Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu chế tạo dây nano conip

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ THU NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO CoNiP LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Hà Nội - Năm 2014 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ THU NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO CoNiP Chuyên ngành: Vật lí Nhiệt Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ TUẤN TÚ Hà Nội - Năm 2014 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tt nghip Nguyn Th Thu Lời cảm ơn! c s giúp đỡ, bảo ân tình thầy hƣớng dẫn TS Lê Tuấn Tú suốt trình tìm đọc tài liệu, thiết lập đề cƣơng, nhƣ phƣơng pháp nghiên cứu, đến luận văn em hồn thành, cho phép em đƣợc bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy Lê Tuấn Tú (Bộ mơn Vật lý Nhiệt), ngƣời tận tình giúp đỡ em suốt thời gian làm việc Có đƣợc luận văn nhờ dạy bảo, giúp đỡ, động viên mặt thầy giáo, cô giáo Bộ môn Vật lý Nhiệt trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội nhƣ Ban giám hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa Phòng Sau Đại học nhà trƣờng Bởi vậy, dịp này, cho phép em đƣợc ghi nhận mang ơn thầy cô giáo, Phòng, Ban trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình đào tạo Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi tới Sở Giáo dục & Đào tạo Hƣng Yên, Ban giám hiệu trƣờng THPT Trần Quang Khải, thầy giáo, cô giáo tổ Lý - Hóa Hội đồng sƣ phạm nhà trƣờng ngƣời thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp gần xa lịng biết ơn vơ hạn động viên, giúp đỡ thắp lên lửa nhiệt tình để em đạt đƣợc kết nhƣ ngày hôm Hà Nội, ngày 06 tháng 01 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƢƠNG - TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 1.1 Giới thiệu dây nano Error! Bookmark not defined 1.1.1 Các dây nano tạo mảng phân tán Error! Bookmark not defined 1.1.2 Các dây nano đoạn, nhiều đoạn nhiều lớp Error! Bookmark not defined 1.2 Tầm quan trọng dây nano từ tính Error! Bookmark not defined 1.2.1 Một số ứng dụng dây nano từ tính Error! Bookmark not defined 1.2.2 Tính chất từ dây nano từ tính Error! Bookmark not defined 1.3 Giới thiệu vật liệu từ cứng CoNiP Error! Bookmark not defined 1.4 Phƣơng pháp lắng đọng điện hóa Error! Bookmark not defined 1.4.1 Tế bào điện hóa Error! Bookmark not defined 1.4.2 Quá trình lắng đọng Error! Bookmark not defined CHƢƠNG - CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 2.1 Phƣơng pháp lắng đọng điện hóa Error! Bookmark not defined 2.2 Phƣơng pháp Vol-Ampe vòng (CV) Error! Bookmark not defined 2.3 Hiển vi điện tử quét (SEM) Error! Bookmark not defined 2.4 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Error! Bookmark not defined 2.5 Phổ tán sắc lƣợng tia X (Energy dispersive spectroscopy – EDS hay EDX ) Error! Bookmark not defined 2.6 Thiết bị từ kế mẫu rung (VSM) Error! Bookmark not defined CHƢƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Kết đo Vol-Ampe vòng (CV) Error! Bookmark not defined 3.2 Kết đo hình thái học bề mặt khn polycarbonate (PC) Error! Bookmark not defined 3.3 Kết hiển vi điện tử quét mẫu 35 3.4 Kết phân tích thành phần (EDS) Error! Bookmark not defined LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 3.5 Kết phân tích nhiễu xạ tia X Error! Bookmark not defined 3.6 Kết đo tính chất từ dây Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN .44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: (a) Dây nano Ni đƣợc tạo mảng có đƣờng kính 200nm; (b) Dây nano Co bị phân tán có đƣờng kính khoảng 70nm .4 Hình 1.2: (a) Dây nano Ni đoạn (b) Dây nano Ni-Au hai đoạn (c) Dây nano nhiều lớp Co - Cu Error! Bookmark not defined Hình 1.3: Sơ đồ phân tách protein His đƣợc đánh dấu từ protein chƣa đƣợc đánh dấu (a) (b) phân tách kháng thể poly–His từ kháng thể khác Error! Bookmark not defined Hình 1.4: (a) Sự tƣơng tự mã vạch tiêu chuẩn đoạn dây nano kim loại đƣợc mã hóa (b) Sơ đồ xét nghiệm miễn dịch tầng trung gian đƣợc thực dây nano Error! Bookmark not defined Hình 1.5: Chức hóa dây nano Au - Ni Error! Bookmark not defined Hình 1.6: (a) Mũi MFM sử dụng dây nano Co 30nm tự lắp ráp (b) Các đômen từ mẫu micro NiFe (các mặt bên 400nm 600nm) đƣợc phát cách sử dụng mũi dây Co (a) Hình 1.7: Hình ảnh (a) quang học, (b)SEM dây nano nhiều đoạn Ag/ Au có đƣờng kính khoảng 550 nm Au đoạn Ag dài 60, 110, 170, 240nm (từ dƣới lên trên) Error! Bookmark not defined Hình 1.8: (a) Ghi từ song song; (b) Ghi từ vuông góc Error! Bookmark not defined Hình1.9: Những chu trình từ trễ mảng dây nano Ni Error! Bookmark not defined Hình1.10: Sự biến đổi lực kháng từ tỉ số vng góc Mr vào độ pH Error! Ms Bookmark not defined Hình1.11: a Tế bào điện hóa điển hình b Điện cực đƣợc lập Error! Bookmark not defined Hình1.12: Điện cực làm việc Error! Bookmark not defined Hình1.13: Điện cực chuẩn khan Error! Bookmark not defined LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu Hình 2.1: Mơ tả q trình lắng đọng điện hóa Error! Bookmark not defined Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm lắng đọng điện hóa chế tạo dây nano Error! Bookmark not defined Hình 2.3: Mơ hình tổng quan thí nghiệm CV Error! Bookmark not defined Hình 2.4(a): Kính hiển vi điện tử qt Error! Bookmark not defined Hình 2.4(b): Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét Error! Bookmark not defined Hình 2.5: Hiện tƣợng nhiễu xạ tinh thể Error! Bookmark not defined Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo hệ đo nhiễu xạ tia X Error! Bookmark not defined Hình 2.7: Hệ đo nhiễu xạ tia X (XRD) Error! Bookmark not defined Hình 2.8: Khi chùm điện tử tới (1) đập vào mẫu (2), từ mặt mẫu phát điện tử tán xạ ngƣợc (3), điện tử thứ cấp (4) xạ tia X (5) Error! Bookmark not defined Hình 2.9:(a) Thiết