Chế tạo hạt nanô fe3o4 và khảo sát một số tính chất đặc trưng

DAI HOC QUOC GIA THANH PHO HO CHI MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA VẬT LÝ BO MON VAT LY CHAT RAN

LUAN VAN TOT NGHIEP

Dé tai: CHE TAO HAT NANO Fe:O¿ VÀ KHẢO SÁT MỘT SO TINH CHAT DAC TRUNG

GVHD: Ths LE THUY THANH GIANG TS TRAN QUANG TRUNG CBPB: ThS NGUYEN DANG KHOA SVTH: LE THI HONG DIEM MSSV: 0513051

TP.Hồ Chí Minh, 2009

MỤC LỤC

MỤC laLCôszguGaotenaibsoosblolliGGG0020203800310GB800330(G1000009000A1633800G8SữA00)v08.0008gã,xuai 2 DANH SÁCH HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIÊU - ©5552 vscxzrvrrrrrrrrrrree 4 LẮT GIÁ DỔẤ nnnuotsgbinditiuobioiilsitoaSGREGG1NEIDIROSAHBSEBS8032001GA 08G qg0n8gsauai 6 MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU KHÁI QUÁTT -¿©2¿©5+25c++Sv+>xvsxvszrzrxvzrvree 7 CHUGNGI TONG QUAN VETIAT NANG TU scecssasevenwesscevovssvouvescusvemvenceas 8

I Véat ligu nanô và các hiệu ứng liên Quan 552552222 S3+2S + ###eee+s>s+ 8

EL “Vat liGe NaH i coiscsscssscucswvevsccassscavvesecssoeusvesssusssssnensesevaaevmavemnnueemeseniwents 8

I2 Cac hiện tượng đặc biệt khi hạt ở kích thước nanô - II

[2.1 Hiệu ứng bê mặt c- SE St SE SE S3 TT HT re 1]

IT Vật liệu từ và phân loại vật liệu từỪ - c5 2 22332113333 eeseseeeese 13

HAI, VẬIlHHỆH:E sezeesaasseeossaentttooonooioesoeoStdt26632G0A%94300086E9 09A Gikodi8tsaUng 13

Zeke VGtHGU CHG OF cccssesvscsssanssiserersvonessevevsnssnamenscennmeaumenvauasvangeavs 14

1.2.2 Vật liệu nghịch từ - << c1 1313333331251 1 111111111 1x1 ve 15

11.2.3 Các chất từ trật tự cccccerrirtirrririrrrirrirrrree 15

IL3 Vật liệu siêu thuận tty c cece cece ececccccccceeeseccecseeseceeceeeeeececeseueeeeceeeaaees 17

HH, lui TU NHEGDL/DPbssswesovnnawantaatraotetrtettirefoidtudttattn0iSODSA00169000W00600003/001-Đ9000109000009X 17 133, Tỉnh đitsfubufttffseeeasaasdgennenttidowatisogtidadroatdosoieidten 18 11.3.3 Hat nan6 Oxit sat thr Fes eecseeccsesecsessseesteeseesseesneesteeneeeseenneeneenees 19

11.3.3.2 Sự biến đổi và ôn định của iagnefIf€ .- «+<<<+<<+e<<+ 21

IIIL2 Phuong phap nghién bi .c.cecececccccscscsescscseseseseeesecscecscecscecscscseseeees 23

TH/A Phone phap Oast0 ditt ccccsscccsscnusvenisvsessvscnswsmenvswervensseses 25

IV Motso EEN GE REN UHiGHIĐSV SIHHIffGkseeocsoeetvueterioudobtdturndirEgiigfiOVAL40G01001000/80010000-0301300/70 26

IV.2 Dẫn truyền thuỐc -2- + ©2222 ++SE+E+E2EEE E525 1222251712221 Xe B7

IV.3 Tarp than nhict Cue Bồ toa noi ng gõ tot 603800613695003.028388042618000198009230 103861 27

CHUONG TD; THUG NGHIEM encsnsssuerwencamnrasnemmnarmmmnaomemarn 29

1.2 Phân tích cấu trúc tinh thê bằng nhiễu xạ tia X ¿5552 +s+scsss2 30 tị LJWG:tRIEDETLDHWNGIEE H-LHlumwesusuensrrevoetuenarrwrvvrttitifontitAtrpvdttEE090000007000600/00101001/738f20910i00010% Sóc

II - Thiết bị được sử dụng trong quá trình thực nghiệm - 2 5+ 32

I2 Các hóa chất được sử dụng trong quá trình thực nghiệm . 34 IL3 Tiến trình thực nghiệm chế tạo H8f TS HD naög dotoe trd Ga 0t06630000005100G308500509g96 35 11.3.1 Ảnh hưởng của NH„OH lên kích thước hạt - << + 36

TSA: Khẩp:sitf-tÍNHu esuseoosoosneroernroviietrrobittididtdoortdodddyggiatinibiuignkdori 38

CHƯƠNG III: KET QUA VA THAO LUAN ooo.eeecececeeccseseecseseesesseesscesscscsescseeeeees 39 I Cac tac nhan anh hung dén kich thu hat cccecceesccescseesesseesesescsesescseeeeees 39

ks 117011 BE HudttoatiiootttdGbBDobt(GGEGGGGIABEENGEUGGSNNiHS@ayNai 39

1.2 Tác nhân nồng độ Fe”” và F€ ” + +s+xSx+EEEEESEEEEErErEeErEErkrrrrrrrred 43

II Kết quả khảo sát từ tính - - SE SE‡EEE£EEEEEEEEEEEEE ST ST ngu 49

KÉT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIẺN 2-2 55c+2csssxvese 52

DANH SACH HINH VE VA BANG BIEU

Hình 1: Số các công trình khoa học và bằng phát minh sáng chế tăng theo cấp số MU theo thOd QIAN 8 Hình 2: Số các công ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nanô cũng tuân theo quy luật cấp SỐ mũ -.- ¿St SxSk S311 E1E1 11 1111111111111 1111 1111111111111 re 9 Hình 3: Định hướng các mômen từ trong vật liệu thuận từ - - - - 15

Hinh 6: Dinh huong cua cac momen tt cua vat ligu ferri ttl eects 16

Hình 5: Đường cơng từ hóa của vật liệu siêu tiuẪn tai dgia¿aaongadag 19

Hinh 10: Su sap xép cdc spin trong mot phan tir sat tir Fe3Og c.ceceeececeeeseseeeeeeees 20

