NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT TRONG NANO TINH THỂ La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3

TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 22 - 2022 ISSN 2354-1482 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT TRONG NANO TINH THỂ La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 Nguyễn Thị Ngọc1 Nguyễn Thị Thảo1 Phạm Thị Bích1 TĨM TẮT Vật liệu La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 với tinh thể cỡ nm tổng hợp phương pháp sol-gel Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước nano tinh thể pH, tốc độ thủy phân ngưng tụ, nhiệt độ thời gian nung… nghiên cứu Nano tinh thể chế tạo có cấu trúc đơn pha orthorhombic, thuộc hệ trực giao xác định phương pháp nhiễu xạ tia X Tính chất từ hệ nano tinh thể nghiên cứu Nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ cho thấy TC=252.7K Giá trị từ nhiệt thu ~7,2J/kgK từ trường 6T Từ khóa: Phương pháp sol- gel, nano tinh thể, manganites Giới thiệu tổng cation kim loại dùng lớn Perovskite manganite vật liệu 3,2 Dung dịch tạo Sol trộn phản sắt từ điện mơi có cơng thức cấu hai cốc: 1/2 lượng Axit Citric trúc AMnO3 Khi thay đổi nồng độ pha PdCl2 khuấy 30 phút, cốc thứ tạp điều kiện nhiệt độ, từ hai: 1/2 lượng axit với Mn(NO3) khuấy trường khác nhau, tính chất điện từ 30 phút tiếp tục cho La(NO3)3 perovskite A1-xA’xMnO3 biến đổi đến Ca(NO3)2 , khuấy sau tiếng Trộn mạnh từ phản sắt từ sắt từ, từ hai cốc vào ta dung dịch tạo Sol, điện mơi kim loại Do có siêu âm dung dịch phút biểu vật lý phong phú máy siêu âm làm Sau khuấy tương quan mạnh cấu trúc tinh thể, máy khuấy từ tiếp 30 phút, dùng cấu trúc điện tử, tính chất từ tính dung dịch NH3 điều chỉnh độ pH chất dẫn nên vật liệu thu hút (B) ổn định 3- quan tâm nghiên cứu lý thuyết Sol hình thành trình thực nghiệm giới khuấy trộn dung dịch gia Việt Nam [1-8] Nano tinh thể nhiệt nhiệt độ 65oC - 75oC Quá trình La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 có giảm bớt dung mơi sol kèm tính chất vật lý đặc trưng họ ngưng tụ phức giúp gel hình vật liệu perovskite có pha tạp Pd thành nhiệt độ Sau gel tính chất tới hạn chuyển pha sắt sấy khơ 80oC để hình thành xerogel, từ - thuận từ, hiệu ứng từ nhiệt lớn bột mẫu nung sơ 5500C Thực nghiệm nung lại nhiệt độ 9800C với Dung dịch muối La(NO3)2, thời gian lưu nhiệt độ cao tương ứng Ca(NO3)2, Mn(NO3)2 PdCl2 pha từ giờ; khối mẫu ép viên từ hóa chất tinh khiết phân tích tạo mẫu bột nung nhiệt độ phức với axit citric C6H8O6 có nồng độ 10500C với thời gian lưu Các 1M Tỷ lệ mol tác nhân tạo phức so với mẫu nung môi trường Trường Đại học Hồng Đức Email: nguyenthingoctn@hdu.edu.vn 121 TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 22 - 2022 ISSN 2354-1482 phụ thuộc từ độ theo từ trường ngồi hạt có cấu trúc lõi-vỏ xác định hệ đo PPMS-6000 Kết thảo luận Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét mẫu khối La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 lưu nung 10500C oxy không khí làm nguội tự nhiên lị nung Cấu trúc tinh thể lõi vỏ xác định nhiễu xạ tia X máy D5005-SIEMENS nhiệt độ phóng với xạ CuKα Hình thái cấu tạo hạt chế tạo khảo sát kính hiển vi điện tử quét Hitachi S-4800 Sự Hình 1: Mẫu La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 -10500C-4h Hình 2: Giản đồ nhiễu xạ tia X của: hệ mẫu khối