bị VSM DMS Model 880 Error! Bookmark not defined Hình 2.9:(b) Mơ hình từ kế mẫu rung Error! Bookmark not defined Hình 3.1: Kết đo CV dung dịch CoNi CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 3.2: Kết đo CV dung dịch CoNiP với giá trị pH khác Error! Bookmark not defined Hình 3.3: Ảnh SEM khn PC với kích thƣớc lỗ 100nm Error! Bookmark not defined Hình 3.4: Ảnh SEM dây nano CoNiP đƣợc lắng đọng pH = 5,5 thời gian 20 phút Error! Bookmark not defined Hình 3.5: Ảnh EDS dây nano CoNiP 36 Hình 3.6: Ảnh EDS đế thủy tinh Error! Bookmark not defined Hình 3.7: Sự phụ thuộc thành phần Co, Ni P vào độ pH .37 Hình 3.8: Giản đồ nhiễu xạ tia X Error! Bookmark not defined Hình 3.9: Kết đo VSM với từ trƣờng đặt song song với dây (■) vuông góc dây (●) với giá trị pH khác Error! Bookmark not defined Hình 3.10: Sự phụ thuộc lực kháng từ vào độ pH Error! Bookmark not defined Hình 3.11: Tỉ số Mr/Ms đƣờng cong từ trễ có từ trƣờng song song với trục dây Error! Bookmark not defined LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu MỞ ĐẦU Năm 1959 giáo sƣ Richard Feynman (viện kĩ thuật Massatchusets - MIT) đề thuyết táo bạo: “Thay phân chia nhỏ vật chất, không từ vô nhỏ?” Mƣời năm sau, sinh viên Eric Drexler đƣa thuật ngữ Nanotechnologie Năm 1985, hai nhà nghiên cứu Gerd Bining (Đức) Heinrich Rohrer (Thụy Sĩ) tạo kính hiển vi có khả nhìn vật chất nhỏ 1/25 kích thƣớc phân tử Một năm sau, họ đoạt giải Nobel Năm 1990, nhà nghiên cứu hãng IBM Don Eigler đạt đƣợc thành công từ kỹ thuật nano vẽ lại đƣợc biểu tƣợng nhiều công ty dạng vật chất siêu nhỏ Từ đó, nano xem nhƣ đƣợc cơng chúng biết đến Trong tiếng Hy Lạp, “nano” nghĩa “nhỏ xíu” đƣờng kính sợi tóc ngƣời lớn 80.000 lần so với nano Theo nguyên tắc chung, công nghệ nano nằm vùng vật chất từ 0,1 – 100 nm (1nm=1 phần triệu mm) Những tính chất vật chất lĩnh vực cịn đƣợc quan sát khảo sát quy mô vĩ mô vi mô đƣợc ứng dụng để phát triển nguyên liệu, dụng cụ với chức tính Cho đến nay, nhiều ứng dụng công nghệ nano đƣợc tiến hành nhiều lĩnh vực ngờ, ý tƣởng lạ hình thành khắp công ty lớn, viện nghiên cứu giới Chẳng hạn, phân tử polyme LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu siêu nhỏ siêu bền, đƣợc dùng để chế tạo ván trƣợt tuyết, giúp trƣợt dễ Quần áo vận động viên hay nhà thám hiểm đƣợc dệt từ loại sợi nano siêu kín siêu mỏng, chống chọi tốt với lạnh khắc nghiệt vùng cực hay đỉnh Everest Một bóng tennis đƣợc chế tạo từ kỹ thuật nano có sức chịu đựng gấp đơi so với bóng Hãng IBM tạo phân tử nano có hai tính chất: vừa kim loại vừa mang tính bán dẫn Những phân tử tạo hệ máy tính cực khoẻ bền Các sản phẩm công nghệ nano đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh vực nhƣ cơng nghiệp hóa học, nông nghiệp, điện tử môi trƣờng Hiện nay, công nghệ nano mối quan tâm hàng đầu phủ nƣớc Việt Nam nghiên cứu, chế tạo vật liệu có cấu trúc nano nhằm hƣớng tới ứng dụng Một số trung