“Cấu trúc tinh thể và tính chất từ của các mẫu hạt nano Y3-xGdxFe5O12”

THÔNG TIN VỀ LUẬN VĂN THẠC SĨ
1. Họ và tên học viên: Trần Xuân Hoàng

2. Giới tính: Nam

3. Ngày sinh: 14/10/1987

4. Nơi sinh: Bình Lục – Hà Nam

5. Quyết định công nhận học viên số: 3484/QĐ – CTSV ngày14 tháng 9 năm 2012
6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo:
7. Tên đề tài luận văn:
“Cấu trúc tinh thể và tính chất từ của các mẫu hạt nano Y3-xGdxFe5O12”
8. Chuyên ngành

Vật Lí Nhiệt

9. Mã số:

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học:
- PGS.TS. Nguyễn Phúc Dương, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
- Gs.TS.

Lưu Tuấn Tài, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQGHN.

11. Tóm tắt các kết quả của luận văn:
Công nghệ nano là một trong những công nghệ tiên tiến bậc nhất hiện nay.
Trên thế giới, vật liệu nano đang được nghiên cứu và ứng trong nhiều lĩnh vực của
đời sống như y học, điện tử, may mặc, thực phẩm v.v...
Trong lĩnh vực khoa học vật liệu thì vật liệu nano từ đặc biệt là các hệ hạt
pherit đang được nghiên cứu mạnh mẽ về các khía cạnh tính chất cơ bản cũng như

các khả năng ứng dụng mới. Khi đạt kích thước nano met các vật liệu này có những
tính chất từ đặc biệt và ưu việt hơn so với vật liệu khối và được ứng dụng trong
công nghệ hiện đại như ghi từ mật độ cao, y sinh học, năng lượng, điện tử viễn
thông. Phần lớn các ứng dụng đều khai thác ưu điểm kích thước hạt nhỏ, có tính
chất siêu thuận từ và độ ổn định hóa học.
Vật liệu pherit ganet có điện trở suất cao, tổn thất điện môi và dòng dò thấp,
độ ổn định hóa học cao. Vật liệu này được biết đến với nhiều ứng dụng trong thực
tế như chế tạo linh kiện cao tần, linh kiện truyền dẫn tín hiệu, dẫn truyền thuốc,
nhiệt trị ung thư, ứng dụng để tổng hợp ra chất lỏng từ và sử dụng rộng rãi trong
công nghệ ghi từ mật độ cao… Mỗi ứng dụng yêu cầu các hạt nano từ tính phải có
những tính chất khác nhau. Để thay đổi các tính chất điện, tính chất từ và cấu trúc
của mẫu pherit ganet nguyên chất người ta có thể đi theo hai hướng. Hướng thứ


nhất là lựa chọn công nghệ chế tạo mẫu phù hợp. Hướng thứ hai được áp dụng
nhiều hơn và hiệu quả hơn đó là bằng cách pha tạp, thêm các ion phi từ tính hay có
từ tính vào trong pherit ganet ta có thể chế tạo được các vật liệu pherit có tính chất
như mong muốn.
Trong khuôn khổ của luận văn này, tôi tiến hành tổng hợp hạt nano pherit
ganet Y3-xGdxFe5O12 bằng phương pháp sol- gel, nghiên cứu cấu trúc tinh thể và tính
chất từ của vật liệu.
Cấu trúc tinh thể và pha của các mẫu hạt Y 3-xGdxFe5O12 chế tạo theo phương
pháp sol – gel được nghiên cứu qua phổ nhiễu xạ tia X và so sánh với phổ chuẩn
12063 – 5 – 68. Tiến hành đo phổ nhiễu xạ tia X các mẫu hạt Y 3-xGdxFe5O12 sau khi
ủ ở nhiệt độ 8000c ta thu được kết quả như trong hình 3.2. Theo kết quả nhiễu xạ tia
X, các mẫu hoàn toàn đơn pha với các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho cấu trúc ganet
tại các mặt phản xạ (400), (420), (422), (521), (532), (444), (640), (642), (800),
(840), và (842) phù hợp với phổ chuẩn. Các đỉnh nhiễu xạ mở rộng, chứng tỏ các
mẫu ở kích thước nano met. Giản đồ nhiễu xạ tia X cũng chỉ ra sự giảm góc nhiễu
xạ khi tăng nồng độ Gd pha tạp.