La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 nhiệt độ nung 10500C thời gian lưu nhiệt Hình kết nhiễu xạ tia X mẫu La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 Kết cho thấy tinh thể có cấu trúc orthorhombic Mẫu chế tạo hồn tồn đơn pha có độ tinh khiết cao Điều cho phép kết luận: với nhiệt độ nung 9800C 10500C, Pd gần tham gia vào cầu trúc tinh thể LCMPO Các phép đo từ thực hệ mẫu 122 TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 22 - 2022 bột La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 nung nhiệt độ 9800C lưu 3h Phép đo đường cong từ nhiệt hệ mẫu thực hai chế độ làm lạnh khơng có từ trường (ZFC) làm lạnh có từ trường (FC) Đường cong từ nhiệt hình cho thấy ISSN 2354-1482 tách biệt rõ rệt hai đường cong ZFC FC vùng nhiệt độ thấp, vùng nhiệt độ cao hai đường gần trùng nhau, dấu hiệu quan trọng tượng spin-glass vật liệu [4-5] Hình 3: Sự phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ mẫu bột La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 đo theo chế độ làm lạnh từ trường, H=100 Oe (FC) không từ trường, H=0 (ZFC) Hình 4: Sự thay đổi entropy theo nhiệt độ mẫu La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 từ trường khác 123 TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 22 - 2022 Nhiệt độ Curie xác định mẫu sau: Kết đo từ độ mẫu bột La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 cho thấy đường cong giảm nhiệt độ 260K Nhiệt độ chuyển pha sắt từ thuận từ xác định nhờ vào phép đạo hàm đường M(T) theo nhiệt độ cho thấy TC=252,7K Tuy nhiên nhiệt độ lấy mang tính chất tương đối dựa đường đạo hàm M(T) theo T, nghĩa giá trị xác định điểm mà độ dốc đường cong M(T) lớn Mẫu thể chuyển pha bậc với độ rộng chuyển pha tương đối lớn Đây đặc thù mẫu chế tạo phương pháp solgel Độ rộng chuyển pha khác biệt lớn chế độ đo làm lạnh từ trường làm lạnh có từ trường vùng nhiệt độ chuyển pha phản ánh bất đồng hố học mà thể bất đồng từ hay nói hệ phân pha vật liệu Hiệu ứng từ nhiệt xem xét từ số liệu thu đường đo từ độ phụ thuộc từ trường nhiệt độ khác hình Các đường thể hiệu ứng xác định từ từ trường 0,5T đến 6T cho thấy từ trường cao tính cực đại MCE dịch phía nhiệt cao Ở vùng từ trường thấp, MCE có xu hướng dịch chuyển nhiệt độ chuyển pha trong vùng từ trường cao, nhiệt độ chuyển pha có xu hướng dịch lên nhiệt độ cuối trình chuyển pha Giá trị từ nhiệt lớn thu từ trường 6T ~ 7,2J/KgK Giá trị ISSN 2354-1482 không lớn nằm gần với nhiệt độ phịng Một điều thấy rõ gần vùng nhiệt độ chuyển pha, hiệu ứng từ nhiệt mở rộng Hiệu ứng từ nhiệt giảm nhanh nhiệt độ tăng cao so với nhiệt độ chuyển pha Trong vùng nhiệt độ thấp, nhiệt độ chuyển pha giá trị từ nhiệt giảm chậm Điều dễ dàng hiểu vùng nhiệt độ cao, vật liệu trạng thái thuận từ vùng nhiệt độ thấp nhiệt độ chuyển pha, vật liệu trạng thái sắt từ [6] Sự phân pha vật liệu ảnh hưởng đến độ lớn hiệu ứng có lợi nhiệt độ chuyển pha hiệu ứng từ trở khổng lồ hiệu ứng từ nhiệt Không hiệu ứng từ trở, phân pha có vai trị quan trọng vùng nhiệt độ từ trường thấp Nó làm tăng cường hiệu ứng từ trở đặc biệt vùng nhiệt độ xa nhiệt độ chuyển pha TC Tuy nhiên, hiệu ứng từ nhiệt lại theo chế khác vùng nhiệt độ thấp xa TC hiệu ứng từ nhiệt không tăng cường Kết luận Trên số kết nghiên cứu cấu trúc hệ La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 số điểm nhiệt độ thời gian nung