tâm mạnh nƣớc triển khai nghiên cứu vật liệu có cấu trúc nano nhƣ Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, Viện Khoa học vật liệu, Đại học Bách Khoa Hà Nội… Tại môn Vật lý Nhiệt độ thấp thuộc trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, nhóm nghiên cứu chế tạo dây có kích thƣớc nano đƣợc hình thành tiến hành chƣơng trình nghiên cứu, nội dung chủ yếu chế tạo dây nano từ tính phƣơng pháp lắng đọng điện hoá Phƣơng pháp lắng đọng điện hố có ƣu việt phƣơng pháp khác chỗ khơng địi hỏi thiết bị đắt tiền, nhiệt độ cao, chân không cao Chế tạo dây nano có tốc độ phát triển nhanh, phƣơng pháp khơng tốn thời gian Để tìm hiểu phƣơng pháp lắng đọng điện hóa số tính chất dây nano từ tính, thí nghiệm ban đầu việc chế tạo dây CoNiP có kích thứớc nano đƣợc tiến hành Chính nhiệm vụ luận văn là: “Nghiên cứu chế tạo dây nano CoNiP” Nội dung luận văn đƣợc trình bày nhƣ sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm Chương 3: Kết thảo luận LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu Hình 2.9:(b) Mơ hình từ kế mẫu rung Dƣới tác dụng từ trƣờng đƣợc tạo từ nam châm điện, mẫu xuất mômen từ M Do mẫu đƣợc rung nên từ thông (gây M) qua cuộn dây đo (pick-up) Ta có: V = - N(dΦ/dt) = - NA(dB/dt) = - µoNAd(H+M)/dt = - µoNAdM/dt Trong đó: A tiết diện tổng cuộn dây N số vòng dây cuộn dây pick – up Tín hiệu V thu nhận đƣợc sau qua biến điệu từ thích hợp cho phép ta đo đƣợc giá trị M cần biết 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu CHƢƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết đo Vol-Ampe vòng (CV) Trong thiết bị đo Vol – ampe vòng (CV), có sử dụng điện cực bao gồm: điện cực đếm Pt, điện cực làm việc Au điện cực so sánh Ag/AgCl Kết phân tích điện dung dịch chất điện phân bao gồm 50 ml nƣớc, 0,7 M NaCl, 0,4M H3BO3, 0,206 M CoCl2.6H2O 0,2 M NiCl2 6H2O nhƣ hình 3.1(a) (a) (CoNi) (b) (CoNiP) b a Current (mA) -2 -4 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 E/V Hình 3.1: Kết đo CV dung dịch CoNi CoNiP Đƣờng đặc trƣng Vol - Ampe đƣợc tạo trình oxy hóa khử, dải điện áp từ -1.5 V đến V Thành phần lắng đọng CoNi bắt đầu xuất từ khoảng -0,5 V mở rộng tới -1,0 V Tại khơng có sụt giảm đỉnh cách rõ rệt Quá trình đƣợc mô tả chuỗi phản ứng sau : Co + H2O + e- = Co – H(ads) + OH- (a) Co – H(ads) + Co – H(ads) = 2Co + H2 (b) Ni + H2O + e- = Ni– H(ads) + OH- (c) Co – H(ads) + Ni – H(ads) = Co + Ni + H2 (d) 41 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu Kết có mặt lƣợng nhỏ kim loại Co - phƣơng trình (a) Niken - phƣơng trình (c) cần thiết để tạo hấp thụ phƣơng trình (b) (d) Trên thực tế xác định vai trò gián tiếp Niken Coban vào q trình ion hóa hiđrơ Trong q trình lắng đọng có yếu tố quan trọng chuỗi phản ứng hố học phản ứng phát sinh Hiđrơ Hình 3.1(b) minh họa kết phân tích điện cho dung dịch bao gồm 50 ml nƣớc , 0,7 M NaCl, 0,4M H3BO3 , 0,206 M CoCl2.6H2O , 0.2 M NiCl2 6H2O 0,15 M