Hình 11: Cơ chế hình thành và phát triển hạt nanô trong dung dịch 22

Hình 14: Sơ đồ phân tách tế bào đơn giản + 2- + + 2 ©£+S2E+Ez£z£zEzEzEzzxzxe 26

Eiimir 1 5z Ea thach.ciing.liim Phi ri ĐIỆNHacseuesenennsosoaesbstrainegtdanuoodindggtiifl000904104.000307060000108 28 Hình 16: Khuân Eoli - ¿ ¿+ E221 SE S311 35111111511 111 1111111111111 1xx 28

Hình 17: Kính hiển vi quét trường phát Xạ - ¿c2 SE SE ke rrrvrrếc 30

Hình 1Š: ÑNhiễu ¿sa ñs 5Š trone rung Githh THe ncecassnanscamnanmawancmnmencens a2 Hình 19: May do ph6 nhiéu xa tia Xo.cecececccceccececececessecsesescsescecececsceeesecevsvececaceees 32

Hình 20: Máy khuấy băng sóng siêu âm JINWOO .eccccceccssseeeeseeveeesesesesteeseseees 33

Hình 21 : Máy sấy chân không SP T.200 - - ¿2s E2 E2 ££EE+E£E+E£EE£EzEzEzEerxzxes 33 Hình 25:.Lò nung NEY CRA HT:.sicoccoecocebiiessekedicgbogsiigpeigtg049580605895d000640660050/3600106u866g6 33 Hinh 23 : Axit Oleic 9 da 34

Hình 24: Sơ đồ pha chế hạt sắt từ ¿E13 SE 118 E E1 1E TH TH ru 35

Hinh 26: Dung dịch.sau khi TRO XOIHTEsscccceeoreieeiabisaiduudaoteiii2L606600066665626020559V5059360068u5 36 Hình 27 : Lọc rửa sản phẩm thu đưỢC ¿22 5S E+E£E£E£EEE£E£#EvEEErEeEeerkrkrrree 38

Hình 29: Ảnh FESEM của mẫu M2 với độ phóng đại 1 50k - - 5-5552 40 Hình 30 : Ảnh FESEM của mẫu M3 với độ phóng đại 150k 2+: 4l Hình 31 : Ảnh FESEM của mẫu M4 với độ phóng đại 150k -¿- 5s: 43

Hình 33 : Ảnh FESEM của mẫu M6 với độ phóng đại 150k - 5-5-5: 45

in: §6:Eiioi2fTioiinrmiinMEI, MS, NĂỂ«« ssesuenkierHiiLbEi01TL100100400207140000000701000001 48 Hình 36: Khảo sát từ tính của mẫu M6 . - + ¿+ +2222E+2+2+E+z£££zEzxzxzxrxzrzxcee 49 Hình S7: Khẩomsii-frtidhzriarmiln NỖ „ «ceceose.omeceszestrtosrerEtirtdrdhuairdrifnotdggrgg” 50 Tinh 5š: Khẩu sốt từ thnh;cln THấU MT-aaoaatrdidtgtd0002GGG0G000G00003881860380033G00888 50

Hình 3D: Hãi lợ rưởe bên san 2h lãng TT ccc worerscevemsrasceeonaseraccunasuncneprcmcssoees 51

Bang 1: Độ dài tới hạn của một số tỉnh chậtủa:vật lều (8) sxeesssseasaeeasazaana 10 Bảng 2: Số mol của FeCl›, FeCl:, NH,OH - - << c< 5222231111152 36

Bae 4: Tin mến TT nga oan ưa GIAGGGIANGGSGHGSNSEUANE 37

Bảng 6: Kích thước hạt tính theo XIRD ¿5 + c1 11111111 151115111 x 48

Bảng 7: Kết quả tính theo FESEM và theo XRD 2-5-5252 S2S2SscE££zzzzxcxez 49

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên em xin gửi lời tri ân chân thành và sâu sắc nhất đến đắng sinh thành đã

sinh ra, nuôi dưỡng và dạy bảo em cho đến ngày hôm nay, đến các anh chị trong gia đình đã không ngừng động viên tỉnh thần cho em trong suốt quá trình học tập

Em cũng không quên gửi lời tri ân đến các thầy cô trong bộ môn vật lý chất rắn: thầy Trương Quang Nghĩa, thầy Trần Quang Trung, cô Vũ Thị Phát Minh và các thầy cô trẻ trong bộ môn như thầy Nguyễn Hoàng Hưng thầy Nguyễn Đăng Khoa, cô Hoàng Thị Thu đã hết lòng truyền đạt cho em những kiến thức thật là quý báo ngay

trong những buồi đầu tiên dưới mái nhà vật lý chất rắn, những kiến thức này sẽ là hành

trang giúp em tự tin hơn, vững chắc hơn đề bước vào đời

Trong thời gian học tập vừa qua, đặc biệt là trong suốt quá trình làm luận văn

em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm và hướng dẫn rất nhiệt tình từ thầy Trần

Quang Trung và cô Lê Thụy Thanh Giang đề giúp em hoàn thành luận văn này Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy và cô

Xin gửi lời cảm ơn đến chú Đặng Thành Công và cán bộ trẻ Văn Hoàng Luân đã rất nhiệt tình chỉ bảo cho em trong những ngày đầu làm quen với thực nghiệm Chú và anh đã hết lòng giúp đỡ cho tất cả các bạn sinh viên, sẵn sàng thiết kế những thiết bị

cần thiết cho chúng em dé chúng em có được điều kiện tốt nhất hoàn thành luận văn

của mình

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn cùng lớp đã giúp đỡ lẫn nhau trong suốt thời gian học tập vừa qua Cùng giúp đỡ nhau khi gặp khó khăn, cùng động viên tinh thần lẫn nhau đề đạt được kết quả như ngày hôm nay

Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thành đề tài đúng thời gian nhưng không tránh khỏi những thiếu sót Mong các thầy cô thông cảm.

MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT

Bản báo cáo đầu tiên về hiện tượng từ tính là của người Hi Lạp cổ và cũng từ bản báo cáo này mà mọi người đã biết nhiều đến hiện tượng này Nó có nguồn gốc từ

một loại đá, loại đá này gồm có Fe:Ox„ và khi một mảnh Fe cọ xát với nó sẽ trở nên bị

từ hóa Loại đá này ngày nay được gọi là nam châm

Thế kỷ XVIII, nhiều mẫu nhỏ của vật liệu từ được kết hợp thành một vật thê

nam châm lớn hơn, cái mà có khả năng nâng một chất lên khỏi vị trí ban đầu của nó

Với sự tiến bộ của khoa học ngày nay, các nhà khoa học không chỉ nghiên cứu

các vật thê ở kích thước micro ma khoa học đã tiến đến nghiên cứu các vật thể ở một kích thước nhỏ hơn hàng nghìn lần, đó là kích thước nanô vì những tính chất rất đặc

biệt và khả năng ứng dụng rộng rãi của chúng

Vật liệu nanô đóng vai trò quan trọng và đang được quan tâm vì nó không thê

thiếu trong công nghệ hiện đại Chúng là thành phần của nhiều máy điện và thiết bị

điện và nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nữa Điều đó cho ta thay khoa hoc

ngày nay có nhiều thành tựu đáng kể, đặc biệt là công nghệ nanô đang làm thay đổi cuộc sống chúng ta thông qua việc con người có khả năng kiêm soát kích thước hạt từ

vài nm đến vài chục nm

Vì vậy tôi chọn đề tài: chế tạo hạt nanô Fe;O; và kháo sát một số tính chất đặc trưng cúa nó nhằm mục đích tìm hiểu và nghiên cứu về nanô từ

Nội dung của đề tài gồm:

Chương 1: Tổng quan về các hạt nanô từ Chương 2: Tiến trình thực nghiệm Chương 3: Kết quả và thảo luận => Kết luận chung và hướng phát triển.

CHUONG I: TONG QUAN VE HAT NANO TU

I Vat ligu nanô và các hiệu ứng liên quan I.1 Vật liệu nanô

Vật liệu nanô (nano materials) là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao

sôi động nhất trong thời gian gần đây Điều đó được thê hiện bằng số các công trình

khoa học, số các bằng phát minh sáng chế (hình 1), số các công ty (hình 2) có liên quan

đến khoa học, công nghệ nanô gia tăng theo cấp số mũ Con số ước tính về số tiền đầu tư vào lĩnh vực này lên đến 8,6 tỷ đô la vào năm 2004

MO I3 AC G ĐMGO MO l0 t0 KC Gs

Hình 1: Số các công trình khoa học và bằng phát minh sáng chế tăng theo cấp số mũ theo thời gian.

thuật ngữ đó Để hiểu rõ khái niệm vật liệu nanô, chúng ta cần biết hai khái niệm có

liên quan là khoa học nanô (nanoscience) và công nghệ nanô (nanotechnology) ¢ Khoa hoc nané (nanoscience): là ngành khoa học nghiên cứu về các hiện tượng và sự can thiệp (manipulation) vào vật liệu tại các quy mô nguyên tử, phân tử và

đại phân tử Khoa học nanô nghiên cứu trên nhiều lĩnh vực như : vật lý, hóa, y học,

sinh học và một vài ngành khoa học liên quan [4] Tại các quy mô đó, tính chất của vật

liệu khác hăn với tính chất của chúng tại các quy mô lớn hơn

e Céng nghé nano (nanotechnology): \a viéc thiét ké, phân tích đặc trưng, chế

tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng và

kích thước trên quy mô nanô mét

Ngày nay vật liệu nanô đang được quan tâm rất nhiều vì nó không thể thiếu

trong công nghệ hiện đại, là thành phần của nhiều máy móc và thiết bị điện [7] và nó đi sâu vào đời sông hiện đại và đang dân dân chiêm một ý nghĩa rât lớn đôi với đời sông

của con người nhờ vào các tính chất rất đặc biệt của chúng mà các vật liệu truyền thống trước đó không có được

- Vật liệu nanô có các tính chất rất thú vị Vậy tại sao nó lại có các tính chất thú

vị đó?

Tính chất quan trọng nhất của vật liệu nanô bắt nguồn từ kích thước của chúng

rất nhỏ bé có thể so sánh với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lí của vật

liệu Chỉ là vấn đề kích thước thôi thì không có gì đáng nói, điều đáng nói là kích thước

của vật liệu nanô đủ nhỏ để có thể so sánh với các kích thước tới hạn của một số tính chất (bảng 1) Vật liệu nanô nằm giữa tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất

khối của vật liệu Đối với vật liệu khối, độ dài tới hạn của các tính chất rất nhỏ so với

độ lớn của vật liệu, nhưng đối với vật liệu nanô thì điều đó không đúng nên các tính

chất khác lạ bắt đầu từ nguyên nhân này

Chúng ta hãy xét một ví dụ trong bảng 1 Vật liệu sắt từ được hình thành từ những đômen, trong lòng một đômen, các nguyên tử có từ tính sắp xếp song song với nhau nhưng lại không nhất thiết phải song song với mômen từ của nguyên tử ở một

đômen khác Giữa hai đômen có một vùng chuyền tiếp được gọi là vách đômen Độ dày của vách đômen phụ thuộc vào bản chất của vật liệu mà có thê dày từ 10-100 nm Nếu vật liệu tạo thành từ các hạt chỉ có kích thước bằng độ dày vách đômen thì sẽ có

các tính chất khác hăn với tính chất của vật liệu khối vì ảnh hưởng của các nguyên tử ở đômen này tác động lên nguyên tử ở đômen khác

Bang 1: Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu [§]

Độ sâu bề mặt kim loại 10-100

Siêu dẫn Độ dài liên kết cặp Cooper 0.1-100

Độ thâm thấu Meisner 1-100

1.2 Cac hiện tượng đặc biệt khi hạt ở kích thước nanô

Khi kích thước giảm xuống còn nanomet, thì có 2 hiện tượng đặc biệt sau :

I.2.1 Hiệu ứng bề mặt

Tỉ số giữa số nguyên tử bề mặt và số nguyên tử trong cả hạt nanô trở nên rất lớn,

thí dụ: đối với một hạt nanô hình cầu bán kính R cấu tạo từ các nguyên tử có kích

thước trung bình a, tỉ số này là:

N mat ngoai / N ~ 3a/R

Với R = 6a ~ 1 nm, thì một nửa số nguyên tử nằm trên bề mặt Diện tích bề mặt lớn của các hạt nanô là một lợi thế khi chúng được ứng dụng để tàng trữ khí vì các phân tử khí được hấp phụ trên bề mặt, hoặc khi chúng được ứng dụng trong hiện tượng xúc tác, trong đó các phản ứng xảy ra trên bề mặt của chất xúc tác Mặt khác, năng

lượng liên kết của các nguyên tử bề mặt bị hạ thấp một cách đáng kể vì chúng không

