Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang, từ của hệ vật liệu CaFexMn1 xO3 (x < 5% ) (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGUYỄN THỊ MINH HÀ

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG , TỪ
CỦA HỆ VẬT LIỆU CaFexMn1-xO3 (x < 5 %)

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

THÁI NGUYÊN, 10/2019


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGUYỄN THỊ MINH HÀ

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG , TỪ
CỦA HỆ VẬT LIỆU CaFexMn1-xO3 (x < 5 %)

Chuyên ngành: Quang học
Mã số: 84 40 110

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

Người hướng dẫn khoa học: TS. Phạm Thế Tân
TS. Nguyễn Văn Hảo

THÁI NGUYÊN, 10/2019


i

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các
Thầy TS. Phạm Thế Tân và TS. Nguyễn Văn Hảo đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ,
hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này.
Xin trân trọng cám ơn các Thầy, cô Trường Đại học Khoa học – Đại học
Thái Nguyên đã giảng dạy, hướng dẫn tôi trong suốt chương trình học cao học.
Cám ơn các Thầy, cô ở các đơn vị: Khoa Vật lý Kỹ thuật và Công nghệ
Nano - Trường ĐH Công nghệ - ĐHQGHN, Trung tâm Khoa học Vật liệu, Khoa
Vật lý- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, các thầy
cô Khoa Công nghệ Hóa học và môi trường thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật Hưng Yên… đã tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá
trình học tập, nghiên cứu, thực hành thí nghiệm để thực hiện luận văn này.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn toàn thể gia đình và bạn bè đã giúp đỡ và động
viên tôi trong suốt quá trình học tập.
Thái Nguyên, ngày 05 tháng 10 năm 2019
Học viên

Nguyễn Thị Minh Hà


ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... i
MỤC LỤC ............................................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................... iv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ...................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ .................................................... vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE MANGANITE ... 4
1.1. Cấu trúc tinh thể của perovskite.................................................................. 4
1.2. Sơ đồ cấu trúc điện tử trong trường ion bát diện ........................................ 7
1.3. Phân loại các tương tác từ trong oxít kim loại ............................................ 8
1.3.1. Tương tác RKKY (viết tắt từ Ruderman–Kittel–Kasuya–Yoshida): . 8
1.3.2. Tương tác siêu trao đổi (Super–Exchange, SE): ................................... 9
1.3.3. Tương tác trao đổi kép (Double–Exchange, DE). ................................ 9
1.4. Hệ vật liệu perovskite CaMnO3 pha tạp Fe ................................................ 9
1.5. Tổng quan về chất lỏng nano (dung dịch nano)........................................ 13
Chương 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 16
2.1. Phương pháp thực nghiệm chế tạo mẫu .................................................... 16
2.1.1. Phương pháp phản ứng pha rắn .......................................................... 16
2.1.2. Phương pháp hoá siêu âm. .................................................................. 19
2.1.3. Phương pháp lắng đọng hóa học CSD ................................................ 20
2.1.4. Chế tạo hệ vật liệu perovskite CaMnO3.............................................. 22
2.1.5. Chế tạo hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x = 0,00; 0,01; 0,03; 0,05) ............... 23
2.1.6. Chế tạo dung dịch hạt nano CaFexMn1-xO3......................................... 23
2.2. Các phương pháp nghiên cứu.................................................................... 26
2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X–Ray Diffraction, XRD) ................... 26
2.2.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)......................................................... 27


iii

2.2.3. Phổ tán xạ Raman ............................................................................... 28
2.2.4. Phương pháp từ kế mẫu rung (VSM).................................................. 30
2.2.5. Phương pháp phổ hấp thụ UV-VIS ..................................................... 31

2.2.6. Phương pháp phổ huỳnh quang .......................................................... 33
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 37
3.1. Các kết quả thực nghiệm trên hệ gốm perovskite CaMnO3...................... 37
3.1.1. Kết quả nghiên cứu cấu trúc hệ perovskite CaMnO3.......................... 37
3.1.2. Kết quả đo từ độ phụ thuộc nhiệt độ của hệ CaMnO3 ........................ 38
3.1.3. Nghiên cứu phổ tán xạ Raman của hệ CaMnO3 ................................. 38
3.2. Kết quả nghiên cứu tính chất hệ vật liệu perovskite CaFexMn1-xO3 ......... 43
3.2.1. Nghiên cứu cấu trúc đối với hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x=0,00; 0,01;
0,03; 0,05)..................................................................................................... 43
3.2.2. Nghiên cứu tính chất từ của hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x = 0,00; 0,01;
0,03; 0,05)..................................................................................................... 47
3.2.3. Nghiên cứu phổ Raman của hệ mẫu CaFexMn1-xO3 (x=0,00; 0,01;
0,03; 0,05)..................................................................................................... 49
3.2.4. Nghiên cứu phổ hấp thụ : .................................................................... 52
3.3. Kết quả nghiên cứu hệ chất lỏng nano CaFe0,05Mn0,95O3 ......................... 55
3.3.1. Kết quả đo hình thái hạt (SEM). ......................................................... 55
3.3.2. Phổ hấp thụ UV-VIS của các mẫu chất lỏng hạt nano CaFe0,05Mn0,95O3 ......56
3.3.3. Phổ phát xạ huỳnh quang của các mẫu chất lỏng hạt nano
CaFe0,05Mn0,95O3 ........................................................................................... 58
3.3.4. Nghiên cứu phổ huỳnh quang trong từ trường của chất lỏng
CaFe0,05Mn0,95O3 ........................................................................................... 60
KẾT LUẬN ........................................................................................................ 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 65


iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt

Nghĩa tiếng Anh

Nghĩa tiếng Việt

AFM

Antiferromagnetic

Tương tác phản sắt từ

A–AF

A–type antiferromagnetic

Phản sắt từ loại A

G–AF

G–type antiferromagnetic

Phản sắt từ loại G

C–AF

C–type antiferromagnetic

Phản sắt từ loại C

GMRE

Giant magnetoresistance effect Hiệu ứng từ trở lớn

CMR

Collosal Magnetoresistance

Hiệu ứng từ trở khổng lồ

AFI

Antiferromagnetic Insulator

Phản sắt từ điện môi

CO

Charge Ordering

trật tự điện tích

DE

Double Exchange

tương tác trao đổi kép

DOS

density of states

Hàm mật độ trạng thái

FMdomain

Ferromagnetic-domain

Domain sắt từ

FMM

Ferromagnetic metallic
materials

Vật liệu sắt từ với tính dẫn kim
loại
Độ lớn của tích phân trao đổi
Mn–Mn

JMn–Mn
JT

Jahn - Teller transition

Hiệu ứng/méo mạng/tách mức
Jahn – Teller

MCE

Magnetocaloric Effect

Hiệu ứng từ nhiệt

MI

Mettal-Isulating

Kim loại – điện môi

MR

Magnetoresistance

Hiệu ứng từ trở


v

PM

Paramagnetic

Thuận từ

PMI

Paramagnetic materials
insulating

Vật liệu thuận từ điện môi

RE

Rare earth

Đất hiếm

RKKY

Ruderman–Kittel–Kasuya–
Yoshida

Tương tác trao đổi gián tiếp
giữa ion từ và các electron vùng
dẫn

SEM

Scanning Electron Microscopy

Kính hiển vi điện tử quét

SE

Super Exchange

Tương tác siêu trao đổi
Trạng thái thủy tinh spin

Spin glass
TM

Transition mettal

Kim loại chuyển tiếp

TC

Curie temperature

Nhiệt độ chuyển pha Curie

TN

Neel temperature

Nhiệt độ chuyển pha Neel

XRD

XRD X-Ray diffraction

Nhiễu xạ tia X

UV-Vis

Untra violet- Visible

Vùng tử ngoại khả kiến

vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1. Một số kết quả thực nghiệm các mode dao động của CaMnO3 .......... 40
Bảng 3.2. Nhóm không gian và vị trí các nguyên tử trong ô cơ sở đối với từng kiểu
méo mạng cơ bản ........................................................................................... 42
Bảng 3.3. Cấu trúc ô mạng của hệ CFMO và so sánh với trường hợp CaMnO3..... 45
Bảng 3.4. Các hằng số mạng, độ dài liên kết trung bình và tích phân trao đổi của các
mẫu CaFexMn1-xO3......................................................................................... 45
Bảng 3.5. Các giá trị tính toán TN theo độ rộng vùng cấm của hệ CaFexMn1-xO3 .. 48
Bảng 3.6. Các giá trị thực nghiệm và tính toán cho các mode dao động của .......... 51
Bảng 3.7. Độ rộng vùng cấm của các mẫu CaFexMn1-xO3 với x =0, 1, 3, 5 % ....... 54


vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ

Hình 1.1. Cấu trúc ô mạng lập phương tâm mặt lý tưởng của perovskite (a) và sự
sắp xếp của các bát diện trong cấu trúc lý tưởng này (b). ............................... 4
Hình 1.2. Sơ đồ tách mức năng lượng trong trường ion bát diện Oh (a) và năm quỹ đạo
lớp d của các kim loại chuyển tiếp (b) [13] trong trường ion bát diện Oh .............. 8
Hình 1.3. Sự phụ thuộc nhiệt độ của hệ số từ hóa nghịch đảo ................................ 11
Hình 1.4. Đường cong M(H) của các mẫu CaFexMn1-xO3 ..................................... 11
Hình 1.5. Sự phụ thuộc của hằng số mạng vào nồng độ Fe pha tạp [16] ............... 12
Hình 1.6. Sự phụ thuộc của thể tích ô cơ sở vào nồng độ Fe pha tạp [16]............. 12
Hình 2.1. Sơ đồ chế tạo mẫu bằng phương pháp gốm............................................ 16
Hình 2.2. Quá trình thay đổi kích thước bọt. ......................................................... 19
Hình 2.3. Quá trình lắng đọng hóa học CSD .......................................................... 21
Hình 2.4. Quy trình chế tạo mẫu gốm CaMnO3 ..................................................... 22
Hình 2.5. Sơ đồ chế tạo dung dịch trong suốt Ca(FeMn)O3 ................................ 24

Hình 2.6. Sơ đồ tạo dung môi Span ........................................................................ 25
Hình 2.7. Sơ đồ tạo mẫu dung dịch nano ............................................................... 25
Hình 2.8. Sơ đồ minh họa trên tinh thể và sơ đồ khối thiết bị nhiễu xạ tia X ......... 26
Hình 2.9. Sơ đồ khối của kính hiển vi điện tử quét (SEM) .................................... 27
Hình 2.10. Sơ đồ minh hoạ quá trình tán xạ Rayleigh và tán xạ Raman ............... 29
Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị VSM........................................................ 31
Hình 2.12. Hệ đo phổ hấp thụ 3101PC ................................................................... 33
Hình 2.13. Sơ đồ chuyển dời quang học của các phân tử....................................... 34
Hình 2.14. Hệ đo huỳnh quang FL3-22-Jobin-Yvon-Spex .................................... 35


viii
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu gốm CaMnO3 ...................................... 37
Hình 3.2. Đường cong từ nhiệt của mẫu CaMnO3 tại từ trường ngoài 500 Gauss 38
Hình 3.3. Sự phụ thuộc của (-dM/dT) vào nhiệt độ đối với hệ mẫu CaMnO3 ....... 38
Hình 3.4. Phổ tán xạ Raman của gốm CaMnO3 ở 632,8 nm (so sánh với [29]) .... 39
Hình 3.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu CaFexMn1-xO3 tổng hợp theo phương pháp
phản ứng pha rắn ............................................................................................ 44
Hình 3.6. Sự phụ thuộc của tích phân trao đổi của hệ CaFexMn1-xO3 theo x ......... 47
Hình 3.7. Đường cong từ nhiệt của các mẫu CaFexMn1-xO3 tại từ trường ngoài 500G
........................................................................................................................ 48
Hình 3.8. Sự phụ thuộc (dM/dT) của các mẫu CaFexMn1-xO3 vào nhiệt độ ......... 48
Hình 3.9. Phổ tán xạ Raman của hệ CaFexMn1-xO3 ở 300K (λHe–Ne=632,8 nm). Hình
nhỏ phía trên từ TLTK [33] ........................................................................... 50
Hình 3.10. Sự dịch đỉnh hấp thụ khi nồng độ pha tạp tăng .................................... 53
Hình 3.11. Mật độ trạng thái điện tử ...................................................................... 54
Hình 3.12. Ảnh SEM của các mẫu CaFe0,05Mn0,95O3 ở trạng thái rắn và trạng thái
lỏng................................................................................................................. 56
Hình 3.13. Phổ hấp thụ của mẫu CaFe0,05Mn0,95O3 ................................................ 57
Hình 3.14. Phổ huỳnh quang của mẫu CaFe0.05Mn0.95O3 ....................................... 59