NaH2PO2 Bằng việc so sánh kết phân tích điện với kết phân tích hệ Co-Ni , ta thấy cấu trúc dây nano CoNiP bắt đầu hình thành -0,5 V Tuy nhiên Coban Niken đƣợc lắng đọng làm giảm ion Co2+ , Ni2+ Photpho chuyển từ H2PO2- sang P Q trình đƣợc mơ tả phƣơng trình sau : H2PO2- + 2H+ + + e- = P + 2H2O Khi nguyên tố P hợp với hỗn hợp, làm thay đổi tính chất động học thành phần lắng đọng Co-Ni Hình 3.2 minh họa kết phân tích điện cho dung dịch bao gồm 50 ml nƣớc , 0,7 M NaCl, 0,4M H3BO3 , 0,206 M CoCl2.6H2O , 0.2 M NiCl2 6H2O 0,15 M NaH2PO2 thay đổi giá trị pH khác dung dịch: pH = 3,5; pH = 4,5; pH = 5,5; pH = 6, với làm việc khoảng -1,5 V đến V (a) (b) (c) (d) (pH=3.5) (pH=4.5) (pH=5.5) (pH=6.5) c a b Dòng (mA) d -2 -4 -6 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 E/V Hình 3.2: Kết đo CV dung dịch CoNiP với giá trị pH khác Kết cho thấy thành phần lắng đọng CoNiP bắt đầu xuất từ -0,45V mở rộng tới -1,2V 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 3.2 Kết đo hình thái học bề mặt khn polycarbonate (PC) Để xác định kích thƣớc lỗ nhỏ khuôn PC, ta tiến hành đo SEM Kết thu đƣợc nhƣ hình 3.3: Hình 3.3: Ảnh SEM khn PC với kích thước lỗ 100nm Kết thu đƣợc từ ảnh SEM (hình 3.1) cho thấy đƣờng kính lỗ khn khoảng 100 nm 3.3 Kết hiển vi điện tử quét mẫu Mẫu có độ pH = 5,5 sau lắng đọng 20 phút nhiệt độ phòng đƣợc loại bỏ lớp khuôn polycarbonate dung dịch chloroform mang chụp SEM, kết thu đƣợc nhƣ hình 3.4, với chiều dài dây khoảng µm đƣờng kính dây khoảng 100 nm tƣơng ứng với đƣờng kính lỗ khuôn Từ kết ta thấy dây nano đƣợc tạo Ta nói chế tạo đƣợc dây nano CoNiP phƣơng pháp lắng đọng điện hóa 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu Hình 3.4: Ảnh SEM dây nano CoNiP lắng đọng pH = 5,5 thời gian 20 phút 3.4 Kết phân tích thành phần (EDS) Sử dụng mẫu chế tạo với pH = 5,5 làm khuôn cách rửa dung dịch chloroform Tiếp tục phủ dây CoNiP đế thủy tinh đem đo EDS ta thấy mẫu có Co, Ni, P Hình 3.5: Ảnh EDS dây nano CoNiP 44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu Hình 3.6: Ảnh EDS đế thủy tinh Kết thu đƣợc nhƣ hình 3.5, từ ảnh EDS dây nano CoNiP ta thấy thành phần Co, Ni, P ta cịn thấy có nguyên tố khác nhƣ Si, Ca, Mg, Na… Nguyên nhân tồn nguyên tố khác thành phần EDS mẫu thành phần đế thủy tinh (hình 3.6) ảnh hƣởng đám polyme tồn bám vào dây Hình 3.7 cho thấy phụ thuộc thành phần lắng đọng vào giá trị pH việc chế tạo dây nano CoNiP Theo kết EDS, thành phần lắng đọng Co giảm từ 84,19% đến 67,34% , thành phần Ni tăng từ 9,83% đến 23%, thành phần P tăng từ 5,98% đến 13,7% giá trị pH tăng từ 2,0 đến 6,5 So với báo công bố kết tƣơng đối phù hp [13] 100 Co Ni P Thành phần (%)) 80 60 40 20 pH Hình 3.7: Sự phụ thuộc thành phần Co, Ni P vào độ pH 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 3.5 Kết phân tích nhiễu xạ tia X Cấu trúc tinh thể mẫu đƣợc kiểm tra qua phép đo XRD Giản đồ nhiễu xạ tia X dây CoNiP