được liên kết một cách đầy đủ, kết quả là các hạt nanô nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn nhiêu so với nhiệt độ nóng chảy của vật liệu khôi tương ứng

L.2.2.Hiệu ứng lượng tử

Khi kích thước của hạt (thí dụ chất bán dẫn) giảm xuống xap xi ban kinh Bohr

của exciton thì có thê xảy ra hiệu ứng kích thước lượng tử (quantum size effects), hay còn gọi là hiệu ứng giam giữ lượng tử (quantum confinement effects) trong đó các trạng thái electron cũng như các trạng thái dao động trong hạt nanô bị lượng tử hóa

Các trạng thái bị lượng tử hóa trong cấu trúc nanô sẽ quyết định tính chất điện và

quang nói riêng, tính chất vật lý và hóa học nói chung của cấu trúc đó

Trước hết chúng ta hãy mô tả một cách sơ lược hiệu ứng giam giữ lượng tử Thí

dụ, trong vật liệu bán dẫn khối, các electron trong vùng dẫn và các lỗ trống trong vùng

hóa trị chuyên động tự do khắp tỉnh thê, do lưỡng tính sóng hạt, chuyên động của các

hạt tải điện có thê được mô tả bằng tổ hợp tuyến tính của các sóng phắng có bước sóng

vào cỡ nanô mét Nếu kích thước của khối bán dẫn giảm xuống, xấp xi giá trị của các

bước sóng này, thì hạt tải điện bị giảm trong khối này sẽ thể hiện tính chất giống như

một hạt chuyển động trong hộp thế Nghiệm của phương trinh Schrodinger trong trường hợp này là các sóng dừng (sóng đứng) bị giam trong giếng thế và năng lượng tương ứng với hai sóng riêng biệt, nói chung là khác nhau và gián đoạn Những chuyên dời của hạt tải điện giữa hai mức năng lượng gián đoạn nêu trên sẽ gây ra quang phố

vạch Hệ hạt khi đó được gọi là hệ bị giam giữ lượng tử

Trong phần này chúng ta sẽ sử dụng khái niệm giam giữ lượng tử các hạt tải

điện trong vật rắn đề tìm ra các đặc điểm của cấu trúc năng lượng trong vật rắn thấp

chiều Việc tính toán cấu trúc năng lượng của các hệ bị giam giữ lượng tử thông thường được thực hiện theo hai phương pháp:

+ Trong phương pháp một, chúng ta xuất phát từ việc nghiên cứu vật thể khối, sau

đó khảo sát sự biến đổi của cầu trúc vùng năng lượng, khi kích thước của vật giảm đến

vài nm

+ Phương pháp thứ hai bắt đầu từ việc nghiên cứu các trạng thái electron riêng biệt

của các nguyên tử cô lập, sau đó khảo sát sự thay đổi của các mức năng lượng, khi các

nguyên tử lại gần và bắt đầu tương tác với nhau

II.Vật liệu từ và phân loại vật liệu từ

Các vật liệu khi hưởng ứng với từ trường thì nó sẽ có tính chất từ (magnetic

material) Đặc trưng tính chất từ của các vật liệu là độ từ hóa và độ từ cảm [1]

- Độ từ hóa là moment từ trung bình của mẫu vật (hoặc trong một đơn vị thể tích

của mẫu vật) Nếu từ trường không thật lớn thì độ từ hóa M tỷ lệ với cường độ từ trường H:

M=xH

- Độ từ cảm yx, là tỷ số của độ từ hóa và từ trường, biêu hiện sự hưởng ứng của vật

liệu với từ trường ngoài:

_M

eA

Độ từ cảm này có thé âm hoặc dương, thường được tính theo đơn vị thích hợp

sao cho độ từ cảm không có thứ nguyên H.1.Vật liệu từ

Vật liệu từ là loại vật liệu mà dưới tác dụng của từ trường ngoài có thê bị từ hóa,

tức là có những tính chất từ đặc biệt Vì thế ta có thê nói sắt thường và sắt từ tuy hai mà

là một Đó là nếu ta hiểu đúng cái nghĩa của từ "sắt" là chất mà trong thành phần của nó chứa chủ yếu các nguyên tử của nguyên tố Fe Tùy thuộc vào cách hưởng ứng của

vật liệu từ trong từ trường, chúng được chia làm hai nhóm chính: vật liệu từ mềm và

vật liệu từ cứng

- Vật liệu từ mềm: được sử dụng chủ yếu trong lõi nam châm của máy biến thé, motor, phan cảm điện, các thiết bị tạo hơi nước, dùng làm mạch từ của các thiết bị và

dụng cụ điện có từ trường không đôi hoặc biến đổi [4] Vật liệu từ mềm có độ từ thẩm

lớn, từ trường khử từ nhỏ, tôn hao từ trễ nhỏ (đường cong từ trễ hẹp) Các tính chất của

vật liệu từ mềm phụ thuộc vào độ tinh khiết hóa học của chúng, và mức độ biến dạng

của cấu trúc tỉnh thể Nếu có càng ít các loại tạp chất trong vật liệu , thì các đặc tính

của vật liệu càng tốt Vì vậy khi sản xuất vật liệu từ mềm cần phải cố gắng loại bỏ những tạp chất có hại nhất đối với chúng: carbon, phosphor, lưu huỳnh, ôxy, nitơ và các loại ôxit khác nhau Đồng thời cần phải có gắng không làm biến dạng cấu trúc tinh

thể và không gây ra trong đó những ứng suất nội Các loại sắt từ mềm gồm thép kỹ thuật, thép ít carbon, thép lá kỹ thuật điện, hợp kim sắt - niken có độ từ thâm cao (permaloi) va Oxit sat tir (ferrite)

- Vật liệu từ cứng : có từ trường khử từ và từ dư lớn, một cách tương ứng thì

đường cong từ trễ của nó rộng, rất khó bị từ hóa Một khi bị từ hóa thì năng lượng từ của vật liệu được giữ lại lâu, có thê được dùng làm nam châm "vĩnh cữu" Về thành

phần cấu tạo có thê chia thành vật liệu kim loại, phi kim loại và điện môi từ Vật liệu từ kim loại có thể là kim loại đơn chất (sắt, cobalt, niken) và hợp kim từ của một số kim

loại Vật liệu phi kim loại thường là frrit, thành phần gồm hỗn hợp bột của các ôxit sắt

và các kim loại khác Điện môi từ là vật liệu tổ hợp, gồm 60 - 80% vật liệu từ dạng bột và 40 - 20% điện môi Ferrit và điện môi từ có điện trở suất lớn, nên làm giảm đáng kế

mất mát do dòng điện xoáy Fucault nên được sử dụng chúng rộng rãi trong kỹ thuật cao

tần Ngoài ra, nhiều loại ferrite có độ ôn định của các đặc tính từ trong một dải tần số

rong, ké cả siêu cao tần

II.2.Phân loại vật liệu từ

Trong tự nhiên có hai loại vật liệu từ chủ yếu: vật liệu thuận từ và vật liệu nghịch từ Cả hai chất này đều có nhiều như nhau Sự phân loại này dựa theo dấu và độ

lớn của độ từ cảm

II.2.1 Vật liệu thuận từ

- Các chất có z > 0 gọi là chất thuận từ[1] Tính thuận từ thường thê hện khá yếu và phụ thuộc vào nhiệt độ Chăng hạn ở nhiệt độ phòng thì „~10'