Hình 3.15. Phát xạ của chất lỏng nano sắt từ suy giảm theo thời gian trong môi
trường từ tính ................................................................................................. 60
Hình 3.16. Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian khi đặt trong môi trường từ
tính ................................................................................................................. 61


1

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, vật liệu perovskite luôn được chú ý trong công
cuộc tìm kiếm những vật liệu điện - điện tử có các tính chất đặc biệt. Sự đa dạng
và phong phú của các hiệu ứng điện, từ, nhiệt xuất hiện trong perovskite, khi một
phần các nguyên tố A hoặc B trong công thức tổng quát ABO3 được thay thế bởi
các nguyên tố kim loại và phi kim, các nguyên tố có từ tính và không có từ tính.
Ngoài ra, perovskite với các tính chất hấp phụ một số loại khí hoặc tính chất xúc
tác hóa học nên còn được sử dụng trong các pin nhiên liệu, xúc tác trong các quá
trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ...
Với ưu thế là dễ chế tạo và có thể chế tạo với lượng lớn, giá thành rẻ. Bên
cạnh đó bằng các phương pháp xử lí đặc biệt, vật liệu có tính ổn định cao, không
gây độc hại với cơ thể và rất thân thiện với môi trường nên gần đây các nhà khoa
học đang định hướng các vật liệu có cấu trúc nano trong các lĩnh vực công nghiệp,
nông nghiệp, y tế, bảo vệ môi trường, an ninh quốc phòng và đời sống.
Một trong những vât liệu nano được sử dụng rộng rãi hiện nay là vật liệu
từ, loại vật liệu này được ứng dụng trong các thiết bị như máy biến thế, máy phát
điện, máy ghi âm, ghi hình. Vật liệu nano từ tính trên cở sở CaMnO3 đã được ứng
dụng nhiều trong thực tế như làm chất xúc tác cho các quá trình oxi hóa, làm vật
liệu nhạy khí cảm biến khí hoạt động ở nhiệt độ cao, vật liệu trong bộ lọc băng
tần quang học, các công tắc quang học …
Các tính chất điện-từ của hệ CaMnO3 ở trạng thái rắn đã được nghiên cứu
kỹ và các kết quả đều được công bố trên các tạp chí quốc tế có hệ số ảnh hưởng

cao. Tuy vậy, số các công trình liên quan đến CaMnO3 pha tạp Fe tương đối hiếm,
các nghiên cứu nếu có chủ yếu tập trung khai thác một số tính chất điện, từ của
vật liệu mà các đặc tính quang học đặc biệt là hiện tượng phát xạ huỳnh quang
trên các vật liệu trong trạng thái rắn là chưa hề quan sát được, sự phát xạ trên các


2
vật liệu này rất đáng được quan tâm, hơn nữa ở trạng thái rắn chúng gần như hấp
thụ hoàn toàn.
Trong trạng thái dung dịch, một số hệ sắt từ đã biểu hiện các tính chất rất
đặc biệt hàm chứa nhiều khả năng khai thác ứng dụng như hiện tượng tăng cường
cường độ hấp thụ của dung dịch hạt nano trong từ trường ngoài. Khi đặt trong từ
trường ngoài dung dịch hạt nano Fe3O4 trong suốt trở nên tối dần và chuyển sang
trạng thái hấp thụ toàn phần tại một từ trưởng đủ lớn [10]. Trong những hệ gốm
sắt từ đó, các biểu hiện quang học (hấp thụ, huỳnh quang, tán xạ, nhiễu xạ ...)
thường không được nghiên cứu, hoặc chưa quan sát thấy. Hiện nay có rất ít tài
liệu về tính chất quang của các hệ gốm từ, đặc biệt các nghiên cứu chỉ tập trung
vào hiệu ứng hấp thụ chứ chưa có nghiên cứu về hiện tượng huỳnh quang của
dung dịch hạt nano.
Các dung dịch nano có tính chất vật lý riêng của chúng, khác biệt với tính
chất của các hạt nano. Trước hết phải nói đến tính chất quang. Tương tác bề mặt
giữa hạt nano và dung môi làm xuất hiện các hiệu ứng liên quan đến plasmon bề
mặt, tương tác electron-dipol, dipol-dipol, sự thay đổi trạng thái phân cực, tensor
phân cực tinh tế, spin-dipol coupling, spin điện tử và spin hạt nhân coupling, sự
xuất hiện hay dập tắt các giam cầm phonon vv... Mặc dù các hiệu ứng được mong
đợi và đôi khi chỉ được quan sát thấy bằng mắt thường nhưng cho đến nay có rất
ít nghiên cứu sâu đề cập đến các vấn đề này. Việc tìm kiếm các hiệu ứng quanglượng tử mới nhằm mục đích ứng dụng chất lỏng nano trong công nghệ điện tử,
spintronics hiện đại là hướng nghiên cứu còn bị bỏ ngỏ.
Vì vậy, đề tài nghiên cứu “Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang, từ của
hệ vật liệu CaFexMn1-xO3 (x < 5 %)” được đặt ra với mong muốn triển khai về

thực nghiệm công nghệ mới để chế tạo vật liệu nano dạng lỏng (trên cơ sở phương
pháp gốm truyền thống), chúng tôi tin rằng việc chế tạo các hệ chất lỏng nano của
các hợp chất này và khảo sát các quá trình lượng tử trong đó có tính khả thi cao
và tiềm năng thành công lớn, cụ thể các phát xạ quang học mới do biến đổi cấu