đƣợc thể hình 3.8 Hình 3.8: Giản đồ nhiễu xạ tia X Trên hình 3.8 trình bầy giản đồ nhiễu xạ tia dây CoNiP lắng đọng giá trị pH khác Sự khác cấu trúc tinh thể đƣợc quan sát thấy mẫu, cấu trúc tinh thể dây nano CoNiP phụ thuộc nhiều vào độ pH dung dịch điện phân Tất dây CoNiP có cấu trúc lục giác xếp chặt hàm lƣợng chất CoNiP có cấu trúc lục giác xếp chặt tăng độ pH tăng Trên giản đồ tia X xuất đỉnh nhiễu xạ 390; 41,90 44,90 Đỉnh nhiễu xạ 39o thể mẫu cịn tồn Ni NiP có NaH2PO2 dung dịch, đỉnh nhiễu xạ 41,90 44,90 tƣơng ứng với họ mặt phẳng mạng (100) (002) mạng tinh thể lục giác (hexagonal) dây CoNiP Trong mặt phẳng mạng (002) có cƣờng độ nhiễu xạ lớn Cƣờng độ đỉnh nhiễu xạ tƣơng ứng với mặt phẳng mạng (002) tăng pH > 3,5 Khi giá trị pH dung dịch tăng từ 4,5 đến 6,5, dây nano CoNiP có đỉnh nhiễu xạ (002) lớn, xuất thêm đỉnh (100) pha NiP hay Ni Điều chứng tỏ xuất tăng cƣờng độ đỉnh nhiễu xạ mặt phẳng 46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu mạng (002) (100) điều chỉnh giá trị pH dung dịch điện phân với hàm lƣợng P Từ giản đồ tia X, ta tính tốn đƣợc số mạng tinh thể dây, CoNiP có cấu trúc lục giác (a = b ≠ c) nên: h +hk+k l2 ( )+ = a2 c d hkl Áp dụng công thức nhiễu xạ Bargg cho đỉnh (100) (002), ta tính đƣợc số mạng tinh thể dây CoNiP: a=b= 3λ 3sinθ100 c= λ sinθ 002 λ = 1,5406A0 bƣớc sóng tia X Ta thu đƣợc kết nhƣ sau: a = b = 2,4876A0 c = 4,0343A0 3.6 Kết đo tính chất từ dây Sau chế tạo dây nano CoNiP khn PC, tơi cắt mẫu với kích thƣớc (1cm x 1cm) gắn vào đế thuỷ tinh sử dụng để đo tính chất từ từ kế mẫu rung (VSM), kết thu đƣợc : 1.0 Tõ tr-êng song song Tõ tr-êng vu«ng gãc M/Ms 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -10000 -5000 5000 10000 H (Oe) pH = 2,0 47 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp 1.0 Nguyễn Thị Thu Tõ tr-êng song song Tõ tr-êng vu«ng gãc M/Ms 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -10000 -5000 5000 10000 5000 10000 H (Oe) pH = 2,5 1.0 Tõ tr-êng song song Tõ tr-êng vu«ng gãc M/Ms 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -10000 -5000 H (Oe) pH = 3,5 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 1.0 Tõ tr-êng song song Tõ tr-êng vu«ng gãc M/Ms 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -10000 -5000 5000 10000 H (Oe) pH = 4,5 1.0 H song song víi dây H vuông góc với dây M/MS 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -10000 -5000 5000 10000 Tõ tr-êng H (Oe) pH = 5,5 49 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 1.0 Tõ tr-êng song song Tõ tr-êng vu«ng gãc M/Ms 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -10000 -5000 5000 10000 H (Oe) pH = 6,5 Hình 3.9 Kết đo VSM với từ trường đặt song song với dây (■) vuông góc dây (●) với giá trị pH khác Hình 3.9 cho ta đƣờng từ trễ dây nano với giá trị pH khác nhau: pH = 2,0; pH = 2,5, pH = 3,5; pH = 4,5; pH = 5,5; pH=6,5; từ trƣờng đặt song song vng góc trục dây