- Vật liệu thuận từ là những vật liệu mà khi không có từ trường ngoài tác dụng thì

các moment từ nguyên tử định hướng hỗn loạn, điều này dẫn đến moment từ trung bình bằng không, độ từ hóa bằng không Khi có từ trường ngoài tác dụng thì các moment từ nguyên tử sẽ định hướng theo từ trường ngoài và xuất hiện độ từ hóa cùng chiều với từ trường ngoài

- Chất nghịch từ là chất bị từ hóa ngược chiều từ trường ngoài Khi từ trường

không thật lớn, ta có M = y H với x < 0 Tinh nghịch từ có liên quan với xu hướng của các điện tích muốn chắn phần trong của vật thể khỏi từ trường ngoài (tuân theo định

luật Lentz của hiện tượng cảm ứng điện từ)

Các thông số xác định tính chất của vật liệu từ, ngoài độ cảm từ còn có độ từ hoá bão hoà (từ độ đạt cực đại tại từ trường lớn), độ từ dư (từ độ còn dư sau khi ngừng tác động

của từ trường ngoài), lực kháng từ He (từ trường ngoài cần thiết để một hệ sau khi đạt

được trạng thái bão hoà từ, bị khử từ)

I.2.3.Các chất từ trật tự

- Các chất trật tự từ (hay là các vật liệu từ mạnh) là những vật liệu có khả năng cảm ứng dưới từ trường ngoài mạnh Đặc trưng của chúng là ở dưới nhiệt độ nào đó

(tùy từng chất) tồn tại moment từ trung bình một cách tự phát (gọi là độ từ hóa tự phát)

ngay khi không có từ trường ngoài Giá trị của độ từ cảm x của các chất từ trật tự này

lớn hơn nhiều so với chất thuận từ và chất nghịch từ O 0°K trong cac chất từ trật tự

- Các chất trật tự từ bao gồm: sắt tỪ, phản sắt từ, feri từ, sắt từ yếu

rt ff r Tf rt it

Hình 4: Định hướng các momen tit trong vat liệu sắt từ

Hình 6: Định hướng của các mômen từ của vật liệu ferri từ

it it

II.3.Vật liệu siêu thuận từ II.3.1.Đômen từ

Trong vật liệu từ, ở dưới nhiệt độ Curie (hay nhiệt độ Née]) có tồn tại độ từ hoá

tự phát của vật liệu; nghĩa là độ từ hoá tồn tại ngay cả khi không có từ trường Với vật liệu có kích thước thông thường, mômen từ của cả vật thường bằng không, vật ở trạng thái khử từ Điều này được Weiss giải thích rằng vật được chia thành các đômen Trong mỗi đômen vectơ độ từ hoá tự phát có hướng xác định Nhưng các đômen khác nhau thì vectơ độ từ hóa tự phát sẽ có hướng khác nhau Các đômen lân cận phân cách nhau bởi vách đômen Qua vách đômen, hướng của mômen từ thay đồi dần.[2.5]

Thông thường các đômen có kích thước vi mô và trong đa tinh thể, mỗi hạt có

thê chứa một số đômen đơn Do đó, một vật rắn sẽ có một số lượng lớn các đômen với

những hướng từ hóa khác nhau Mômen từ hóa M cua vat ran sé 1a tong vecto tir hoa của tất cả các đômen Phần đóng góp của mỗi đômen phụ thuộc vào thể tích của nó Nếu không có từ trường ngoài, năng lượng nhiệt làm cho mômen từ của các đômen

trong toàn khôi sẽ sắp xêp hôn độn do đó độ từ hóa của vật răn vân băng 0

Hình 7: Sự phân chia thành đômen, vách đômen trong vật liệu khối

Khi có từ trường ngoài tác dụng, các đômen thay đổi hình dạng và kích thước nhờ sự dịch chuyên các vách đômen Khi có tác động của từ trường ngoài, các vách đômen sẽ dịch chuyên, những đômen nào có mômen từ gần với hướng của từ trường sẽ được mở rộng, còn những đômen nào có mômen từ có hướng ngược hướng với từ

trường sẽ bị thu hẹp lại Qua đó sẽ làm tăng năng lượng của hệ, độ từ hóa của vật liệu Sẽ tăng dần đến một giới hạn gọi là độ từ hóa bão hòa Tại đó hướng của mômen từ

trùng với hướng của từ trường

11.3.2 Tinh chat siéu thuan tir

Một vật liệu sắt từ được cấu tạo bởi một hệ các hạt (thê tích V), các hạt này

tương tác và liên kết với nhau Giả sử nếu ta giảm dần kích thước các hạt thì năng

lượng dị hướng KV giảm dần, nếu ta tiếp tục giảm thì đến mot luc nao do KV << kT,

năng lượng nhiệt sẽ thắng năng lượng dị hướng và vật sẽ mang đặc trưng của một chất thuan ttr.[10,12]

Thông thường, lực liên kết bên trong vật liệu sắt từ làm cho các mômen từ trong

nguyên tử sắp xếp song song với nhau, tạo nên một từ trường bên trong rất lớn Đó

cũng là điểm khác biệt giữa vật liệu sắt từ và vật liệu thuận từ Khi nhiệt độ lớn hơn

nhiệt độ Curie (hay nhiệt độ Néel đối với vật liệu phản sắt từ), dao động nhiệt đủ lớn đề

thắng lại các lực liên kết bên trong, làm cho các mômen từ nguyên tử dao động tự do Do đó không còn từ trường bên trong nữa, và vật liệu thê hiện tính thuận từ Trong một vật liệu không đồng nhất, người ta có thê quan sát được cả tính sắt từ và thuận từ của

các phân tử ở cùng một nhiệt độ, tức là xảy ra hiện tượng siêu thuận từ

Tính siêu thuận từ có được khi kích thước nhỏ đến mức năng lượng nhiệt phá vỡ

trạng thái trật tự từ Kích thước chuyền sắt từ - siêu thuận từ được xác định bởi công

thức sau: [16]

KV < 25 kgT

Trong đó, K là hằng số dị hướng từ tỉnh thể, V là thể tích hạt nané, kp 1a hang sé

Boltzman, T là nhiệt độ Với một kích thước nhất định thì khi nhiệt độ thấp hạt nanô

thể hiện tính sắt từ, khi nhiệt độ cao hạt nanô thẻ hiện tính siêu thuận từ Nhiệt độ mà ở đó hạt nanô chuyền từ sắt từ sang siêu thuận từ gọi là nhiệt độ chuyền Tụ

Ở trạng thái siêu thuận từ vật liệu hưởng ứng mạnh với từ trường ngoài nhưng

khi không có từ trường hạt nanô ở trạng thái mắt từ tính hoàn toàn Bằng việc lựa chọn

bản chất vật liệu và kích thước, chúng ta có thê có được hạt nanô siêu thuận từ như

mong muốn

Hai đặc trưng cơ bản của các chất siêu thuận từ là:

e Đường cong từ hóa không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

e©_ Không có hiện tượng từ trễ, có nghĩa là lực kháng từ Hc bằng 0

Các chất siêu thuận từ đang được quan tâm nghiên cứu rất mạnh, dùng đề chế tạo các chất lỏng từ (magnetic fluid) dành cho các ứng dụng y sinh Đối với vật liệu

siêu thuận từ, từ dư và lực kháng từ bằng không, và có tính chất như vật liệu thuận từ, nhưng chúng lại nhạy với từ trường hơn, có từ độ lớn như của chất sắt từ Điều đó có

nghĩa là, vật liệu sẽ hưởng ứng dưới tác động của từ trường ngoài nhưng khi ngừng tác động của từ trường ngoài, vật liệu sẽ không còn từ tính nữa, đây là một đặc điểm rất quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng y sinh học

Hình 8: Đường cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ

IL3.3 Hạt nanô ôxit sắt từ Fe;O,

I.3.3.1 Cấu trúc của tỉnh thế magnetite (Fe:O,)

Fe:O¿ là một ôxit hỗn hợp FeO.Fe;O: có cau tric tinh thé spinel ngugc, thudc nhóm ceramic từ, được gọi là ferit (công thức chung là MO.Fe;Ox, trong đó M có thể là Ee, Ni, Co, Mn, ) Các ri có cau tric spinel thường (thuận) hoặc spinel ngược

Trong mỗi ô đơn vị của cấu trúc spinel thường, những ion hóa trị 3 chiếm các vị trí bát

diện còn những 1on hóa trị 2 chiếm các vị trí tứ điện Cấu trúc spinel nguoc được sap

xếp sao cho một nửa số ion Fe”” ở vị trí tứ diện, một nửa số ion Fe” còn lại và tất cả số

ion Fe”” ở vị trí bát diện Mỗi vị trí bát điện có 6 ion O” lân cận gần nhất sắp xếp trên

các góc của khối bát diện, trong khi đó ở vị trí tứ điện có 4 ion O” lân cận gần nhất sắp

xêp trên các góc của khôi tứ diện

Hình 9: Cấu trúc tinh thé ferit thường gặp

Ôxit sắt từ FesOx có cấu trúc tỉnh thê spinel nghịch với ô đơn vị lập phương tâm

mặt Ô đơn vị gồm 56 nguyên tử: 32 anion O”, 16 cation Fe”, 8 cation Fe”” Dựa vào

cầu trúc Fe:O¿, các spin cua 8 ion Fe** chiém cac vi tri tir dién, sap xép nguoc chiéu va khac nhau vé độ lớn so với các spin cua 8 tôn Fe** va 8 ion Fe” 6 vị trí bát diện Các ion Fe”” ở vị trí bát điện này ngược chiều với các ion Fe” ở vị trí tứ điện nên chúng

triệt tiêu nhau Do đó, mômen từ tổng cộng là do tổng mômen từ của các iôn Fe”” ở vị trí bát điện gây ra Vậy mỗi phân tử Fe:O¿ vẫn có mômen từ của các spin trong ion Fe” ở vị trí bát diện gây ra và có độ lớn là 4u; (Bohr magneton) Vì vậy, tinh thể Fe;O¿ tồn tại tính dị hướng từ (tính chất từ khác nhau theo các phương khác nhau) Vật liệu thê hiện tính siêu thuận từ khi vật liệu có kích thước nanô đủ nhỏ và ta xem mỗi hạt Fe:O¿

như hạt đơn đômen

Tinh thể Fe;O¿ có cấu trúc lập phương, có độ từ hóa bão hòa M,~92 A.m”.kg' va nhiét d6 Curie khoang 580°C

Ôxit sắt từ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, Đặc biệt, khi ở kích thước nanô, hạt Fe:O¿ được xem như các hạt đơn đômen và có tính siêu thuận từ phục

vụ chủ yếu cho lĩnh vực y sinh học, như là tác nhân làm tăng độ tương phản cho ảnh

cộng hưởng từ, làm phương tiện dẫn truyền thuốc

IH.3.3.2 Sự biến đối và ốn định của magnetite

Magnetite dé bị ôxi hoá trong không khí thành maghemite (y-Fe;O:) theo phương trình:

4Fe:O¿+O; ———> 6y-FeaO:

Ở nhiệt độ lớn hơn 300°C, magnetite bi 6xi hoa thanh hematite (ơ- Fe;O) Khi khảo sát các tính chất và ứng dụng của các hạt nanô từ thì các tính chất vật

lý và hoá học ở bề mặt có ý nghĩa rất lớn Trong các dung dịch có nước các nguyên tử

Fe kết hợp với nước, các phân tử nước này dễ phân ly đề tách nhóm OH trên bề mặt

ôxit sắt Các nhóm OH bề mặt là lưỡng tính và có thê phản ứng lại với cả axit hoặc

bazơ

HI.Các phương pháp chế tạo hạt nanô Fe;O,

Hạt nanô từ tính có thể được chế tạo theo hai nguyên tắc:

- _ Vật liệu khối được nghiền nhỏ đến kích thước nanô (top-down)

- Hinh thanh hat nano từ các nguyên tu (bottom-up)

