Luận văn thạc sĩ tính chất quang của chất keo fe3o4 chức năng hóa bề mặt trong từ trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Anh Tuấn TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHẤT KEO Fe3O4 CHỨC NĂNG HÓA BỀ MẶT TRONG TỪ TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2011 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Anh Tuấn TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHẤT KEO Fe3O4 CHỨC NĂNG HĨA BỀ MẶT TRONG TỪ TRƯỜNG Chuyên ngành: Quang Lượng tử Mã số: 60 44 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS HOÀNG NAM NHẬT Hà Nội - 2011 z MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan tính chất quang học hạt nano sắt từ 10 1.1 Hiệu ứng Quang - Từ dung dịch nano từ tính 10 1.2 Tổng quan hệ vật liệu nano từ Fe3O4 19 1.3 Tổng quan hệ vật liệu CaMnO3 pha tạp Fe 23 Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm 28 2.1 Phát tán siêu âm để tạo hạt nano dung môi hữu 28 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Phổ hấp thụ UV-Vis .30 2.2.2 Phổ huỳnh quang 31 2.2.3 Máy quang phổ MS257 33 2.2.4 Detector CCD Oriel InstaSpecTM VII VIII 35 Chương 3: Thực nghiệm biện luận kết .37 3.1 Nghiên cứu chế tạo từ trường yếu có cường độ điều khiển 37 3.2 Bố trí thí nghiệm 40 3.3 Kết thảo luận 41 KẾT LUẬN 51 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 z DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các mẫu chế tạo phục vụ thực nghiệm, nồng độ pha tạp Fe mẫu CaFexMn1-xO3 0.025 Bảng 3.1 Kết thực nghiệm phép đo từ trường Bảng 3.2 Tóm tắt kết thu mẫu z DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Chương Hình 1.1 Hình ảnh nhiễu xạ E // H, hạt hình cầu từ tính 3µm tán xạ dung dịch nano từ tính (mật độ 28%); (a) H=0G, (b) H=30G, (c) H=60G, (d) H=100G, (e) H=200G, (f) H=500G Hình 1.2 Hình ảnh nhiễu xạ E ⊥ H, hạt hình cầu từ tính 3µm tán xạ dung dịch nano từ tính (mật độ 28%); (b) H=30G, (c) H=60G, (d) H=100G, (e) H=200G, (f) H=500G Tán xạ đạt giá trị không quan sát H=100G (d) Hình 1.3 Sự suy giảm quang-từ ánh sáng dung dịch nano sắt từ; QL tham số triệt tiêu trạng thái phân cực dọc; QR tham số triệt tiêu trạng thái phân cực ngang; Đường liền fit theo công thức (1) (2) Hình 1.4 Hình ảnh nhiễu xạ từ sợi đơn (A) chuỗi tập trung lại dung dịch nano từ tính có từ trường ngồi đặt vào (B) Hình 1.5 Cường độ ánh sáng tán xạ hàm từ trường dung dịch nano từ tính tỷ lệ pha trộn thể tích khác Đường kính hạt trung bình 6.7nm Mẫu nhiễu xạ giá trị từ trường khác Hình 1.6 Hệ số truyền qua ánh sáng dung dịch nano từ tính phụ thuộc vào thời gian (A) Mặt phân cực vng góc với hướng từ trường (B) Mặt phân cực song song với hướng từ trường Tia tới ln vng góc với hướng từ trường ngồi Hình 1.7 Cấu trúc tinh thể Fe3O4 Hình 1.8 Sự xếp moment từ Fe3O4 Hình 1.9 Cấu trúc moment hạt nano từ z Hình 1.10 Tính siêu thuận từ hạt nano từ; (a) moment từ hướng theo phương trục dễ hạt T< TB ; (b) moment từ hướng theo từ trường