Kết ta thấy dây nano có dị hƣớng đơn trục cao, kết đo đám dây nano Đối với dây nano hình trụ trịn, dị hƣớng hình dạng trội so với dị hƣớng từ khác kéo theo xu hƣớng xếp thẳng hàng moment từ dọc theo trục dây Để đánh giá ảnh hƣởng độ pH lên tính chất từ mẫu, ta xét lực kháng từ Từ hình 3.10 cho thấy, giá trị pH< 2,5, lực kháng từ Hc nhỏ nhất, từ giá trị pH > 3,5 lực kháng từ Hc tăng đạt giá trị lớn (Hc = 2295 Oe ) pH=5,5 Sự tăng lên lực kháng từ theo pH đƣợc giải thích xuất tăng cƣờng hàm lƣợng Phốt mẫu Độ kháng từ lớn 2295 Oe với hàm lƣợng Phốt cỡ 22.3% Đặc biệt ta cịn quan sát thấy chuyển pha từ từ mềm sang từ cứng với tăng độ pH Điều giải thích hàm lƣợng CoNiP nhỏ với độ pH < 2,5 hàm lƣợng Phốt khoảng 6%, lúc mẫu chủ yếu Co Ni 50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 2500 Tõ tr-êng song song Tõ tr-êng vu«ng gãc 2000 Hc(Oe) 1500 1000 500 pH Hình 3.10: Sự phụ thuộc lực kháng từ vào độ pH Để đánh giá tính dị hƣớng đơn trục dây, ta khảo sát tỉ số Mr/Ms đƣờng cong từ trễ với trƣờng hợp từ trƣờng song song với trục dây Hình 3.11: Tỉ số Mr/Ms đường cong từ trễ có từ trường song song với trục dây Từ hình 3.11 ta thấy tỉ số Mr/Ms tăng gần nhƣ tuyến tính từ 0,13 pH = 2, đạt giá trị cực đại 0,55 pH = 5,5 giảm pH = 6,5 Điều cho thấy tính dị hƣớng từ tính từ cứng đƣợc thể rõ tăng giá trị pH 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu KẾT LUẬN Trong q trình thực luận văn, tơi thu đƣợc kết nhƣ sau: • Tìm hiểu tổng quan dây nano từ tính, số đặc điểm dây nano từ tính, đặc biệt dây nano CoNiP • Tìm hiểu số ứng dụng dây nano từ tính phƣơng pháp thực nghiệm • Kết đo vol - ampe vịng (CV) cho thấy kết tủa CoNiP bắt đầu đƣợc hình thành từ -0,45V mở rộng tới -1,2V • Chế tạo thành công dây nano CoNiP phƣơng pháp lắng đọng điện hóa với kích thƣớc 100 nm chiều di l 3àm ã Kt qu o ng t tr thu đƣợc chao thấy đặc tính từ dây CoNiP có tính di hƣớng mạnh theo trục dây giá trị lực kháng từ đạt đƣợc lớn 2295 Oe pH=5,5 • Cấu trúc tinh thể dây nano CoNiP phụ thuộc vào độ pH dung dich điện phân với hƣớng tinh thể hcp (002 • Tăng thành phần P từ 5,21% đến 13,7% có chuyển pha đặc tính từ từ mềm sang cứng với thay đổi giá trị pH từ 2,5 đến 5,5 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt : [1] Nguyễn Thị Thu Hồn (2011) Tìm hiểu tính chất từ dây nano từ tính, khóa luận tốt nghiệp, trƣờng đại học Khoa học tự nhiên, Đại học QGHN [2] Vũ Thị Thanh (2012), Nghiên cứu chế tạo dây nano CoPtP phương pháp điện hố, khóa luận tốt nghiệp, trƣờng đại học Khoa học tự nhiên, Đại học QGHN [3] Thái Thị Hằng (2011) Tìm hiểu phương pháp chế tạo màng xốp có lỗ kích thước nano dùng làm khn cho dây nano, khóa luận tốt nghiệp, trƣờng đại học Khoa học tự nhiên, Đại học QGHN Tiếng Anh : [4] D.H., Tanase, M., Hultgren, A., Bauer, L.A., Chen, C.S and Meyer, G.J (2003), “Biological applications of multifunctional magnetic nanowires”, Journal of Applied