Phương pháp thứ nhất gồm các phương pháp nghiền và biến dạng như nghiền hành tỉnh, nghiền rung Phương pháp thứ hai được phân thành hai loại là phương pháp vật lý (phún xạ, bốc bay [12] ) và phương pháp hóa học (phương pháp kết tủa từ dung

dịch và kết tủa từ khí hơi [6]) III.1 Phương pháp đồng kết tua

Trong phương pháp kết tủa từ dung dịch, khi nồng độ của chất đạt đến một trạng thái bão hòa tới hạn, trong dung dịch sẽ xuất hiện đột ngột những mầm kết tụ Các mầm kết tụ đó sẽ phát triển thông qua quá trình khuếch tán của vật chất từ dung dịch lên bề mặt của các mầm cho đến khi mầm trở thành hạt nanô (hình 11) Để thu

được hạt có độ đồng nhất cao, người ta cần phân tách hai giai đoạn hình thành mầm và

phát triển mầm Trong quá trình phát triển mầm, cần hạn chế sự hình thành của những mầm mới[9] Các phương pháp sau đây là những phương pháp kết tủa từ dung dịch: đồng kết tủa, nhũ tương, polyol, phân ly nhiệt

Phương pháp đồng kết tủa là một trong những phương pháp thường được dùng để tạo các hạt ôxit sắt Có hai cách dé tạo ôxit sắt bằng phương pháp này đó là

hydroxide sắt bị ôxi hóa một phần băng một chất ôxi hóa nào đó và già hóa hỗn hợp

dung dịch có tỉ phần hợp thức Fe ” và Fe” trong dung môi nước Phương pháp thứ nhất

có thê thu được hạt nanô có kích thước từ 30 nm - 100 nm Phương pháp thứ hai có thể tạo hạt nanô có kích thước từ 2 nm - 15 nm Bang cách thay đổi pH và nồng độ ion trong dung dịch mà người ta có thê có được kích thước hạt như mong muốn đồng thời

làm thay đổi diện tích bề mặt của các hạt đã được hình thành

Hình 11: Cơ chế hình thành và phát triển hạt nanô trong dung dịch

Cơ chế tông hợp hạt nanô Fe:Ox như sau: với tỉ phần mol hợp lí Fe”/Fe” = 2

trong môi trường kiềm có pH = 9 - 14 và trong điều kiện thiếu ôxi Fe” + H,O -> Fe(OH),°™ (théng qua qua trinh mat proton)

Fe” + HạO -> Fe(OH),ˆ* (thông qua qua trinh mat proton)

Fe(OH),** + Fe(OH),“* -> Fe;O¿ (thông qua quá trình ôxi hóa và dehydride hóa, pH > 9, nhiệt độ 60”) Tổng hợp các phản ứng trên chúng ta có phương trình sau:

Fe” + 2Fe** + 80H = Fe:O¿ + 4H;O

Néu co Oxi thi magnetite bi ôxi hóa thành hydroxide theo phản ứng:

Fe;O¿ + 0,25 O; + 4,5 H;O -> 3Fe(OH);

22

Mặc dù đồng kết tủa là phương pháp đơn giản nhưng khi các hạt nanô hình thành chúng kết tụ rất mạnh Các hạt kết tụ này làm hạn chế khả năng ứng dụng tiếp

theo, do đó đòi hỏi phải có sự biến đối bề mặt Sự cải biến này cho phép tông hợp các

hạt với sự có mặt của các chất tương thích sinh học

II.2 Phương pháp nghiền bi

Nghiền bi là phương pháp tạo ra hợp kim bằng cơ học được sử dụng để tạo sự

phân tán ôxIt dé tăng cường sự pha trộn Qui trình này liên quan đến việc trộn rất mạnh các vật liệu ban đầu dạng bột và các bị nghiền trong một lọ thuỷ tính trong khoảng vài

giờ Sự tác động mạnh cho phép vật liệu ban đầu nằm giữa các viên bi nghiền để được

va đập trong suốt quá trình va chạm của các viên bị Sự va chạm này được lặp đi lặp lại

sinh ra năng lượng đủ để tạo ra cấu trúc hạt nanô không cân băng, thông thường trong

trạng thái vô định hình hay giả tinh thể Gần đây, kỹ thuật này đã được ứng dung dé

tổng hợp các ferit spinel từ như ZnFe;O¿ Với phương pháp này ta có thê tạo ra hạt nanô có kích thước khoảng 10nm CLT chế tạo bằng phương pháp này thường được dùng cho các ứng dụng vật lý [1T]

e Uu diém: co thé tạo ra vật liệu kích thước nanô với số lượng lớn, chỉ phí thấp

e Nhược điểm: khó kiểm soát sự phân bó kích thước hạt, dễ lẫn tạp chất từ vật liệu

làm bi nghiên

IIH.3 Vĩ nhũ tương

Vi nhũ tương (microemulsion) cũng là một phương pháp được dùng khá phố biến để tạo hạt nanô Với nhũ tương “nude — trong - dầu”, các giọt dung dịch nước bị

bẫy bởi các phân tử CHHBM trong dầu (các mixen) (hình 12) Đây là một dung dịch ở

trạng thái cân băng nhiệt động trong suốt, đăng hướng Do sự giới hạn về không gian

của các phân tử CHHBM, sự hình thành phát triển các hạt nanô bị hạn chế và tạo nên

các hạt nanô rất đồng nhất Kích thước hạt có thê từ 4 - 12 nm với độ sai khác khoảng

0,2 -0,3 nm

pha ngoài: dầu pha ngoài: nước

ao " pha trong: các hạt dầu

IIH.4 Phương pháp hóa siêu âm

Phương pháp hóa siêu âm là các phản ứng hóa học được hỗ trợ bởi sóng siêu âm cũng được dùng đề tạo hạt nanô ôxit sắt Hóa siêu âm là một chuyên ngành của hóa học, trong đó, các phản ứng hóa học xảy ra dưới tác dụng của sóng siêu âm như một dạng xúc tác Sóng siêu âm là sóng đọc là quá trình truyền sự co lại và giãn nở của chất lỏng Tần số thường sử dụng trong các máy siêu âm là 20 kHz cao hơn ngưỡng nhận biết của tai người (từ vài Hz đến 16 kHz) Hóa siêu âm được ứng dụng đề chế tạo

rất nhiều loại vật liệu nanô như vật liệu nanô xp, nano dang long, hat nano, ống nanô

Hạt nanô ôxit sắt và ôxit sắt pha Co và Ni đã được chế tạo bằng phương pháp này Tuy

nhiên các hạt nanô cần phải có chế độ xử lí nhiệt mới có thể đạt được từ độ bão hòa cao

ở nhiệt độ phòng

Hạt nanô từ tính dựa trên ôxít sắt đã được chế tạo băng hóa siêu âm Đây là

phương pháp rất đơn giản đề tạo hạt nanô từ tính với từ độ bão hòa rất cao Muối iron (II) acetate được cho vào trong nước cất hai lần rồi cho chiếu xạ siêu âm với công suất khoảng 200 W/2 h trong môi trường bảo vệ Sóng siêu âm được tác dụng dưới dạng xung đề tránh hiện tượng quá nhiệt do siêu âm tạo ra Khi tác dụng siêu âm, trong dung

dịch sẽ xuất hiện các chất có tính khử và tính ôxi hóa như H;, hydrogen peroxide

(H;O;) Các sản phẩm trung gian năng lượng cao có thê là HO; (superoxide), hydro

nguyên tử, hydroxyl và điện tử Các chất này sẽ ôxi hóa muối sắt và biến chúng thành

magnetite Fe;O,4 Sau khi phản ứng xảy ra ta thu được hạt nanô Fe:O¿ với từ độ bão hòa

có thê đến 80 emv/g, cao gan bang gia tri của Fe:O¿ ở dạng khối IIH.5Š Phương pháp điện hóa

Phương pháp điện hóa cũng được dùng để chế tạo hạt nanô ôxit sắt từ tính

Dung dịch điện hóa là dung dịch hữu cơ Kích thước của hạt nanô từ 3 — 8 nm được điều khiến bằng mật độ dòng điện phân Sự phân tán của các hạt nanô nhờ vào các

CHHBM Phương pháp này phức tạp và hiệu suất không cao như các phương pháp khác nên ít được nghiên cứu

IV.Một số ứng dụng trong y sinh học

IV.1.Trong phân tách và chọn lọc tế bào

Trong y sinh học, người ta thường xuyên phải tách một loại thực thê sinh học nào đó ra khỏi môi trường của chúng dé lam tăng nồng độ khi phân tích hoặc cho các

mục đích khác Phân tách tế bào sử dụng các hạt nanô từ tính là một trong những

phương pháp thường được sử dụng

Quá trình phân tách được chia làm hai giai đoạn: đánh dấu thực thế sinh học cần

nghiên cứu; và tách các thực thê được đánh dấu ra khỏi môi trường băng từ trường

Việc đánh dấu được thực hiện thông qua các hạt nanô từ tính Hạt nanô thường

dùng là hạt ôxit sắt Các hạt này được bao phủ bởi một loại hóa chất có tính tương hợp

sinh hoc nhu 1a dextran, polyvinyl alcohol (PVA), Hóa chất bao phủ không những có

thé tạo liên kết với một vi trí nào đó trên bề mặt tế bào hoặc phân tử mà còn giúp cho

các hạt nanô phân tán tốt trong dung môi, tăng tính ôn định của chất lỏng từ

Quá trình phân tách được thực hiện nhờ một gradient từ trường ngoài Từ

trường ngoài tạo một lực hút các hạt từ tính có mang các tế bào được đánh dấu Các tế

bào không được đánh dấu sẽ không được giữ lại và thoát ra ngoài Sơ đồ phân tách tế

bào đơn giản nhất được trình bày như hình sau:

Hình 14: Sơ đồ phân tách tế bào đơn giản

Hỗn hợp tế bào và chất đánh dấu (hạt từ tính bao phủ bởi một lớp hoạt hóa bề mặt) được trộn với nhau đề các liên kết hóa học giữa chất đánh dấu và tế bào xảy ra Sử

dụng một từ trường ngoài là một thanh nam châm vĩnh cửu để tạo ra một gradient ttr

trường giữ các hạt tế bào được đánh dấu lại

26

IV.2 Dẫn truyền thuốc

Một trong những nhược điểm quan trọng nhất của hóa trị liệu đó là tính không đặc hiệu Khi vào trong cơ thê, thuốc chữa bệnh sẽ phân bố không tập trung nên các tế bào mạnh khỏe bị ảnh hưởng do tác dụng phụ của thuốc Chính vì thế việc dùng các hạt

từ tính như là hạt mang thuốc đến vị trí cần thiết trên cơ thể (thông thường dùng điều trị

các khối u ung thư) đã được nghiên cứu từ những năm 1970, những ứng dụng này được gọi là dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính

Có hai lợi ích cơ bản là:

(i) Thu hẹp phạm vi phân bố của các thuốc trong cơ thể nên làm giảm tác dụng phụ của thuốc; và

(ii) Giảm lượng thuốc điều trị

Nghiên cứu dẫn truyền thuốc đã được thử nghiệm rất thành công trên động vật,

đặc biệt nhất là dùng để điều trị u não Việc dẫn truyền thuốc đến các u não rất khó

khăn vì thuốc cần phải vượt qua hàng rào ngăn cách giữa não và máu, nhờ có trợ giúp

của hạt nanô từ có kích thước 10 - 20 nm, việc dẫn truyền thuốc có hiệu quả hơn rất nhiều Việc áp dụng phương pháp này đối với người tuy đã có một số thành công,

nhưng còn rất khiêm tốn IV.3 Tăng thân nhiệt cục bộ

Phương pháp tăng thân nhiệt cục bộ các tế bào ung thư mà không ảnh hưởng đến các tế bào bình thường là một trong những ứng dụng quan trọng khác của hạt nanô

từ tính Nguyên tắc hoạt động là các hạt nanô từ tính có kích thước từ 20 - 100 nm

được phân tán trong các mô mong muốn sau đó tác dụng một từ trường xoay chiều bên

ngoài đủ lớn về cường độ và tần số đề làm cho các hạt nanô hưởng ứng mà tạo ra nhiệt

nung nóng những vùng xung quanh Nhiệt độ khoảng 42°C trong khoảng 30 phút có thê

đủ đề giết chết các tế bào ung thư Nghiên cứu về kĩ thuật tăng thân nhiệt cục bộ được

phát triển từ rất lâu và có rất nhiều công trình đề cập đến kĩ thuật này nhưng chưa có công bố nào thành công trên người Khó khăn chủ yếu đó là việc dẫn truyền lượng hạt

nanô phù hợp dé tạo ra đủ nhiệt lượng khi có sự có mặt của từ trường ngoài mạnh trong

phạm vi điều trị cho phép Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nung nóng cục bộ là lưu lượng máu và phân bô của các mô