T > TB Hình 1.11 Sự phụ thuộc nhiệt độ hệ số từ hóa nghịch đảo (a) đường cong M(H) mẫu CaFexMn1-xO3 (b) Hình 1.12 Phổ nhiễu xạ tia X gốm CaFexMn1-xO3 tổng hợp theo phương pháp phản ứng pha rắn Hình 1.13 Sự dịch đỉnh nhiễu xạ phía góc nhỏ quan sát đỉnh (121) nồng độ Fe tăng Hình 1.14 (a)-Phổ tán xạ Raman CaFeO3 300K (λHe-Ne=632.8 nm) (b)-Phổ tán xạ Raman CaFexMn1-xO3 300K (λHe-Ne=632.8 nm) Hình 1.15 Phổ hấp thụ mẫu gốm CaFexMn1-xO3 đo nhiệt độ phịng Chương Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo dung dịch Fe3O4 Hình 2.2 Sơ đồ chế tạo dung dịch span aceton Hình 2.3 Sơ đồ khối thiết bị UV-Vis Agilent 8453 Hình 2.4 Cách bố trí thu phổ huỳnh quang Hình 2.5 Máy đơn sắc 1/4m máy quang phổ MS257TM Hình 2.6 Sơ đồ chi tiết máy đơn sắc MS257 máy quang phổ phụ kiện Hình 2.7 Sơ đồ khối đường hình ảnh - tín hiệu Chương Hình 3.1 Nguồn cung cấp dịng chiều PWR36-1 Kenwood Hình 3.2 Hình ảnh chụp thực tế cuộn dây từ tính lõi ferrite, khoảng cách hai lõi khoảng 10mm Hình 3.3 Sự phụ thuộc từ trường vào cường độ dịng điện Hình 3.4 Sơ đồ thí nghiệm Hình 3.5 Hình ảnh thực tế bố trí thí nghiệm z Hình 3.6 Phổ phát xạ dung dịch nano sắt từ Fe3O4 suy giảm từ trường tăng dần Hình 3.7 Phổ phát xạ dung dịch nano sắt từ Fe3O4 suy giảm từ trường giảm dần Hình 3.8 Phát xạ dung dịch Fe3O4 suy giảm theo thời gian mơi trường từ tính 270G (Mẫu số 1) Hình 3.9 Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian đặt mơi trường từ tính 270G (Mẫu số 1) Hình 3.10 Phát xạ dung dịch Fe3O4 suy giảm theo thời gian môi trường từ tính 270G (Mẫu số 2) Hình 3.11 Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian đặt mơi trường từ tính 270G (Mẫu số 2) Hình 3.12 Phát xạ dung dịch CaFexMn1-xO3 suy giảm theo thời gian mơi trường từ tính 270G (Mẫu số 3) Hình 3.13 Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian đặt mơi trường từ tính 270G (Mẫu số 3) Hình 3.14 Phát xạ dung dịch CaFexMn1-xO3 suy giảm theo thời gian môi trường từ tính 200G (Mẫu số 4) Hình 3.15 Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian đặt mơi trường từ tính 200G (Mẫu số 4) Hình 3.16 Nhiễu xạ nhiều lần dung dịch nano từ [11] Hình 3.17 (A) Sợi quang học với đoạn đầu chứa dung dịch nano từ tính; (B) Khi chưa có từ trường đặt vào; (C) Sau có từ trường đặt vào [11] z MỞ ĐẦU Hai tượng tán xạ hấp thụ ánh sáng truyền qua dung dịch làm suy giảm cường độ tia sáng truyền qua Sự suy giảm cường độ gọi tượng triệt tiêu cường độ sáng Trong sống ngày, trải nghiệm triệt tiêu cường độ sáng ánh sáng mặt trời hạt chất lỏng có bầu khí Tuy nhiên tương tác dung dịch chứa hạt rắn kích thước nanomét với ánh sáng có nhiều biểu vật lý khác biệt so với tương tác dung dịch lỏng thông thường hay dung dịch chứa hạt kích thước lớn với ánh sáng Sự tán sắc hạt nano chất lỏng hoạt động lọc băng tần quang học (optical band-pass filter) đường cong tán sắc hai môi trường lỏng rắn trùng bước sóng Dung dịch chứa hạt từ kích thước nano cho thấy khả điều khiển cường độ sáng truyền qua thơng qua từ trường ngồi - điều tạo ý tưởng cho nhiều ứng dụng thực tiễn, công tắc quang học, lọc, cách tử, thiết bị điều khiển quang học, thiết bị lưu trữ quang học, Nếu hạt từ kích thước nano đồng thời có khả huỳnh quang mạnh tác dụng ánh sáng kích thích, phạm vi ứng dụng dung dịch hạt nano mở rộng Trong luận văn này, đặt vấn đề nghiên cứu tính chất huỳnh quang dung dịch hạt nano sắt từ Fe3O4 (và hạt gốm từ Ca(FeMn)O3) đặt từ trường Từ trường từ trường yếu có cường độ nhỏ 500 G, tự chế tạo, cho phép thay đổi cường độ theo dòng cấp Đây nghiên cứu tượng huỳnh quang dung dịch hạt từ kích thước nano nước ta giới Đối với dung dịch nano Fe3O4 có vài nghiên cứu phổ hấp thụ quang học khơng có nghiên cứu biết đến tính chất huỳnh quang hệ (với hệ gốm từ Ca(FeMn)O3 khơng có cơng bố huỳnh quang lẫn hấp thụ) Luận văn có tiêu đề “Tính chất quang chất keo Fe3O4 chức hóa bề mặt từ trường” z Nội dung bao gồm: • Mở đầu • Chương Tổng quan tính chất quang học hạt nano sắt từ • Chương Các phương pháp thực nghiệm • Chương Thực nghiệm biện luận kết • Kết luận • Danh mục nghiên cứu cơng bố • Tài liệu tham khảo Các kết luận văn tóm tắt sau: Chế tạo thành cơng dung dịch dạng keo chứa hạt Fe3O4 kích thước nano dung dịch keo nano CaFexMn1-xO3 (x= 0.025) Chế tạo thành công từ trường yếu, sử dụng cuộn dây lõi ferrite có dịng điều khiển được, để tạo từ trường < 500 Gauss Nghiên cứu tính chất huỳnh quang dung dịch keo Fe3O4 CaFexMn1-xO3 Sử dụng số mơ hình phương pháp lý thuyết để giải thích kết hiệu ứng vật lý thu nhận Các phép đo thực Máy quang phổ MS-257 Hãng OrielNewport/ USA, phịng thí nghiệm Bộ mơn Quang Lượng tử - Khoa Vật lý Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN Kết thực nghiệm cho thấy (1) có xuất huỳnh quang mạnh hai dung dịch nêu trên; (2) suy giảm huỳnh quang đáng kể hai trường hợp z CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA HẠT NANO SẮT TỪ 1.1 Hiệu ứng Quang - Từ dung dịch nano từ tính Dung dịch nano từ (ferrofluid) phức tạp phức tạp chúng phụ thuộc vào yếu tố tương tác moment từ, gradient từ trường đặt vào, lực hấp dẫn van der Waals dạng lực đẩy, cụ thể steric ion [3,4,9] Nói chung, dung dịch nano từ đậm đặc làm cản trở truyền ánh sáng Do đó, dung dịch thường pha lỗng Khi dung dịch nano từ đẳng hướng quang học pha lỗng đặt từ trường, thường thể tính bất đẳng hướng quang học Dung dịch hoạt động chất đơn trục với trục quang học tương thích với hướng từ trường ngồi đặt vào Nói chung trục quang học song song, vng góc quay góc xác định với trục từ trường Chiều trục quang học biến thiên theo nhiệt độ chất lỏng có chuyển động nhiệt với giá trị trung bình đặc trưng định nhiệt độ xác định Do đó, tia sáng qua dung dịch nano từ, dung dịch thể khúc xạ kép tuyến tính lưỡng sắc tuyến tính hai Ngoài bất đẳng hướng quang học đơn trục, dung dịch nano từ phụ thuộc vào moment lưỡng cực từ hạt nano [4,10] Khi chùm tán xạ điện từ truyền qua dung dịch, phần lượng bị phần lại truyền qua dung dịch Phần lượng bị dung dịch hấp thụ phần lại bị tán xạ Phần lượng bị hấp thụ tán xạ dĩ nhiên phụ thuộc vào chất chất tán xạ, bước sóng tia tán xạ dung dịch (λ) Khi có từ trường ngồi đặt vào, phân bố kích thước khiến số lượng hạt tán xạ đáp ứng điều kiện cộng hưởng Những cộng hưởng tạo sóng đứng gây trễ ánh sáng truyền tới [3] Trong trường hợp hạt tán xạ hạt dạng hình cầu có từ tính tán xạ mơi trường đồng nhất, cường độ trạng thái phân cực tia tán xạ phụ thuộc vào kích thước, số điện mơi liên quan tới điện tích (ε = εs/εm), độ từ 10 z Hình 3.5 Hình ảnh thực tế bố trí thí nghiệm Nguồn sáng sử dụng thí nghiệm nguồn Laser He-Cd phân cực, bước sóng 325 nm Cường độ ánh sáng tán xạ đo detector CCD 1064x256 pixel có độ nhạy gấp 100 lần detector PDA, lượng phơi sáng bão hoà: 250 pico Jun/cm2, vùng phổ làm việc từ 180 - 1100 nm (Máy quang phổ MS-257 Hãng Oriel-Newport/ USA) Giá trị từ trường giữ cố định 270 Gauss 200 Gauss, phép đo lặp lại sau khoảng thời gian phút Sự suy giảm ánh sáng tán xạ nhận thấy sau phép đo 3.3 Kết thảo luận Trong phần này, chúng tơi xin trình bày chi tiết kết thí nghiệm mà chúng tơi đạt Kèm theo phần giải thích biện luận kết thu Thí nghiệm thực mẫu chuẩn bị sẵn phần trước Hướng ban đầu thí nghiệm nghiên cứu suy giảm huỳnh quang ánh sáng tán xạ qua dung dịch nano từ tính thay đổi giá trị từ trường ngồi Lúc cường độ ánh sáng tán xạ suy giảm theo hàm từ trường ngồi 41 z Hình 3.6 Phổ phát xạ dung dịch nano sắt từ Fe3O4 suy giảm từ trường tăng dần Chúng tiến hành thí nghiệm đo cường độ ánh sáng tán xạ sau lần tăng giá trị từ trường (từ 100 G lên 270 G), hướng từ trường không thay đổi suốt trình đo Kết thể Hình 3.6 Các phép đo thực tức thời, sau thay đổi cường độ từ trường Ta nhận thấy, từ trường tăng dần, cường độ ánh sáng tán xạ bị suy giảm, sau tắt từ trường, cường độ ánh sáng tán xạ tiếp tục suy giảm Hình 3.7 Phổ phát xạ dung dịch nano sắt từ Fe3O4 suy giảm từ trường giảm dần 42 z Các phép đo phổ phát xạ thực tương tự từ trường giảm dần từ 270 G 100 G Các phép đo thực tức thời, sau thay đổi cường độ từ trường Kết thể Hình 3.7 cho ta thấy, từ trường điều chỉnh giảm dần kéo theo đó, cường độ ánh sáng tán xạ suy giảm dần! Ta dễ dàng nhận thấy suy giảm chưa đạt tới giá trị bão hịa có suy giảm không theo quy luật định Sự suy giảm cường độ ánh sáng tán xạ xảy hai trường hợp tăng giảm từ trường Không thế, suy giảm tiếp tục xảy điều chỉnh giá trị từ trường khác nhau, tắt hẳn từ trường ngồi Chính điều dẫn tới ý tưởng từ hóa theo thời gian dung dịch chứa hạt nano sắt từ đặt từ trường Khi có từ trường đặt vào, moment hạt từ bắt đầu tự xếp dọc theo hướng từ trường Sự xếp moment từ xác độ dài chuỗi tăng lên thời gian từ hóa tăng dần Để giải đáp cho ý tưởng này, chúng tơi định thực thí nghiệm từ trường đặt cố định giá trị đo cường độ ánh sáng tán xạ theo khoảng thời gian (cứ sau phút, phép đo lại thực hiện) đạt giá trị bão hòa Chúng tơi tiến hành thí nghiệm mẫu sau: Mẫu số (Fe3O4 nồng độ 1-4), từ trường đặt cố định 270 Gauss, tượng suy giảm ánh sáng xảy phút thứ 65 bắt đầu bão hòa, cường độ ánh sáng suy giảm chậm dần dừng lại không suy giảm Độ suy giảm bão hòa 35% giá trị ban đầu Cường độ ánh sáng tán xạ bị suy giảm theo thời gian thể Hình 3.8 Hình 3.9 43 z Mẫu số (Fe3O4 nồng độ 1-4) Hình 3.8 Phát xạ dung dịch Fe3O4 suy giảm theo thời gian mơi trường từ tính 270G (Mẫu số 1) Mẫu số (Fe3O4 nồng độ 1-4) Độ suy giảm bão hòa ca 35% giá trị ban đầu Hình 3.9 Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian đặt môi trường từ tính 270G (Mẫu số 1) Mẫu số (Fe3O4 nồng độ 1-2), từ trường đặt cố định 270 Gauss, tượng suy giảm ánh sáng xảy phút thứ 50 bắt đầu bão hịa, 44 z cường độ ánh sáng suy giảm chậm dần dừng lại không suy giảm Độ suy giảm bão hòa 30% giá trị ban đầu Cường độ ánh sáng tán xạ bị suy giảm theo thời gian thể Hình 3.10 Hình 3.11 Mẫu số (Fe3O4 nồng độ 1-2) Hình 3.10 Phát xạ dung dịch Fe3O4 suy giảm theo thời gian mơi trường từ tính 270G (Mẫu số 2) Mẫu số (Fe3O4 nồng độ 1-2) Độ suy giảm bão hịa ca 30% giá trị ban đầu Hình 3.11 Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian đặt mơi trường từ tính 270G (Mẫu số 2) 45 z Đối với mẫu số (CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-8), từ trường đặt cố định 270 Gauss, tượng suy giảm ánh sáng xảy phút thứ 60 bắt đầu bão hịa, cường độ ánh sáng suy giảm chậm dần dừng lại khơng suy giảm Độ suy giảm bão hịa 50% giá trị ban đầu Cường độ ánh sáng tán xạ bị suy giảm theo thời gian thể Hình 3.12 Hình 3.13 Mẫu số (CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-8) Hình 3.12 Phát xạ dung dịch CaFexMn1-xO3 suy giảm theo thời gian môi trường từ tính 270G (Mẫu số 3) Mẫu số (CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-8) Độ suy giảm bão hòa ca 50% giá trị ban đầu Hình 3.13 Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian đặt môi trường từ tính 270G (Mẫu số 3) 46 z Mẫu số pha loãng (CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-16), từ trường đặt cố định 200 Gauss, tượng suy giảm xảy đến phút 45 bắt đầu bão hịa, cường độ ánh sáng tán xạ khơng suy giảm Độ suy giảm bão hòa 25% giá trị ban đầu Cường độ ánh sáng tán xạ bị suy giảm theo thời gian thể Hình 3.14 Hình 3.15 Mẫu số (CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-16) Hình 3.14 Phát xạ dung dịch CaFexMn1-xO3 suy giảm theo thời gian mơi trường từ tính 200G (Mẫu số 4) Mẫu số (CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-16) Độ suy giảm bão hòa ca 25% giá trị ban đầu Hình 3.15 Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian đặt môi trường từ tính 200G (Mẫu số 4) 47 z Thời gian bão hòa Cường độ suy giảm 65 phút 35% giá trị ban đầu 50 phút 30% giá trị ban đầu 60 phút 50% giá trị ban đầu 45 phút 25% giá trị ban đầu Mẫu Fe3O4 nồng độ 1-4 Mẫu Fe3O4 nồng độ 1-2 Mẫu CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-8 Mẫu CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-16 Bảng 3.2 Tóm tắt kết thu mẫu Lý giải tượng dựa lý thuyết tán xạ hạt nano: Trong dung dịch có từ tính, hạt sắt từ coi siêu thuận từ đơn miền (single domain superparamagnetic) với moment từ M Khi lượng tương tác lưỡng cực trở lên đủ mạnh, hạt từ định dạng theo cấu trúc chuỗi giống - chainlike Điều làm cho toàn chuỗi hoạt động lưỡng cực từ lớn Lực hấp dẫn hạt nano từ mô tả số kép: L[=Ud(ij)/kBT], bao gồm hai nhân tố cạnh tranh nhau: lượng tương tác lưỡng cực từ Ud(ij) lượng nhiệt kBT Ở đây, kB số Boltzmann T nhiệt độ [3] Nguyên nhân suy giảm ánh sáng xuất nhiễu xạ nhiều lần (Multiple Diffraction) cấu trúc, dẫn đến ánh sáng chiếu tới bị ”lan truyền” vào cấu trúc, làm cho ánh sáng bị suy giảm dần Sự nhiễu xạ nhiều lần minh họa Hình 3.16 Nói cách khác, phân bố lại lượng cực trị nhiễu xạ bậc không bậc cao dẫn đến giảm cường độ ánh sáng truyền qua đo detector Hiện tượng xảy loại dung dịch keo pha loãng, vân nhiễu xạ tách nhiễu xạ nhiều lần [11] 48 z Hình 3.16 Nhiễu xạ nhiều lần dung dịch nano từ [11] Sự xuất cộng hưởng lưỡng cực dipol sau tạo sóng đứng gây trễ ánh sáng truyền tới nguyên nhân dẫn tới suy giảm ánh sáng tán xạ Khi khơng có từ trường ngồi, moment từ tính hạt từ định hướng ngẫu nhiên Khi có từ trường đặt vào, moment hạt từ bắt đầu tự xếp dọc theo hướng từ trường Sự xếp moment từ xác độ dài chuỗi tăng lên thời gian tăng dần Sự quan sát tượng tán sắc hạt nano sắt từ qua kính hiển vi điện tử truyền qua TEM nhiệt độ thấp từ trường khẳng định cấu trúc hình ống, đối xứng lục giác bị bóp méo Xét hệ số truyền qua A: A= Với: I = coth ξ − I0 ξ ξ= (3.2) μH (3.3) kT • I0 I: Cường độ ánh sáng truyền qua trước sau có từ trường • k T : Hằng số Boltzmann Nhiệt độ tuyệt đối • µ H: Moment từ hạt Từ trường đặt vào 49 z Sự xếp khoảng cách chuỗi thay đổi làm cho moment từ µ thay đổi dẫn đến thay đổi hệ số truyền A Ngoài suy giảm ánh sáng đặt từ trường phụ thuộc vào yếu tố tán xạ spin - dipol, tương tác moment từ, gradient từ trường đặt vào, lực hấp dẫn van der Waals, dạng lực đẩy hạt nano Hình 3.17 ứng dụng sợi quang học, sợi quang học có khác biệt so với sợi quang học thơng thường, cho thêm chất keo hạt nano Fe304 siêu thuận từ vào đoạn đầu sợi Khi có từ trường đặt vào, sợi quang làm cho chùm sáng mở rộng trải dài với vùng quan sát rộng Hình 3.17 (A) Sợi quang học với đoạn đầu chứa dung dịch nano từ tính; (B) Khi chưa có từ trường đặt vào; (C) Sau có từ trường đặt vào [11] Cũng lưu ý ổn định tượng suy giảm ghi nhận sau từ trường tắt Kết cấu trúc chuỗi ổn định khoảng thời gian dài sau từ trường bị tắt Sự ổn định giải thích hiệu ứng lực hút lưỡng cực-lưỡng cực (dipole-dipole) hạt lực đẩy tĩnh điện lớp điện hóa kép Điều kiện quan trọng cho ổn định điều chỉnh tự nhiên lý thuyết Derjaguin-Landau-Verwey Overbeek (DLVO) nghiên cứu báo [11] 50 z KẾT LUẬN Luận văn trình bày khả nguyên nhân khác dẫn đến tượng suy giảm cường độ huỳnh quang tác dụng từ trường Kết nghiên cứu chất keo Fe3O4 dung dịch Calcium Manganate pha tạp Fe (CaFexMn1-xO3) môi trường từ tính cho thấy: • Mẫu số (Fe3O4 nồng độ 1-4), giá trị từ trường đặt vào 270 Gauss, sau 65 phút, cường độ ánh sáng truyền qua bị suy giảm khoảng 35% • Mẫu số (Fe3O4 nồng độ 1-2), giá trị từ trường đặt vào 270 Gauss, sau 50 phút, cường độ ánh sáng truyền qua bị suy giảm khoảng 30% • Mẫu số (CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-8), giá trị từ trường đặt vào 270 Gauss, sau 60 phút, cường độ ánh sáng truyền qua bị suy giảm khoảng 50% • Mẫu số (CaFexMn1-xO3 nồng độ 1-16), giá trị từ trường đặt vào 200 Gauss, sau 45 phút, cường độ ánh sáng truyền qua bị suy giảm khoảng 30% Nguyên nhân xuất nhiễu xạ nhiều lần (Multiple Diffraction) cấu trúc, dẫn đến ánh sáng bị "lan truyền" vào cấu trúc Ngồi cịn xuất cộng hưởng lưỡng cực dipol sau tạo sóng đứng gây trễ ánh sáng truyền tới Đóng góp luận văn khảo sát suy giảm cường độ huỳnh quang theo thời gian đặt từ trường cố định Ngồi chúng tơi chế tạo thành cơng cặp cuộn dây từ tính lõi ferrite, cuộn 10.000 vòng, tạo từ trường tối đa xấp xỉ 300 Gauss có dịng điện chiều chạy qua Thực nghiệm mang lại ứng dụng có ý nghĩa thiết bị điều khiển, kiểm soát ánh sáng từ trường Sự ổn định tượng suy giảm ghi nhận sau từ trường tắt, điều mang lại ứng dụng ý tưởng cho thiết bị lưu trữ quang học Các kết đạt lý thú mở nhiều hướng nghiên cứu ứng dụng quang học cho tương lai Tuy nhiên khn khổ thí nghiện, chúng tơi 51 z khảo sát phần tượng suy giảm huỳnh quang dung dịch nano từ đặt từ trường ngồi Trong thí nghiệm, chúng tơi cố gắng sử dụng nhiều mẫu đo với tỷ lệ thể tích pha trộn khác nhau, từ trường cố định đặt vào có khác Điều giúp cho hiểu rõ mối quan hệ tượng suy giảm huỳnh quang với tỷ lệ pha trộn thể tích dung dịch nghiên cứu độ lớn từ trường ngồi đặt vào Thí nghiệm điều chưa rõ cần nghiên cứu khảo sát thảo luận thêm 52 z DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [1] Đinh Thị Lan, Nguyễn Đức Thọ, Hoàng Nam Nhật, Phùng Quốc Thanh, Vũ Anh Tuấn, Trạng thái kích thích dung dịch nano chứa hạt gốm từ manganate, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2011) - Tp Hồ Chí Minh 7-9/11/2011 [2] Vũ Anh Tuấn, Hoàng Nam Nhật, Hoàng Đức Anh, Nguyễn Khắc Thuận, Hiện tượng suy giảm huỳnh quang từ trường dung dịch hạt nano sắt từ, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2011) - Tp Hồ Chí Minh 7-9/11/2011 [3] Nguyễn Khắc Thuận, Vũ Anh Tuấn, Hoàng Đức Anh, Hoàng Nam Nhật, Cấu trúc tính chất màng vàng (Au) sử dụng công nghệ dát vàng cổ Việt Nam, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2011) - Tp Hồ Chí Minh 7-9/11/2011 53 z TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Phạm Văn Bền (2006), “Bài giảng vật lý bán dẫn”, ĐHQGHN, ĐHKHTN Tiếng Anh: A.V Mahajan, D.C Johnston, D.R Torgeson, F Borsa (1992), “Magnetic properties of LaVO3”, Phys Rev B 46, 10966 John Philip, J M Laskar and Baldev Raj (2008), “Magnetic field induced extinction of light in a suspension of Fe3O4 nanoparticles”, Appl Phys Lett 92, 221911 Rajesh Patel (2009), “Induced optical anisotropy by nanomagnetic particles in nanofluids”, Pure Appl Opt 11, 125004 (5pp) Rajesh Patel, R.V Upadhyay, R.V Mehta (2006), “Optical Properties of magnetic and non-magnetic composites of ferrofluids” Journal of Magnetism and Magnetic Materials 300, e217–e220 Rajesh Patel, “Inversion in Magneto-optical effects in Ferrofluid based MR fluid” Rajesh Patel, Kinnari Parekh, R.V Upadhyay, R.V Mehta (2005), “Fieldinduced diffraction patterns in a magneto-rheological suspension”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 289, 311–313 R A Chakalov, M V Abrashev, J Baăckstroăm, L Boărjesson, V N Popov, N Kolev, R L Meng, and M N Iliev (2002), “Raman spectroscopy of CaMnO3: Mode assignment and relationship between Raman line intensities and structural distortions”, Physical Review B, Volume 65, 184301 R.V Mehta, Rajesh Patel, Rucha Desai, R.V Upadhyay and Kinnari Parekh (2006), “Experimental Evidence of Zero Forward Scattering by Magnetic Spheres”, Phys Rev Lett 96,127402 54 z 10 R.V Mehta, R.V Upadhyay, Rajesh Patel, Premal Trivedi (2005), “Magnetooptical effects in magnetic fluid containing large aggregates”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 289, 36–38 11 Serhiy Z.Malynych, AlexanderTokarev, StephenHudson, GeorgeChumanov, JohnBallato, Konstantin G.Kornev (2010), “Magneto-controlled illumination with opto-fluidics”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 322, 1894–1897 12 S Kolesnik, B Dabrowski, J Mais, D E Brown, R Feng, O Chmaissem, R Kruk, and C W Kimball (2003), “Magnetic phase diagram of cubic perovskites SrMn1-xFexO3”, Physical Review B 67, 144402 13 X.J Liu, Z.Q Li, P Wu, H.L Bai, E.Y Jiang (2007), “The effect of Fe doping on structural, magnetic and electrical transport properties of CaMn1−xFexO3 (x = 0–0.35)”, Solid State Communications 142, 525–530 14 Yang Zhong-Qin, Sun Qiang, Ling Ye and Xie Xi-de (1998), "A discrete variational method study on the electronic structures of CaMnO3 and LaMnO3", Volume 7, Number 11, Acta Phys Sin 55 z ... NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Anh Tuấn TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHẤT KEO Fe3O4 CHỨC NĂNG HÓA BỀ MẶT TRONG TỪ TRƯỜNG Chuyên ngành: Quang Lượng tử Mã số: 60 44 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ... thụ) Luận văn có tiêu đề ? ?Tính chất quang chất keo Fe3O4 chức hóa bề mặt từ trường? ?? z Nội dung bao gồm: • Mở đầu • Chương Tổng quan tính chất quang học hạt nano sắt từ • Chương Các phương pháp thực... (2) suy giảm huỳnh quang đáng kể hai trường hợp z CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA HẠT NANO SẮT TỪ 1.1 Hiệu ứng Quang - Từ dung dịch nano từ tính Dung dịch nano từ (ferrofluid) phức