19
1.4.3 Gii thiu v  20
CHƢƠNG 2 - CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 22
2.1 - 23
 25
 26
 26
 27
 27
 28
 28


2.3 M 32
 32
2.3.2 Ph 35
2.3.u rung (VSM) 37
CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ 39
 39
 39
 40
 42
3 43
 44

c
47
 48

 48
  53
 54
KẾT LUẬN 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56













DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ

 
 nm. 7
 
-Au 7

 . 9
 12
 13
  14
  14

 16

 16
 
 18



o
C  19
  
 20
 
1 Tesla) 20
 -

 21

 22


 23
-  24
-  25
 30
 31
 31
 32
 33
 34

 35
 36
12. (a)  37
  40
  41

 41
 42
  42
 44
  
 46
 
c
 47
 49

100 nm, (b) 600 nm 50

i pH =6. 52
  53
  54


  43

c

 47


c

 51



1
MỞ ĐẦU
  nghe m c mt sn phm
n hai ch  khong na th k c s 
mt v mang nhiu s  ng dhin nay, 
th nano tr t v ht sc thi s c s quan
c bit cc. Trong ting Hy L 
t s000 ln so vi mng
 n v      ra b     i M Richard
t ng  i bc s
dt Bt ng
  s t liu cho k thu13]. T
chc National Nanotechnological Initiactive (NNI) trc thu   M 
    t c th         
c nh  t ca vt ch 
th  c ng d 
triu, dng c vi nhng chi.
a cui ca thu ca th
t nhi c t n s
 c
   ng dng ca
c m rng trong nhi cp,
n t  nano tr i quan
a nhiu t ch gii.

n nay, nhiu ng dng c c tig
nhi, nhng m nh kh
 giit liu nano 
quan trng bi s ng cng dng trong khoa h
ngh : ghi t m bi i vt
lit liu nano t c rt nhi


2
khoa h gii Vit nam. i vt liu nano t  k n
t nano, c bit, hu ng
dng trong y h sinh hm bin sinh h 
u ch 25u cc cho thy,
  hu cc bi a
t liu st t dng khi, hng cng. Hu h
nano t c s d c ch to
bm x 
c kim vi t 5-500 nm, chi
c kii 60 t t quan trng c 
nhi Curie, l ng trc d t 
ph thuc rt m  
phc c
Hi t trong nhng mu ca
 c. Vi tt liu
  ng t  ng dng c t s   nh
 u v vt li     i hc
Khoa hc T  n Khoa hc vt lii h 
Ni b  thp thui hc Khoa hc T -
u ch t
i dung ch y

ch tt 
l ch 
hi thit b t tin, nhi cao, ho tc
     n th  u v
t s t c ng thi
u ng c pH v mt s tham s h dng t t ca
u v vic ch t
 t ci


3
 s   cy nhim v ca lun vn 
u ch t
Ni dung ca lun  
Chương 1: Tổng quan về dây nano từ tính và vật liệu CoPtP.
Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm.
Chương 3: Kết quả và thảo luận.




4
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO TỪ TÍNH VÀ VẬT LIỆU CoPtP
1.1 Giới thiệu về dây nano từ tính











hay   


t (N

)
 (N) 








N
m
N

3a
R

y, n vt ling, ch mt s  n
b mn l i n 
cha vt liu nano, hu h u n mt
hoc b che ch. Do vy,  t lii

 c t do th hi t c
t hin  vt liu nano nhii
trc bin, quang, tc ht nh 


5
t hin  vt liu nano ba hiu ng: hiu ng t, hiu ng b mt,
hiu c [1].
o
             bi  
     bin        


 


bin  
nano [7].
  


.  mt quan tr c
vt li t t 

        i      Giant
magnatoresistance) [6].
 


]. 



S kt hp gia sinh vt hn nhic
ca khoa h thut   nh
t c c y ha ht nano t 


6
 chn l thng sinh hc
t lot ng d
t m bin sinh hu ch t long
dng y h liu ti [19]. Hu h c s dng
trong y sinh  c ch to b
m x  ki
trong phm vi t n 500 nm, chia  c kii
u hng bao g 
i t c hi v sinh h thc hi
y sinh mong mung dng ct t r  bi
u y h sinh h thun li
nt t  thc hin nhiu ch s dt nano t
t b n ph mt s u kin
u khic hoc gi nh nhi. Trong nhiu
ng h t t n [1, 4].
1.1.1 Các dây nano tạo mảng và phân tán
Trong hu hng dng c c s dng  dng
c mi r ra m v
    i r         u din
mng 50 nm. Cno CuS
c t  ng m     ng d    
ng b ch [16].

7
(a) (b)
Hình 1.1. (a) Dây nano Co bị phân tán có đường kính khoảng 70 nm [13];
(b) Dây nano CuS được tạo mảng có đường kính 50 nm [8].
1.1.2 Các dây nano một đoạn, nhiều đoạn và nhiều lớp
Hình 1.2. (a) Dây nano CoPtP một đoạn [25]; (b) Dây nano CoPtP sáu đoạn
[25]; (c) Dây nano nhiều lớp Fe-Au [15].
Do mong mut vt li  thc hin nhiu ch

c nhiu chng v
u din. C
m    i, hp kim hoc oxit.
u diu din mt phn
y nano nhiu lp Fe - Au [15, 23i v
c tng hp t  t - phi t-Cu, Fe-


8
Cu Hu h hin hiu ng t tr khng l 
u ng d
1.2 Tính chất từ của dây nano từ tính
1.2.1 Dị hƣớng hình dạng
i vi vt ling ca t ng
n kt qu t t ca mi vi vt li
  m  ng ca t    t qu  
i ta g ng. Mt vt chng ca t 
       t t ng chng li t    
ng kh tng kh t H

d
t l vi t  M tc
lc cho bi :


d
= -N
d
 (1)
ng s ng kh t N
d
ph thu ng ca vt. Do
c t a N
d
ch  bi
mt v  vt. Mt vt  elipxoit
c b a), tng cng s trng kh t c
(N
a
, N
b
, N
c
) b.
N
a
+ N
b
+ N
c


ng t ng t 
D
(erg/cm
3
c cho bi:
E
D
=
1
2
N
d
M
s
2
(3)

s
  a vt, N
d
ng s ng kh t.
1.2.2 Chu trình từ trễ
 tr ca mt mu bt k i quan h mt thit vi t ng
  tr ca
mu bc ting t  
tr ca mt vt b ng bs t liu, c 
dng ca vng ca t  a mi vi m
  ng t tr.

9

Hình 1.3. Chu trình từ trễ của một dây nano. (a) Từ trường H đặt vào song
song với trục của dây nano; (b) trường hợp H đặt vào vuông góc với trục của các
dây nano[19].
  a mi m  

s
, t 
r

sat
 H
c
ng

sat
t  t ti t  
s
; t 
r
  ca mu khi
t 
T  
s
ca mt vc khi tt c momen t trong v
y, t  
s
a vt

liu t c ca mu.
t t ca mt mng   yc nh bng hai
. Th nht t c a
             c ca m 
nano.
1.2.3 Ảnh hƣởng của đƣờng kính, chiều dài và tỷ số hình dạng lên lực kháng từ
H
c
của dây nano thông qua mô hình tính toán
ng kh t ca m c s
d Wohlfarth hiu cha khong quay
   a m  c thay th bng chiu rng c 
) [3].


0

0
=
2()

0

0
2
(4)


10
ng, chiu rng c s d

a Lang s 
1
4

0
M
0
2
(1  3 N
z
(l) ) vi N
z

s kh t theo trc N
z
(l) = 1  F
21
[
4
2

2
] +
8
3

21
[x] =
F
21

[-1/2, 1/2, 2, -i [3].
T ng s cho thng kh t ca
c lp vi chi lt
qu thc nghim cho thng kh t ph thut qu
  t qu li kt qu thc nghic.
 thy rng phn c s t m
 c s i thc nghim.
N ng cc t 
ng cong t tr ca c mi mng cong nh 
t qu ng hp mt mng nht,
 y mng cong t tr c nhy Barkhausen.
Trong c nhy Barkhausen xut hin do s i rt nhanh c
  t liu st t 
  i nh 
vt t cng ph thuc mnh
 S a mng kh t ca
m   mt cp phn st t gi   n nhau -  ng m n
ng kh tng kh t  thuo chi
h  o t    t qua m
    t m t c  c t   ng,
  o t  mt s o t c
vng t ng th ph thu ng
c biu din bc:
= 

1 


0


2
(5)



11
 
 H
0



 U            

Nu tha nhn t ng chuyn tr
s
bng H
c

H
c
= H
0
- H
int
(6)
H
int
ng vng kh t ca c mc:
H

int
=
2K(L)

0
M
0
2



int
(D)
K(L)

1
2
(7)
 a nhn ro t ca m
gi E
int
 ln bng d 
t tham s  c ph thu  
   theo trE

int

m  gia i
c sau [3] :
Ẽ





=



=

0

0
2

2
2

1 
1

1+

2

2

(8)
1.3 Một số ứng dụng của dây nano từ tính
   ng dng c    c ti  

nhi, nhng m nh kh
 gii v 
c bic nhiu ng d
cm bin, ghi t
1.3.1 Ghi từ vuông góc
Trong nh             
c ca thit b  i ta s d 
   t 1 Tbit/in
2
i mc [14, 20 thc hin ghi


12
t ng ta cn thit phng cht t c
 ng  m 
t cn t  phc sp xp th
vi mt phng, s d  c t d ng t tinh th  ng
t   i v 
ghi t 


Hình 1.4. (a) Ghi từ song song; (b) Ghi từ vuông góc.
V    a ghi t   t   ng
 mt vt liu ghi t t t  mt vt
liu s b t i vi ghi t t t c xp
theo ching (sp xp theo chiu dp xp theo chii
vi ghi t y, m   song song b hn
ch , khong 300 GB/in
2
[20]. Trong khi, nh s ng theo chiu dc

ct b ghi t ng m v
thit b ghi t song song [20].
 u qu ca vic ghi t t b ghi t 
 u nhiu ca thit b nh mt lp


13
t mm ni lp ghi t 
Hình 1.5. Cấu tạo thiết bị ghi từ vuông góc
1.3.2 Động cơ điện từ cỡ nhỏ
Chuyng thng v chuyi chuyng ph bin
trong hu ht b y, vic ki 
ng d o trong vi
s dng c thit b  c nano. S chuyng thng c
nano t c nh , trong khi vic ki
t trong chuyc tu [24].
o ra chuyng quay c t quay trong
  i chi
 ng quay c c kii mt stato
24].

14




Hình 1.6. Động cơ điện từ cỡ nhỏ
 cu to ca lo
hp bi nhng cuu nhn c micro. Mi cu
vt liu t mp x  n
quanh mt vt liu t m     t b gm ba cu
u nhn c c sp xu sao cho khong
   u nh     u nhn c   t vi ba b
khuc lp vi nhau b
c lp vi nhau. Vic kic thit lp sao cho ba cun
u khin b lch pha gia mi

0
. Kt qu  
roto t, b s ng ca stato [24].
Chuy      i m  n vi quang h
c ghi li bi mt h th  s
d nh (micro) [24].

Hình 1.7. (a) Bơm cỡ micro, (b) Van cỡ micro


15
1.3.3 Chức năng hóa các phân tử sinh học
Ch sinh ht trong nhng ng dng y sinh
s dc s dng nhiu nh
       i t n c 
nano mc mt s i gp phi mt
 ng b u ht b
m26].
 n mc ch
n lc c d 
nh ca s t c [26 
ca vic chn ltein cn.

16





Hình 1.8. Chức năng hóa các protein có chọn lọc của các dây nano đa đoạn.
S i cc vc s dng
 c chc
c s d  
vin lc ci v
th IgG hu  c s d     n lc v   KE2,
 n Au cu6].

Hình 1.9. (a) Hình ảnh kính hiển vi quang học, (b) Ảnh huỳnh quang của dây
nano đa đạn Au/Ni/Au với một kháng thể KE2 được liên kết với đoạn Au cuối cùng.
.9 (b) cho thnh huc
nh s dn vi quang hc cc chc


17
nh hunh quang cho th
  ng vi s tp trung c b
mt cy s xut hin c cu
nhin gia c  t cc chc
n Ni [26].
1.4 Giới thiệu về vật liệu CoPtP
ng hp kim cc
c bia hn nhiu ng dng hc bit
ng dng trong h thn t m bin, y sinh Hu ht
c ch to bp
cht mt hay nhi  n v      
CoNiReP, CoNiFe, CoNiMo, ].
1.4.1 Giới thiệu về vật liệu CoNiP