Physics, 93(10), 7275–80 [5] Maurice, J.L., Imhoff, D., Etienne, P., Durand, O., Dubois, S., Piraux, L., George, J.M., Galtier, P and Fert, A (1998),“Microstructure of magnetic metallic superlattices grown by electrodeposition in membrane nanopores”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 184, 1–18 [6] Hurst, M.J., Payne, E.K., Qin, L and Mirkin, C.A (2006), “Multisegmented one- dimensional nanorods prepared by hard-template synthetic methods”, Angewandte Chemie, International Edition, 45, 2672–92 [7] Lee, K.B., Park, S and Mirkin, C.A (2004), “Multicomponent magnetic Nanorods for biomolecular separations”, Angewandte Chemie, International Edition, 43, 3048–50 [8] Sun, L., Hao, Y., Chien, C.L and Searson, P.C (2005), “Tuning the properties of magnetic nanowires”, IBM Journal of Research and Development, 49(1), 79–102 [9] Salem, A.K., Searson, P.C and Leong, K.W (2003) Multifunctional nanorods for gene delivery, Nature Materials, 2, 668 – 71 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu [10] Sun, L., Hao, Y., Chien, C.L and Searson, P.C (2005), “Tuning the properties of magnetic nanowires”, IBM Journal of Research and Development , 49(1), 79–102 [11] S Iwasaki, Y Nakamura, IEEE Trans Magn MAG-13 (1977) 1272 [12] Maurice, J.L., Imhoff, D., Etienne, P., Durand, O., Dubois, S., Piraux, L., George, J.M., Galtier, P and Fert, A (1998) Microstructure of magnetic Metallic superlattices grown by electrodeposition in membrane nanopores, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 184, 1–18 [13] N Fenineche, A.M Chaze, C Coddet, Surf Coat Technol 88 (1996) 264 [14] E.L Nicholson, M.R Khan, J Electrochem Soc 133 (11) (1986) 2342 [15] Tok, J.B.H., Chuang, F.Y.S., Kao, M.C., Rose, K.A., Pannu, S.S., Sha, M.Y., striped Chakarova, G., Penn, S.G and Dougherty, G.M (2006) Metalli nanowires as multiplexed immunoassay platforms for pathogen detection, Angewandte Chemie, International Edition, 45, 6900–4 [16] T Homma, Y Kita, T Osaka, J Electrochem Soc 147 (1) (2000) 160 [17] T Homma, J Shiokawa, Y Sezai, T Osaka, Proc Electrochem Soc PV9- 18 (1996) 181 [18] T Homma, K Inoue, H Asai, K Ohrui, T Osaka, IEEE Trans.Magn 27 (6) (19 91) 4909 [19] Y Nakamura, J Magn Magn Mater 200 (1999) 634 54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, nhóm nghiên cứu chế tạo dây có kích thƣớc nano đƣợc hình thành tiến hành chƣơng trình nghiên cứu, nội dung chủ yếu chế tạo dây nano từ tính phƣơng pháp lắng đọng... nghiệm ban đầu việc chế tạo dây CoNiP có kích thứớc nano đƣợc tiến hành Chính nhiệm vụ luận văn là: ? ?Nghiên cứu chế tạo dây nano CoNiP? ?? Nội dung luận văn đƣợc trình bày nhƣ sau: Chương 1: Tổng quan... điện hóa để lắng đọng CoNiP theo sơ đồ thí nghiệm hình 2.2 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm lắng đọng điện hóa chế tạo dây nano Các mẫu dây nano CoNiP đƣợc chế tạo nghiên cứu với bƣớc nhƣ sau: