Hạt nano từ và nano kim loại

Hạt nano kim loại là một khái niệm để chỉ các hạt có kích thước nano được tạo thành từ các kim loại. Từ tính là một tính chất của vật liệu hưởng ứng dưới sự tác động của một từ trường. • Từ tính có nguồn gốc từ lực từ, lực này luôn đi liền với lực điện nên thường được gọi là lực điện từ. • Lực điện từ sinh ra khi các hạt tích điện chuyển động, hoặc trên quan điểm lượng tử thì lực điện từ gây ra bởi chuyển động quỹ đạo và spin của điện tử trong nguyên tử.

HẠT NANO TỪ VÀ NANO KIM LOẠI I HẠT NANO KIM LOẠI • Hạt nano kim loại khái niệm để hạt có kích thước nano tạo thành từ kim loại Hạt nano kim loại chế tạo từ bao giờ? Nhìn có nguồn sáng đặt bên Nhìn ánh sáng ban ngày CỐC LYCURGUS DO NGƯỜI LA MÃ CHẾ TẠO TỪ 1600 NĂM TRƯỚC Các phép phân tích ngày cho thấy cốc có hạt nano vàng bạc có kích thước 70 nm với tỉ phần mol 14:1 Tính chất quang học Màu sắc hạt nano phụ thuộc vào kích thước hình dạng chúng Tính chất quang học Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt hạt nano kim loại - Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt kích thích electron tự bên vùng dẫn, dẫn tới hình thành dao động đồng pha -Khi kích thước tinh thể nano kim loại nhỏ bước sóng xạ tới, tần số photon tới cộng hưởng với tần số dao động electron tự bề mặt xuất hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt - Dao động cộng hưởng plasmon dẫn tới hấp thụ mạnh ánh sáng vùng khả kiến Điều dẫn tới thay đổi lớn màu sắc dung dịch vàng nano Phổ hấp thụ hạt nano kim loại  Phổ hấp thụ nano kim loại phụ thuộc vào kích thước hình dạng hạt kim loại Tính chất nhiệt - Nhiệt độ nóng chảy giảm, kích thước hạt giảm: Ví dụ: hạt vàng nm có Tm = 500°C, kích thước nm có Tm = 950°C -Nhiệt độ nóng chảy Tm vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết nguyên tử mạng tinh thể Trong tinh thể, nguyên tử có số nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi số phối vị Các nguyên tử bề mặt vật liệu có số phối vị nhỏ số phối vị nguyên tử bên nên chúng dễ dàng tái xếp để trạng thái khác Tính chất điện -Theo định luật Ohm tập thể điện tử chuyển động kim loại (dòng điện I) tác dụng điện trường (U) có liên hệ với theo cơng thức: U = IR R điện trở kim loại Ở vật liệu khối đường IU đường tuyến tính -Khi kích thước vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử dẫn tới làm rời rạc hóa cấu trúc vùng lượng Hệ đường I-U khơng cịn tuyến tính - Xuất hiệu ứng gọi hiệu ứng chắn Coulomb (Coulomb blockade) làm cho đường I-U bị nhảy bậc với giá trị bậc sai khác lượng e/2C cho U e/RC cho I, với e điện tích điện tử, C R điện dung điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực Nghiên cứu tác dụng ức chế khuẩn Ecoli nano Bạc Nghiên cứu tác dụng ức chế khuẩn Ecoli nano Bạc II HẠT NANO TỪ Từ tính • Từ tính tính chất vật liệu hưởng ứng tác động từ trường • Từ tính có nguồn gốc từ lực từ, lực liền với lực điện nên thường gọi lực điện từ • Lực điện từ sinh hạt tích điện chuyển động, quan điểm lượng tử lực điện từ gây chuyển động quỹ đạo spin điện tử nguyên tử Phân loại chất từ tính Khi khơng có từ trường Khi có từ trường Thuận từ Khi có từ trường Khi khơng có từ trường Sắt từ Đơmen từ vùng chất sắt từ mà mơmen từ hồn tồn song song với tạo nên từ độ tự phát vật liệu sắt từ Kích thước đômen từ ~10-100 nm Phân loại chất từ tính • Sắt từ chất có từ tính mạnh, hay khả hưởng ứng mạnh tác dụng từ trường ngoài, mà tiêu biểu sắt (Fe), tên gọi "sắt từ" đặt cho nhóm chất có tính chất từ giống với sắt • Thuận từ chất có từ tính yếu (trong ngành từ học xếp vào nhóm phi từ, có nghĩa chất khơng có từ tính) Tính chất thuận từ thể khả hưởng ứng thuận theo từ trường ngồi, có nghĩa chất có mơmen từ nguyên tử (nhưng giá trị nhỏ), có tác dụng từ trường ngồi, mơmen từ bị quay theo từ trường ngoài, làm cho cảm ứng từ tổng cộng chất tăng lên Phân loại chất từ tính • Phản sắt từ nhóm vật liệu từ có trật tự từ mà cấu trúc gồm có phân mạng từ đối song song cân mặt giá trị Phân loại chất từ tính • Siêu thuận từ: Hiện tượng (hay trạng thái) siêu thuận từ xảy chất sắt từ có cấu tạo hạt tinh thể nhỏ • Khi kích thước hạt giảm dần, chất chuyển sang trạng thái đơn đơmen, có nghĩa hạt đơmen • Khi kích thước hạt giảm nhỏ, lượng định hướng (mà chi phối chủ yếu lượng dị hướng từ tinh thể) nhỏ nhiều so với lượng nhiệt, lượng nhiệt phá vỡ định hướng song song mômen từ, mơmen từ hệ hạt định hướng hỗn loạn chất thuận từ Sự thay đổi cấu trúc hạt từ kích thước giảm Các PP Chế tạo hạt nano từ • • • • • • • PP nghiền PP đồng kết tủa PP vi nhũ tương PP khử hóa học PP phân ly tiền chất hữu nhiệt độ cao Phương pháp hóa siêu âm Phương pháp phun nhiệt phân Các PP Chế tạo hạt nano từ Ứng dụng hạt nano từ • Phân tách chọn lọc tế báo đánh dấu sinh học sử dụng hạt nano từ; • Truyền dẫn thuốc; Tăng thân nhiệt cục bộ… Thanks!