Ảnh chụp FESEM của các mẫu hạt nano Y 3-xGdxFe5O12 (x = 1 và 2). Kết quả
cho thấy kích thước hạt cỡ khoảng 30 – 70 nm. Các mẫu hạt ứng với x = 0 và 3
cũng cho các kết quả tương tự. Kích thước tinh thể trung bình tính theo công thức
(2.7) nằm trong dải kích thước quan sát được bặng ảnh FESEM.
Kết luận:
- Chế tạo thành công các hạt Y3-xGdxFe5O12 đơn pha có kích thước nanomet
bằng phương pháp sol- gel.
-Sự hình thành pha, cấu trúc tinh thể, kích thước và hình thái hạt của các mẫu
đã được nghiên cứu cho thấy:
• Các mẫu ủ nhiệt ở 8000C trong 5 giờ hoàn hoàn đơn pha.
• Khi thay thế ion Y3+ bằng ion Gd3+, hằng số mạng tinh thể tăng do ion Gd3+
có bán kính lớn hơn iôn Y3+. Mật độ khối lượng của các hạt tăng theo nồng
độ Gd thay thế.
- Các tính chất từ cho thấy sự ảnh hưởng mạnh bởi sự thay thế iôn Gd3+ vào ion
vị trí ion Y3+ trong phân mạng c của cấu trúc ganet. Sự thay thế này dẫn đến mômen
từ tổng bị triệt tiêu tại các điểm nhiệt độ bù trừ thấp hơn nhiệt độ Curie.


- Những kết quả này là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo để làm sáng tỏ sự ảnh
hưởng của công nghệ chế tạo đến sự phân bố ion, tính chất từ nội tại cũng như vai
trò của tương tác giữa các hạt lên tính chất từ của hệ.
12. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: Nhiệt trị ung thư, chế tạo linh kiện cao tần,
thong tin truyền thông….
13. Những hướng nghiên cứu tiếp theo:
14. Các công trình đã công bố có liên quan đến luận văn:
Ngày

tháng

năm

Học viên
(Kí và ghi rõ họ tên)

INFORMATION ON MASTER’THESIS
1. Full name:
3. Date of birth:

Tran Xuan Hoang
14/10/1987

2. Sex: Male
4. Place of birth: Ha nam


5. Admission decision number: 3484/QĐ – KHTN - CTSV

Dated: 14/09/2012

6. Changes in academic process:
7. Official thesis title:

8. Major:

Temperture physics

9. Code:

10. Supervisors: Dr. Nguyen Phuc Duong – Hanoi University of Science and
Technology

Prof. Luu Tuan Tai – Ha Noi University of Sicence – VNU.
11. Summary of the finding of the thesis:
Nanotechnology is one of the most advanced technology available today.
Worldwide, the nanomaterials being studied and applications in many areas of life,
such as medicine, electronics, apparel, food etc ..
In the field of material science, the nano materials in particular from the
systems being studied pherit county strongly about aspects of the basic properties as
well as the possibilities for new applications. When you reach the nanometer sized
materials have special properties and advantages from Vietnam than bulk materials
and applications in modern technology such as high-density magnetic recording,
biomedicine, energy, electricity electronic communications. Most applications are
exploiting the advantages small particle size, superparamagnetic nature and
chemical stability.
Within the framework of this thesis, I conducted nanoparticle synthesis
pherit ganet Y3-xGdxFe5O12 by sol – gel method, study the crystal structure and
magnetic properties of materials.
The crystal structure and phase of the seed sample Y3-xGdxFe5O12
manufactured by the method of sol - gel being studied through X-ray diffraction and
compared with standard spectra 12063-5- 68 Conducting XRD spectrometer Y3GdxFe5O12 seed samples after annealing at temperatures of 8000C we obtain results

x

as shown in Figure 3.2. As a result of X-ray diffraction, the complete application
form is mixed with characteristic diffraction peaks for ganet structure at the
reflecting surface (400), (420), (422), (521), (532), (444), (640), (642), (800), (840)


and (842) in accordance with universal standards. The diffraction peak expansion,
suggesting the sample at nanometer size. XRD schema also indicates the diffraction
angle decreased with increasing concentrations of Gd doping.

Photographs of the specimen nanoparticles FESEM Y3-xGdxFe5O12 (x = 1 and
2). Results showed that the size particle size of about 30-70 nm. The seed samples
with x = 0 and 3 also give similar results. The average crystallite size calculated by
the formula (2.7) in the size range observed pound FESEM.
Conclusions:
- The creation of particles Y3-xGdx Fe5O12 single nanometer-scale phase
by sol- gel method.
- The Phase formation, crystal structure, particle size and morphology of the
samples was studied to see:
• The sample annealed at 8000C for 5 hours monophasic superb finish.
• When replacing the Y3+ ions by ion Gd3+, lattice constants increased by ion Gd3+
ions have a larger radius of Y3+. Mass density of particles increases with the
concentration of Gd instead.
- The magnetic properties showed a strong influence by the Gd3 + ions
substitute at Y3+ ion position in distribution of structured networking c ganet.
This substitution resulted in suppressed net magnetic moment in the clearing
point temperature lower than the Curie temperature.
- These results are the basis for further studies to clarify the effects of
manufacturing technologies to the distribution of ions, from the intrinsic properties
as well as the role of the interaction between particles on magnetic properties
system.

12. Practical applicability: Heat treatment of cancer, high-frequency components
manufacturing, media information ....
13. Further research directions:
14. Thesis-related publications:
Date:
Signature:

Full name: Tran Xuan Hoang