3
trúc vùng năng lượng (energy band structure) gây ra. Sự xuất hiện các mode quang
học mới là tiền đề cho việc ứng dụng chất lỏng nano như kháng khuẩn [1], tản
nhiệt cho các linh kiện điện tử công suất lớn [2], cảm biến khí [3], xử lý ô nhiễm
môi trường [4-6], trong y-sinh [7-9]…
Mục tiêu của đề tài
- Chế tạo thành công hệ vật liệu CaFexMn1-xO3 (x < 5 %);
- Chế tạo và nghiên cứu các chất lỏng nano được tạo ra bởi các hạt nano từ
CaFexMn1-xO3 ;
- Đánh giá một số đặc tính quang và từ của hệ mẫu, quá trình và cơ chế
tương tác, ảnh hưởng của việc pha tạp Fe đến một số tính chất của hệ vật liệu.
Nội dung của luận văn
- Tổng quan về hệ perovskite CaMnO3 và CaMnO3 pha tạp Fe;
- Chế tạo hệ vật liệu CaFexMn1-xO3 (với x < 5 %) dạng gốm;
- Chế tạo và nghiên cứu các chất lỏng nano được tạo ra bởi các hạt nano từ
CaFexMn1-xO3 ;
- Nghiên cứu các tính chất cấu trúc, tính chất quang - từ của hệ vật liệu
CaFexMn1-xO3 ( x < 5 %).
Luận văn đề cập đến một vấn đề chưa được nghiên cứu nhiều như tính
chất hấp thụ, huỳnh quang của các hạt nano từ trong dung dịch.
Bố cục của luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận thì luận văn được chia
làm 3 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về vật liệu perovskite manganite
Chương 2: Các phương pháp chế tạo mẫu và nghiên cứu tính chất

Chương 3: Kết quả và thảo luận


4
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE MANGANITE

1.1. Cấu trúc tinh thể của perovskite
Cấu trúc tinh thể điển hình của perovskite là cấu trúc lập phương tâm mặt
(fcc – face centered cubic), tuy nhiên do suy biến đối xứng, các chất này có thể
tồn tại trong các cấu trúc tinh thể có đối xứng trải từ thấp đến cao như: tam tà
(triclinic), đơn tà (monoclinic), tứ giác (tetragonal), trực giao (orthorhombic),
trực thoi (rhombohedral), và lập phương (cubic). Một cấu trúc thường gặp là trực
giao (orthorhombic) với nhóm không gian R-3m, có ba góc α = β = γ = 90o. Trong
cấu trúc này ba cạnh a, b, c là khác nhau. Không ít các hợp chất perovskite có cấu
trúc đối xứng cao hơn (ví dụ Pm-3m), còn trong cấu trúc lập phương thì a = b =
c, α = β = γ = 90o.

Hình 1.1. Cấu trúc ô mạng lập phương tâm mặt lý tưởng của perovskite (a) và sự sắp
xếp của các bát diện trong cấu trúc lý tưởng này (b).

Nhìn trên Hình 1.1 chúng ta thấy nguyên tử A chiếm vị trí các đỉnh hình
khối lập phương, với số phối vị là 12 [A(xyz) = (1/2, 1/2, 1/2)] và các nguyên tử
B ở tâm hình khối với số phối vị là 6 [B(xyz) = (0, 0, 0)]; các nguyên tử O giữ vị
trí các tâm mặt [O(xyz) = (0, 1/2, 1/2), (1/2, 0, 1/2) và (1/2, 1/2, 0)]. Do cách sắp
xếp như vậy, xung quanh mỗi cation A2+ có 12 anion O2- tạo thành đa diện AO12
với khoảng cách trung bình A–O vào cỡ 2,78 Å. Đặc trưng quan trọng trong cấu


5
trúc lập phương của các perovskite là sự tồn tại khối bát diện BO6 hình thành bởi

một cation B4+ và 6 anion O2- nội tiếp trong ô mạng cơ sở (khoảng cách trung bình
B-O  1,87 Å). Từ cấu trúc này có thể thấy để tạo một cấu trúc lập phương lý
tưởng thì:
a) Bán kính ion của A phải lớn hơn của B;
b) Tỷ lệ hợp thức hóa trị của A và B có thể là (1) A = 2, B = 4; hoặc (2) A
= 3 và B = 3; còn trường hợp A = 4, B = 2 thì chưa được quan sát thấy tuy nhiên
cũng không thể loại trừ; Các ion A, B phải duy trì một kích thước ion nhất định.
Nhìn chung, thì hóa trị tại B thường lớn hơn tại A và hóa trị tại A thường ít thay
đổi (2+);
c) Độ lớn tương tác sắt từ trong cấu trúc có đối xứng lập phương lý tưởng
chỉ phụ thuộc vào khoảng cách do góc α(Mn-O-Mn) = 180o;
d) Do cấu trúc điện tử không suy biến (sự tách mức của orbital phân tử t2g
và eg không xảy ra trong cấu trúc lập phương) nên các dao động quang học (IR,
Raman) chủ yếu là các dao động đẳng hướng, đối xứng, với số lượng vạch được
phép tối thiểu.
Nhìn chung, cấu trúc thực tế của perovksite rất ít khi đáp ứng các yêu cầu
này và sự suy biến cấu trúc luôn đi đôi với sự đồng tồn tại của trạng thái đa hóa
trị của nguyên tố ở vị trí B. Hơn nữa, mặc dù bắt nguồn từ các oxít, các perovskite
không phải là các cấu trúc ion mà là các cấu trúc đồng hóa trị (covalent), trong đó
các điện tử liên kết chuyển động trên những quĩ đạo chung có mật độ điện tích
trên các nút mạng thay đổi không phải số nguyên. Ví dụ, trong các hợp chất
perovskite manganite, hóa trị đơn nguyên của Mn có thể là 3 hoặc 4 (cũng không
ít trường hợp Mn có hóa trị 2 hoặc 5). Tuy nhiên, hóa trị của các liên kết đồng hóa
trị thường nằm giữa 3 và 4 (ví dụ 3, 4 hay 3, 7 tương ứng với mật độ điện tích
quan sát thấy).


6
Hợp chất perovskite điển hình là CaMnO3 trong đó Ca được coi là có hóa
trị 2, và Mn hóa trị 4. Tuy nhiên, có thể thấy dễ dàng là nếu Ca và Mn tồn tại trong

những hóa trị này thì hợp chất CaMnO3 không thể có tính chất từ bời vì tương tác
Mn4+- O2-- Mn4+ là tương tác siêu trao đổi (Super Exchange [11]) có tính phản sắt
từ (antiferromagnetic). Để tạo ra hợp chất mang tính sắt từ (ferromagnetic), tương
tác giữa hai ion Mn phải là tương tác sắt từ (Double Exchange [12]). Loại tương
tác này đặc trưng cho trao đổi điện tử giữa các ion mangan thông qua oxi Mn4+O - Mn3+. Như vậy một phần của Mn phải tồn tại trong trạng thái thái hóa trị 3
kéo theo hệ quả tất yếu là Ca phải tồn tại trong cả hai trạng thái thái 2 và 3 hoặc
nếu hóa trị của Ca không biến động nhiều thì trong cấu trúc của CaMnO3 phải tồn
tại những nút khuyết oxi để bù trừ sự thiếu hụt điện tích của Mn. Có thể thấy dễ
dàng việc các nguyên tố A, B tồn tại trong các trạng thái thái hóa trị khác nhau
ảnh hưởng đến cấu trúc bởi vì các ion có hóa trị khác nhau có các bán kính ion
khác nhau. Sự méo cấu trúc và sự suy biến đối xứng là những hệ quả tất yếu và
cấu trúc lý tưởng chỉ có thể coi là trường hợp mang tính điển hình.
Hình 1.1 cũng cho thấy cấu trúc của perovskite có thể được xem như cấu
trúc lớp của hai loại oxít là AO và BO2. Tương tác giữa hai lớp BO2 là tương tác
mang tính gián tiếp qua một lớp AO. Có thể nhận định chung rằng tương tác giữa
các ion B suy giảm nếu số lớp AO ngăn cách tăng lên, như vậy trong các cấu trúc
có đa lớp AO thì tương tác từ có xu hướng duy trì trên mặt phẳng chứa BO2. Thực
tế thì chỉ với một lớp AO ngăn cách giữa hai bát diện BO6 tương tác từ đã suy yếu
khá nhiều trên phương của lớp ngăn cách đó (phương z) và cấu trúc từ suy biến
thành 2D.
Trong trạng thái cơ bản (ground state) các perovskite ABO3 (ví dụ như
CaMnO3) là các chất cách điện (insulator) phản sắt từ tại nhiệt độ phòng. Điện trở
suất đo bằng phương pháp bốn mũi dò có thể dao động từ vài k đến hàng M.
Một số perovskite là các bán dẫn tại nhiệt độ phòng tuy nhiên tại vùng nhiệt độ
thấp có thể xảy ra các chuyển pha khác nhau dẫn tới sự hình thành tính kim loại


7
trong một dải nhiệt độ nhất định. Các pha tạp chủ yếu liên quan đến pha tạp
nguyên tố thứ ba có hóa trị 3 vào vị trí A (bán kính ion của nguyên tố này phải

tương thích với vị trí A) (ví dụ pha tạp đất hiếm như La, Pr hoặc kim loại chuyển
tiếp Sr…). Các pha tạp vào vị trí B chủ yếu liên quan đến các kim loại từ như Ni,
Co, và Fe (hiếm hơn). Một trong các mục đích của sự pha tạp là điều chỉnh tỷ lệ
ion Mn3 +/Mn4+ để tối ưu hóa độ lớn tương tác sắt từ. Tương tác này phụ thuộc
vào số lượng cation Mn3+ trong cấu trúc.
1.2. Sơ đồ cấu trúc điện tử trong trường ion bát diện
Tại vị trí B sáu anion oxi tạo ra trường ion bát diện có đối xứng Oh. Trường
tĩnh điện của các anion oxi dẫn tới sự tách mức năng lượng của các điện tử lớp d.
Hình 1.2(a) cho thấy sơ đồ tách mức năng lượng của ion Mn3+ trong trường bát
diện Oh. Các quỹ đạo lớp d được ký hiệu là d z , d x  y , d xy , d yz và d xz . Do trường Oh
2

2

2

đối xứng nên các điện tử trên các quỹ đạo d xy , d yz , d xz chịu một lực đẩy như nhau
từ các ion âm tạo ra mức năng lượng thấp ký hiệu là t2g, còn các điện tử trên các
quỹ đạo d z 2 và d x

2

 y2

cũng chịu cùng một lực đẩy nên cũng có cùng một mức

năng lượng và gọi là mức cao eg. Sự tách mức năng lượng 0 giữa t2g và eg này
vào khoảng 1 eV (Hình 1.2(b)). Nếu 0 > 3 eV, trường bát diện được coi là rất
mạnh.
Trong perovskite, có hai cấu hình điện tử khả dĩ, theo cách sắp xếp thứ nhất

( d 1z d x0  y ) thì lực hút tĩnh điện giữa ion O2- với Mn3+ theo trục z (có 1 điện tử) sẽ
2

2

2

yếu hơn so với lực hút trên mặt phẳng xy (có hai điện tử), dẫn đến sự co ngắn lớn
hơn của độ dài các liên kết Mn – O trên hai phương (x, y). Do đó, chúng ta có thể
trông đợi sự xuất hiện của 4 liên kết Mn – O ngắn hơn trên mặt phẳng của bát diện
liên kết và 2 liên kết dài hơn theo hướng trục z. Trường hợp này được gọi là méo
mạng Jahn – Teller loại I [13].


8

Hình 1.2. Sơ đồ tách mức năng lượng trong trường ion bát diện Oh (a) và năm quỹ
đạo lớp d của các kim loại chuyển tiếp (b) [13] trong trường ion bát diện Oh .

Theo cách sắp xếp thứ hai ( d 1x

2

 y2

d z02 ) khi có 2 điện tử tạo cặp trên phương z

thì lực hút tĩnh điện giữa ion O2- với Mn3+ theo trục đó sẽ mạnh hơn so với lực này
trên mặt phẳng xy, do đó chúng ta sẽ có 4 liên kết Mn – O dài hơn trên mặt phẳng
xy và 2 liên kết Mn – O ngắn hơn trên hướng trục z. Người ta gọi trường hợp này

là méo mạng Jahn – Teller loại II [13].
Về lý thuyết, suy biến đối xứng do méo mạng Jahn – Teller là loại suy biến
bảo toàn góc liên kết (90o) và cấu trúc lập phương lý tưởng sẽ trở thành cấu trúc
trực giao (orthorhombic), nhưng trong thực tế, các suy biến đối xứng thực nghiệm
quan sát thấy đa dạng hơn nhiều, và trong rất nhiều trường hợp sự suy biến đối xứng
ảnh hưởng cả góc liên kết. Nhìn chung thì quá trình suy biến đối xứng là quá trình tự
sắp xếp của các nguyên tử để tối thiểu hóa năng lượng tương tác giữa chúng, đặc biệt
là giữa hai ion Mn và O trong liên kết Mn – O – Mn.
1.3. Phân loại các tương tác từ trong oxít kim loại
Có ba loại tương tác chính xảy ra trong các oxít kim loại và perovskite:
1.3.1. Tương tác RKKY (viết tắt từ Ruderman–Kittel–Kasuya–Yoshida):
Đây là tương tác trao đổi gián tiếp giữa ion từ và các electron vùng dẫn xảy
ra trên khoảng cách lớn do tương tác đẩy Coulomb gây ra. Nó trở nên mạnh nếu


9
số lượng electron trên vùng dẫn nhiều như trong kim loại – nơi lý thuyết này được
phát triển. Lý thuyết RKKY tiên đoán sự mở rộng vạch cộng hưởng từ hạt nhân
gây ra do tương tác giữa các mô men từ hạt nhân với nhau thông qua mô men từ
điện tử; hoặc tương tác giữa các điện tử lớp trong thông qua điện tử lớp bên ngoài
[14].
1.3.2. Tương tác siêu trao đổi (Super–Exchange, SE):
Có hai loại là tương tác trực tiếp và tương tác gián tiếp. Tương tác trực tiếp
là tương tác giữa hai ion từ thông qua các orbital xen phủ nhau; tương tác gián
tiếp là tương tác giữa hai ion từ thông qua một ion phi từ khác như O với các
electron hóa trị lớp 2p. Không có sự nhảy điện tử giữa các ion từ. Đây là tương
tác gây ra tính phản sắt từ trong perovskite manganite.
1.3.3. Tương tác trao đổi kép (Double–Exchange, DE).
Đây là loại tương tác từ giữa hai ion từ khác hóa trị (ví dụ Mn3+/Mn4+) thông
qua một nguyên tố phi từ (O với lớp điện tử 2p). Loại tương tác này có kèm theo

quá trình nhảy điện tử giữa các ion từ và là nguyên nhân gây ra tính sắt từ trong
vật liệu perovskite.
1.4. Hệ vật liệu perovskite CaMnO3 pha tạp Fe
Hệ CaMnO3 về bản chất là vật liệu phản sắt từ loại G (phản sắt từ trên cả
ba phương, G–type AFM) tuy vậy trong quá trình chế tạo, sự phụ thuộc của nồng
độ oxi vào quy trình công nghệ thường dẫn đến sự suy biến cấu trúc và kết quả là
trạng thái G–type AFM không được duy trì, mà bên trong hợp chất xuất hiện pha
FM và sự cạnh tranh của FM lại chiếm ưu thế trong nhiều trường hợp. Đối với
đơn tinh thể CaMnO3, một số nghiên cứu thực nghiệm cũng như tính toán lý thuyết
đã chỉ ra tính cách điện phản sắt từ loại G là cơ bản, nhưng cũng có khá nhiều
nghiên cứu thực nghiệm chỉ ra rằng trạng thái cơ bản trong nhiều trường hợp có
thể là sắt từ yếu, hoặc phản sắt từ loại A, B, hoặc C. Với các manganite đất hiếm
pha tạp vào vị trí Mn như LaMn1-xCrxO3, các liên kết sắt từ có thể được duy trì và


10
vật liệu không thể hiện tính phản sắt từ trong trạng thái năng lượng thấp nhất
(trạng thái cơ bản) [15]. Vì những biểu hiện đa dạng đó, mà các trạng thái cơ bản
của các hợp chất CaMnO3 dù pha tạp hay không pha tạp đều phải được nghiên
cứu riêng rẽ từng trường hợp. Sự xuất hiện tính sắt từ trong CaMnO3 luôn liên
quan đến sự đa hóa trị của Mn và sự xuất hiện của các ion Mn3+ tạo cặp trao đổi
kép (DE) với ion Mn4+ lân cận – điều đã gây nên tính chất sắt từ ngay cả trong
CaMnO3 không pha tạp nhưng có sự tồn tại của các nút khuyết oxi.
Hệ perovskite manganite CaMnO3 pha tạp đã được nghiên cứu từ rất sớm,
Tuy nhiên, số các công trình liên quan đến CaMnO3 pha tạp Fe tương đối hiếm.
Nguyên tố Fe có điện tích hạt nhân, khối lượng nguyên tử và bán kính ion rất gần
với Mn. Sắt cũng là nguyên tố đa hóa trị khi thay thế cho Mn. Có hai trạng thái
oxi hóa chính là Fe2+ và Fe3+, tuy nhiên trong thực tế vẫn tồn tại một số ít các ion
Fe4+ và Fe5+. Hơn nữa, các trạng thái ion của sắt thường không bền và có thể tái
phân bố giữa các ion sắt lân cận nhau thành những cấu hình ion khác. Đây là hiện

tượng người ta gọi là "tái phân bố điện tích" (charge disproportion – CD) của sắt.
Về cấu hình điện tử thì của Fe4+ là t2g3eg1 khác với cấu hình của ion cùng hóa trị
Mn4+ (t2g3). Sự thay thế của Fe cho Mn được hi vọng tạo ra nhiều tình huống tương
tác và sự kỳ vọng của các trạng thái từ mới.
Các nghiên cứu trên hệ CaMn1-xFexO3 đã chỉ ra với x < 0,35, vật liệu biểu
hiện tính điện môi [16]. Khi nồng độ pha tạp tăng cỡ khoảng 40 %, trong vật liệu
tồn tại cả hai pha từ FM và AFM. Đường cong từ hóa FC đo trong từ trường ngoài
1 kOe chỉ ra nhiệt độ chuyển pha AFM–PM của các mẫu CaFexMn1-xO3 trong
khoảng 90 –125 K.
Sự phụ thuộc theo nhiệt độ của hệ số từ hóa nghịch đảo cũng được khảo sát
(Hình 1.3). Sự phụ thuộc là tuyến tính ở vùng nhiệt độ cao hơn TN và định luật
Curie–Weiss:   C được nghiệm đúng đối với tất cả các mẫu pha tạp. Các nhiệt
T 

độ Curie Θ thu được đều có giá trị âm. Điều này thể hiện rằng khi nồng độ Fe tăng


11
đến x = 0,35, các tương tác phản sắt từ vẫn chiếm ưu thế. Tuy nhiên khi x = 0,4,
trạng thái từ tính của vật liệu chuyển từ điện môi phản sắt từ sang trạng thái tồn
tại đồng thời cả 2 pha từ FM và AFM.

Hình 1.3. Sự phụ thuộc nhiệt độ của hệ
số từ hóa nghịch đảo

Hình 1.4. Đường cong M(H) của các
mẫu CaFexMn1-xO3

Hình 1.4 minh họa các đường cong M(H) của các mẫu CaFexMn1-xO3 (x =
0,06; 0,20; 0,35) đo tại 3 K [16]. Đối với tất cả các trường hợp pha tạp, độ từ hóa

không đạt tới giá trị bão hòa ngay cả khi trường ngoài có giá trị tương đối lớn
(khoảng 90 kOe). Ở các giá trị trường ngoài lớn, đường cong M(H) có dạng gần
như đường thẳng. Từ độ tự phát ngoại suy cho trường hợp x = 0,06 xấp xỉ bằng
0. Điều này chỉ ra sự vắng mặt của pha FM. Khi nồng độ pha tạp tăng lên, các giá
trị từ độ tự phát tương ứng cũng tăng chứng tỏ tương tác FM hình thành và dần
tăng lên. Điều này có thể mâu thuẫn với các nghiên cứu sau này, chúng tôi chỉ ra
rằng, tại vùng pha tạp thấp, khi mà giữa hai lân cận chỉ có một nguyên tử Fe, thì
sự pha tạp Fe sẽ làm giảm sự hình thành của tương tác sắt từ. Nguyên nhân sai
khác như vậy nằm trong sự phức tạp của hóa trị của Fe khi pha tạp nồng độ cao
mà các tài liệu nghiên cứu trước đây không tính đến. Trong những trường hợp pha
tạp nồng độ Fe cao, thì ngoài cặp Mn–O–Mn, còn có các cặp tương tác Fe–O–Fe,
Fe–O–Mn, với các hóa trị khác nhau như Fe2+, Fe3+, Fe4+ thậm chí Fe5+. Trong số
các cặp tương tác này có những cặp sắt từ như Fe4+–O–Fe5+, Fe4+–O–Mn4+ v.v...


12
Một điều thú vị trong hệ pha tạp CaMn1-xFexO3 là hiện tượng từ hóa âm
(MRE) được quan sát thấy với x = 0,08 ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ T = 12 K
hoặc với x = 0,1 (T = 42 K). Hiện tượng này còn được gọi là hiện tượng đảo
chiều từ hóa. Các kết quả đo điện trở chỉ ra các giá trị điện trở suất ρ tăng khi nhiệt
độ giảm. Đối với mẫu pha tạp 2%, điện trở suất đo tại nhiệt độ phòng đã tăng 3
bậc so với trường hợp x = 0,00. Nguyên nhân của hiện tượng này có thể là do việc
pha tạp Fe làm cho sự sắp xếp bất trật tự của các cation kim loại chuyển tiếp tăng
và làm tăng điện trở. Tuy nhiên khi nồng độ pha tạp tăng lên (x > 0,02), điện trở
suất của các mẫu lại giảm và đạt giá trị nhỏ nhất khi x = 0,35. Điều này có thể
được lý giải là khi sự thay thế Mn4+ (t32ge0g) bằng Fe4+ (t32ge1g) tăng lên, các phần
tử dẫn điện cũng tăng, và do đó làm giảm điện trở suất.

Hình 1.5. Sự phụ thuộc của hằng số

Hình 1.6. Sự phụ thuộc của thể tích ô cơ

mạng vào nồng độ Fe pha tạp [16]

sở vào nồng độ Fe pha tạp [16]

Trong luận văn này, chúng tôi đi sâu hơn vào việc phân tích cấu trúc pha,
cấu trúc điện tử của họ vật liệu CaFexMn1-xO3 pha tạp Fe trên cơ sở các phân tích
Rietveld, phổ tán xạ Raman và các phép đo tính chất từ cũng được khảo sát nhằm
đưa ra bức tranh đầy đủ hơn về hệ vật liệu này và mối tương quan 3D – 2D trong
tương tác Mn–O–Mn trên hệ Ca(FexMn1-x)O3 và hệ CaMnO3. Vì sự xuất hiện của
tương tác FM trên một nền AFM thuần là rất quan trọng để có thể đưa ra bức tranh
tương tác vi mô trong hệ Ca(FexMn1-x)O3, chúng tôi đã lựa chọn pha tạp nồng độ


13
thấp (x  5 %) – tức là dưới ngưỡng 8 % khi mà hiện tượng MRE xảy ra. Tại vùng
pha tạp nồng độ Fe thấp biến thiên hằng số mạng và thể tích ô mạng được mong
đợi là rất nhỏ. Nồng độ pha tạp thấp tạo điều kiện xem xét sự tiến triển bước đầu
của tương tác FM do pha tạp Fe. Trong CaMnO3 không pha tạp, tương tác sắt từ
là kết quả của tương tác giữa Mn3+ và Mn4+ thông qua một nguyên tử oxi trung
gian. Lượng Mn4+ có thể được ước đoán từ nồng độ pha tạp, tuy nhiên, trong
trường hợp pha tạp Fe, thì bức tranh tương tác khá phức tạp vì Fe là nguyên tố đa
hóa trị. Hiện tượng này làm phức tạp cơ chế tương tác từ giữa các cặp ion Fe với
nhau và giữa hai cặp ion Mn và Fe. Tuy nhiên, tại vùng pha tạp thấp và nhiệt độ
cao, khi mà xác suất để hai ion Fe tạo cặp tương tác Fe – O – Fe có thể bỏ qua và
hiện tương phân rã hóa trị của Fe không xảy ra, thì có thể xem xét giới hạn 3 cặp
sau: Mn3+– O – Mn4+, Fe4+ pha tạp vào vị trí Mn4+ (Fe4+ – O – Mn3+) và Fe3+ pha
vào vị trí Mn3+ (Fe3+ – O – Mn4+). Chúng tôi chỉ ra dưới đây rằng, nếu giả thiết
này là khả thi, thì sự pha tạp Fe làm giảm tương tác sắt từ, và đồng thời với nó là

giảm nhiệt độ chuyển pha TC giữa hai trạng thái FM–AFM. Kịch bản này có thể
thỏa mãn cho trường hợp pha tạp lớn hơn, tuy nhiên khi đó sẽ cần xem xét đến sự
xuất hiện ion Fe2+ tồn tại trong trạng thái spin cao (d xy , d yz )3 d 1xz d 1z (d x  y )1 (S = 2) có
2

2

2

mô men từ 3,6 B (T = 10 K) và 3,1 B (T = 293 K), tương tác từ của ion này được
coi là phức tạp và không nhất thiết là tương tác sắt từ.
1.5. Tổng quan về chất lỏng nano (dung dịch nano)
Gần đây, chất lỏng nano (nanofluid) là hướng nghiên cứu được quan tâm
nhiều trên thế giới [17-20]. Chất lỏng nano được hiểu là môi trường đồng nhất
của các hạt nano phát tán trong dung dịch [21]. Người ta cũng đã phát hiện được
một chất lỏng nano bao gồm các hạt nano kết tụ dạng lỏng mà không có dung môi
[22]. Sự nở rộ các nghiên cứu trong lĩnh vực này trong thời gian vừa qua bị chi
phối mạnh bởi những hứa hẹn ứng dụng rất đa dạng của chất lỏng nano trong
công nghệ hiện đại.


14
Việc khuyếch tán các hạt nano trong dung dịch cũng làm thay đổi đáng kể
đến tính chất cơ-lý và nhiệt động học của chất lỏng nano. Trước tiên nó làm thay
đổi chiết suất, nhiệt độ sôi, nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt và độ quánh (nhớt). Hầu
hết các kết quả nghiên cứu gần đây về chất lỏng nano đều tập trung vào lĩnh vực
này, tuy rằng các khai thác chỉ mới dừng lại ở mức độ sơ khai trên một số hệ hạt
nano kim loại và oxid kim loại như Cu, Fe, CuO, Al2O3, Fe3O4 và Mn1-xZnxFe2O4.
Hầu hết các chất lỏng nano đều làm tăng đáng kể độ dẫn nhiệt, tuy nhiên mức độ
tăng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như kích thước hạt, nồng độ hạt, dung

môi, chất đệm, chất hoạt hoá bề mặt ... Để có thể ứng dụng trong thực tế, các chất
lỏng nano cần đáp ứng đòi hỏi về độ nhớt, độ độc hại, mầu sắc, từ tính, độ dẫn
điện và nhất là tính ăn mòn của chúng đối với các vật liệu khác nhau.
Chất lỏng nano thường có độc tố tương đối mạnh đối với các vi sinh vật.
Trong quá khứ người ta cũng đã biết đến tác dụng kháng khuẩn của Ag và CuO
hay ZnO, TiO2. Các hợp chất này cũng vẫn thường xuyên được dùng trong dược
phẩm và mỹ phẩm (thuốc chống tràm cho trẻ sơ sinh, thuốc mỡ kháng khuẩn bôi
ngoài, kem chống nắng ...). Hiện nay, vì nhu cầu sử dụng các chất lỏng nano trong
y học điều trị gia tăng nên việc khảo sát một cách có hệ thống tương thích sinh
học của nhiều hệ chất lỏng cũng trở nên cấp thiết hơn. Tuy vậy, các nghiên cứu
vẫn còn rất hạn chế. Nhìn chung độc tố của chất lỏng nano phụ thuộc vào khá
nhiều yếu tố trong đó có dung môi, thành phần vật liệu nano, kích thước hạt...
Người ta biết rằng các hạt có kích thước dưới 150nm có thể thẩm thấu qua mao
mạch của hệ thống mạch máu và các hạt cỡ 20-30nm thường bị lọc qua thận và
gây tác hại ở đó. Các hạt lớn hơn 200nm thì thường bị hệ thống miễn dịch phát
hiện và loại trừ. Do vậy để ứng dụng được trong y học điều trị thì các chất lỏng
nano cần chứa hạt có kích thước thích hợp, không có độc tố và có tính tương thích
sinh học cao.
Như vậy có thể nói, chất lỏng nano được ứng dụng cụ thể trong các lĩnh
vực sau:


15
- Công nghệ môi trường, công nghệ thực phẩm: xử lý bề mặt dựa trên tính kháng
khuẩn, độc tố cao của chất lỏng nano đối với nhiều loại nấm, mốc, vi khuẩn
- Công nghệ năng lượng: chất lỏng nano có hệ số dẫn nhiệt vượt trội hơn chất
lỏng thông thường nên có thể dùng làm chất làm mát trong công nghiệp ô-tô.
- Công nghệ điện tử hiện đại: các hệ vật liệu từ thấp chiều phát tán trong
dung dịch có thể dẫn tới các hệ multi-qubit và máy tính lượng tử NMR.
- Công nghệ y-sinh học: bio-sensor từ chất lỏng nano dựa trên các tương tác

quang-từ đặc thù của chúng với các môi trường hữu cơ, ADN, pathogen khác nhau.