thiêu kết khác Các tính chất từ nhiệt mẫu nghiên cứu Tồn tượng spin- glass hệ vật liệu La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 nhiệt độ chuyển pha sắt từ – thuận từ TC Kết cho thấy có mặt Pd vật liệu làm giảm nhiệt độ chuyển pha giá trị từ nhiệt nhiệt độ 124 TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 22 - 2022 chuyển pha sắt từ thuận từ Tuy nhiên vùng nhiệt độ có hiệu ứng cực đại ISSN 2354-1482 mở rộng vùng nhiệt độ thấp nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ Lời cảm ơn: Nghiên cứu tài trợ kinh phí Đề tài NCKH cấp sở Trường Đại học Hồng Đức, mã số ĐT- 2020-17 TÀI LIỆU THAM KHẢO H Shen, H Wang, J Liu, D Xing, F Cao, F Qin, Y Liu, J Sun (2014), J Alloys Compd 603, pp 167-171 R.S Freitas, C Haetinger, P Pureur, J.A Alonso, L Ghivelder (2001), J Magn Magn Mater 226–230 569 C.S Hong, W.S Kim, N.H Hur (2001), Phys Rev B 63- 092504 Nguyễn Viết Hoằng (2017), Chế tạo khảo sát cấu trúc, tính chất điện - từ vật liệu tổ hợp BaTiO3/manganite La1-xSrxMnO3, Luận văn Thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Mỹ Đức (2020), Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt số perovsskite manganite dây từ hợp kim chứa Gd, Luận án Tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Le Viet Bau, Nguyen Van Khiem, Nguyen Xuan Phuc, Le Van Hong and Dao, Nguyen Hoai Nam (2009), “Magnetoresistance and magnetocaloric properties of La0.7Sr0.3Co0.95Mn0.05O3 compound”, Journal of Physics: Conference Series 187, pp 012073-012077 Nguyen Chau, Pham Quang Niem, Hoang Nam Nhat, Nguyen Hoang Luong, Nguyen Duc Tho (2003)., Physica B 327, pp 214–217 Duong Thi Hong Gam, Nguyen Hoang Hai, Le Van Vu, Nguyen Hoang Luong and Nguyen Chau (2009), Journal of Physics: Conference Series 187, 012067 RESEARCH ON FABRICATION AND MAGNETOCALORIC EFFECT IN NANOCRYSTALLINE La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 ABSTRACT The material of La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 with nanometer-sized crystals was synthesized by the sol-gel method The factors that affected on the crystal- size such as pH, the rate of hydrolysis and condensendness, calcination temperatures and calcination time have been studied The crystal structure was orthorhombic single phase, belong to the orthogonal system, and was determined by XRD method The magnetic properties of the nano-crystal have been studied The transition temperature of ferromagnetic - paramagnetic shows TC = 252.7K The magnetocaloric value is ~7.2J/kg.K in the applied field of 6T Keywords: Sol- gel method, nanocrystalline, manganites (Received: 31/1/2021, Revised: 26/4/2021, Accepted for publication: 1/11/2021) 125 ... 012073-012077 Nguyen Chau, Pham Quang Niem, Hoang Nam Nhat, Nguyen Hoang Luong, Nguyen Duc Tho (2003)., Physica B 327, pp 214–217 Duong Thi Hong Gam, Nguyen Hoang Hai, Le Van Vu, Nguyen Hoang Luong and Nguyen. .. Luận án Tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Le Viet Bau, Nguyen Van Khiem, Nguyen Xuan Phuc, Le Van Hong and Dao, Nguyen Hoai Nam (2009), “Magnetoresistance and magnetocaloric properties... Trên số kết nghiên cứu cấu trúc hệ La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3 số điểm nhiệt độ thời gian nung thi? ?u kết khác Các tính chất từ nhiệt mẫu nghiên cứu Tồn tượng spin- glass hệ vật liệu La5/8Ca3/8Mn0,9875Pd0,0125O3