Khóa luận tốt nghiệp tìm hiểu về hạt nano từ và ứng dụng trong đời sống, y học

Đ ẠI C Ọ H SƯ ẠM PH N H TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ ĐINH THỊ QUỲNH Đ TÌM HIỂU VỀ HẠT NANO TỪ VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG, Y HỌC ẠI C Ọ H SƯ Chuyên ngành: Vật lý chất rắn ẠM PH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC N H Người hướng dẫn khoa học ThS LÊ KHẮC QUYNH HÀ NỘI - 2018 LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình thực khóa luận này, em nhận giúp đỡ tận tình quý thầy cơ, anh chị bạn bè Em xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy cô khoa Vật lý- Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội dạy dỗ, bảo truyền đạt kiến thức cho em st q trình học tập rèn luyện trường trình thực khóa luận Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS Lê Khắc Quynh tận tình hướng dẫn giúp em suốt trình thực khóa luận Đ Là sinh viên lần đầu nghiên cứu khoa học, khóa luận em khơng ẠI tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến H Ọ thêm từ bạn bè thầy để khóa luận hoàn thiện C Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình em, người thân PH trình học tập SƯ ln bên em, hết lịng ủng hộ em vật chất lẫn tinh thần suốt ẠM Cuối em xin kính chúc thầy cô khoa Vật lý – Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội dồi sức khỏe, thành công công việc N H Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng năm 2018 SINH VIÊN ĐINH THỊ QUỲNH LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu củ a riêng hướng dẫn ThS Lê Khắc Quynh Những kết nghiên cứu khoa học khóa luận hồn tồn trung thực chưa cơng bố nơi khác Trong trình nghiên cứu hồn thành khóa luận em có tham khảo số tài liệu số tác giả ghi phần tài liệu tham khảo Nếu có vấn đề khơng tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Đ Hà Nội, ngày 05 tháng năm 2017 ẠI H SINH VIÊN C Ọ SƯ ẠM PH ĐINH THỊ QUỲNH N H DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ tả quỹ đạo e chuyển động ngun tử Hình 1.2 Mơ tả chuyển động tự quay e nguyên tử Hình 1.3 (a) Mơ hình xếp mômen từ nguyên tử; (b) Sự phụ thuộc -1 vào nhiệt độ Hình 1.4 (a) Sự xếp mômen từ; (b) ) Sự phụ thuộc -1 vào nhiệt độ Hình 1.5 (a) Sự xếp mômen từ; (b) ) Sự phụ thuộc -1 vào nhiệt độ 10 Đ ẠI Hình 1.6 Đường cong từ hóa 11 Hình 1.7 Sự phụ thuộc  vào H 12 H C Ọ Hình 1.8 Sự phụ thuộc từ độ (I) -1 vào nhiệt độ 13 Hình 1.9 So sánh đường cong từ trễ vật liệu từ cứng từ mềm 14 SƯ Hình 2.1 (a) Bình sữa làm nhựa có pha thêm nano bạc; (b) Dược PH phẩm có sử dụng nano bạc; (c) Thiết bị điện tử có sử dụng nano ẠM bạc 18 Hình 2.2 (a) Hạt nano vàng sử dụng truyền dẫn thuốc; (b) Hạt nano N H vàng làm đẹp 19 Hình 2.3 Các vị trí tứ diện bát diện 19 Hình 2.4 Cấu trúc spinel đảo Fe3O4 20 Hình 2.5 Sự định hướng lưỡng cực từ: (a) Thuận từ; (b) Sắt từ; (c) Phản sắt từ; (d) Ferit từ 22 Hình 2.6 Đường cong từ hóa vật liệu từ phụ thuộc vào kích thước 22 Hình 2.7 Sự phụ thuộc độ kháng từ vào đường kính hạt nano từ 23 Hình 2.8 Đồ thị lượng dị hướng phụ thuộc vào góc  24 Hình 2.9 Sơ đồ biển diễn phương pháp phun nung 25 Hình 2.10 Sơ đồ thiết bị tổng hợp hạt nano Laze 26 Hình 3.1 Ảnh chụp bit thơng tin đĩa mềm đĩa cứng: (a) Chụp thường; (b) Chụp hạt từ nano Fe3O4 28 Hình 3.2 Một số ứng dụng chất lỏng từ việc khảo sát nhiệt độ loa điện động nhóm Nguyễn Phúc Dương, Lữ Hà Anh viện ITIMS ĐH Bách khoa Hà Nội: (a) Loa điện động; (b) Bộ dẫn từ; (c) Lõi âm 31 Hình 3.3 Đường áp loa treble màng giấy loại 1007 32 Hình 3.4 Mơ hình vận chuyển thuốc hạt nano từ 33 Hình 3.5 (a) Quá trình đốt nhiệt từ trường xoay chiều; (b) Công suất Đ đốt nhiệt phụ thuộc vào bán kính hạt 34 ẠI Hình 3.6 Quá trình quay đảo hồi phục mômen từ hạt nhân 35 C Ọ H SƯ ẠM PH N H MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc đề tài CHƯƠNG TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT RẮN Đ 1.1 Mômen từ nguyên tử ẠI 1.1.1 Mômen từ ngun tử chưa có từ trường ngồi H Ọ 1.2 Các trạng thái từ vật chất C 1.2.1 Trạng thái nghịch từ SƯ 1.2.3 Trạng thái sắt từ PH 1.3 Đặc điểm vật liệu sắt từ 10 ẠM 1.3.1 Đường cong từ hóa 11 1.3.2 Sự phụ thuộc độ cảm từ theo độ từ hóa vật liệu sắt từ 11 N H 1.3.3 Từ dư 12 1.3.4 Nhiệt độ Curie 12 1.3.5 Một vài đặc tính khác chất sắt từ 13 1.4 Phân loại vật liệu sắt từ 14 1.4.1 Vật liệu từ mềm 14 1.4.2 Vật liệu từ cứng 14 1.4.3 Vật liệu ghi từ 15 CHƯƠNG HẠT NANO TỪ TÍNH 16 2.1 Công nghệ nano 16 2.1.1 Khái niệm nguồn gốc công nghệ nano 16 2.1.2 Cơ sở khoa học công nghệ nano 16 2.1.3 Phân loại vật liệu theo kích thước 17 2.1.4 Ứng dụng số nano 18 2.2 Hạt nano sắt từ 19 2.2.1 Cấu trúc tinh thể tính chất Fe3O 19 2.2.1.1 Cấu trúc tinh thể Fe3O4 19 2.2.1.2 Tính chất Fe3O4 20 2.2.2.Các phương pháp chế tạo hạt từ nano 25 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA HẠT NANO TỪ 28 Đ 3.1 Ứng dụng đời sống 28 ẠI 3.1.1 Chất lỏng từ 28 H Ọ 3.1.2 Tăng tuổi thọ trục quay 29 C 3.1.3 Bôi trơn truyền nhiệt 29 SƯ 3.1.4 Máy in phun 29 PH 3.1.5 Gia tốc kế 30 ẠM 3.1.6 Làm bóng bề mặt 30 3.1.7 Ứng dụng quốc phịng hàng khơng 30 N H 3.1.8 Loa điện động 31 3.2 Ứng dụng y học 32 3.2.1 Phân tách chọn lọc tế bào 33 3.2.2 Dẫn truyền thuốc 33 3.2.3 Hiệu ứng đốt nhiệt 33 3.2.4 Tăng độ tương phản cộng hưởng từ hạt nhân 34 3.2.5 Một số ứng dụng tương lai 35 KẾT LUẬN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Vật liệu từ có cấu trúc nano lĩnh vực mẻ ngành khoa học vật liệu đại Các hạt từ kích thước cỡ nanomét (10-9m) micromet (10-6m) đại diện cho lớp vật liệu từ mới, thu hút quan tâm đặc biệt hai phương diện, khoa học công nghệ So với vật liệu khối tương ứng, hạt nano từ có tính chất từ phong phú, đa dạng khác thường Các tính chất hệ hiệu ứng liên quan đến hạn chế kích thước phá vỡ tính đối xứng cấu trúc tinh thể biên hạt Đ Các hạt nano từ thể thuộc tính từ độc tính siêu thuận từ ẠI Sự đa dạng tính chất làm cho hạt nanơ từ có ứng dụng phong Ọ H phú Các hạt nano từ hội tụ đầy đủ yếu tố cần thiết cho ứng dụng C sống lĩnh vực y sinh học SƯ Thứ nhất: hạt nanô từ có kích thước gần với kích thước thực thể sinh học virus (20-500nm), protein (5-50nm) gen (đường kính 2nm, PH dài (10-100nm)) chúng dễ dàng tiếp cận mà khơng ảnh hưởng ẠM nhiều đến hoạt động thực thể sinh học Thứ hai: hạt nano từ có diện tích bề mặt lớn, chức N H hoá bề mặt làm tăng khả hấp phụ nhả thuốc thể Đặc biệt hạt nano từ có từ tính lớn có khả điều khiển từ trường nên phạm vi ứng dụng lớn Tuy nhiên ứng dụng y học đòi hỏi vật liệu phải đáp ứng yêu cầu khắt khe tính chất dược lý, hoá học, vật lý độ đồng nhất, cấu trúc tinh thể, thuộc tính từ, cấu trúc bề mặt, tính chất hút bám, khả hồ tan hạt đặc biệt phải có tính độc thấp Chính lí nên nghiên cứu nano từ tơi chọn đề tài “Tìm hiểu hạt nano từ ứng dụng đời sống, y học” làm đề tài nghiên cứu Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu lí thuyết tính chất ( tính từ) hạt nano từ - Ứng dụng hạt nano từ vào sống y học Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Các hạt nano từ ứng dụng 4.Nhiệm vụ nghiên cứu - Các tính chất từ ứng dụng hạt từ nano Phương pháp nghiên cứu - Tra cứu, đọc tổng hợp tài liệu Cấu trúc đề tài Đ - Phần 1: Mở đầu ẠI - Phần 2: Nội dung H Ọ Chương 1: Tính chất từ vật rắn C Chương 2: Hạt nano từ tính ẠM PH - Phần : Kết luận SƯ Chương 3: Ứng dụng hạt nano từ N H 2 chuyển động nhiệt hướng ngược lại, giống chất thuận từ bình thường Tuy nhiên mơmen từ ngun tử ion chất thuận từ bình thường cỡ vài Magheton-Bohr với hạt nanơ cỡ vài nghìn MaghetonBohr Trong hạt siêu thuận từ khơng có tượng từ trễ Đường cong từ hóa tính theo ham Langevin cho hệ thuận từ xác định theo công thức: M = L(a) = coth (a) – 1/a MS 2.2.2.Các phương pháp chế tạo hạt từ nano Đ - Phương pháp phun – nung ẠI C Ọ H SƯ ẠM PH Hình 2.9 Sơ đồ biểu diễn phương pháp phun nung N H Theo phương pháp này, oxit điều chế cách hòa tan muối clorua kim loại muối nitrat kim loại theo tỉ lệ cần thiết dung mơi thích hợp Sau đó, hỗn hợp dung dịch nàu phun thành giọt nhỏ cỡ vài micromet dạng sương mù vào lị phản ứng có nhiệt độ cao hình 2.9 - Phương pháp nghiền bi Nguyên liệu ban đầu đưa vào cối nghiền với viên bi to nặng Khi cối quay, viên bi quay theo đồng thời chuyển động rơi tự Các viên bi va đập vào vào vật liệu Vật liệu nghiền nhỏ sau nhiều giờ, có lên đến hàng trăm 25 - Phương pháp đồng kết tủa Trong phương pháp này, hạt oxit điều chế cách kết tủa từ dung dịch muối cation kim loại dạng hydroxit, cacbonat, oxalat… Kết tủa thu được rửa để thu hạt - Phương pháp vi nhũ tương Phương pháp thích hợp cho việc tổng hợp nhiều loại hạt nano khác kết hợp bột oxit với nước – dung dịch có khả hịa tan Dung dịch có khả hịa tan nhũ tương hóa với chất hữu chứa nước thành giọt nhỏ có kích thước đồng chất hữu cơ, Đ đồng khơng bị tích tụ lại Bằng thay đổi điều kiện tổng hợp ẠI ta điều khiển kích thước hạt tạo H Ọ - Phương pháp laze-xung C Phương pháp địi hỏi phải làm nóng hỗn hợp nguồn laze SƯ CO2 có bước sóng liên tục để bắt đầu trì phản ứng hóa học Trên PH áp suất định nguồn laze đủ mạnh, nồng độ tới hạn hạt nhân ẠM đạt đến khu vực diễn phản ứng, dẫn đến q trình hình thành hạt sau chuyển đến bể lọc khí trơ Sơ đồ thiết bị nhiệt N H phân laze dùng CO2 để tổng hợp hạt nano mô tả hình 2.10 Hình 2.10 Sơ đồ thiết bị tổng hợp hạt nano nguồn laze 26 - Phương pháp thủy phân cưỡng chế polyol Trong phương pháp polyol, chất lỏng polyol có tác dụng dung mơi hịa tan kim loại đóng vai trị chất khử Khi dung dịch kích thích tăng nhiệt độ lên đến nhiệt độ sơi polyol trình khử kim loại giảm xuống Bằng việc điều khiển động lực học trình kết tủa, hạt kim loại có hình dạng kích thước đạt khơng bị kết tụ lại Đ ẠI C Ọ H SƯ ẠM PH N H 27 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CỦA HẠT NANO TỪ 3.1 Ứng dụng đời sống 3.1.1 Chất lỏng từ Hạt nano Fe3O4 có nhiều ứng dụng thực tiễn Khi chế tạo loại vật liệu này, người ta sử dụng chúng để quan sát cấu trúc đomen Dựa vào kích thước hạt nhỏ giữ lại từ trường yếu, hạt từ thích hợp để quan sát cấu trúc đomen màng mỏng từ hay màng hợp kim Những nghiên cứu nhóm Vật Đ liệu Từ Siêu dẫn Viện ITIMS quan sát thấy bit thông tin ẠI đĩa mềm đĩa cứng hình 3.1 C Ọ H SƯ 0.2 mm ẠM PH 0.1mm N H ( a) (b) Hình 3.1 Ảnh chụp bit thơng tin đĩa mềm đĩa cứng:( a) chụp thường; ( b) chụp hạt từ nano Fe3O4 Hạt nano Fe3O4 sử dụng để chế tạo chất lỏng từ Các hạt từ bọc hay nhiều lớp chất hoạt động bề mặt nhằm tránh kết tụ phân tán môi trường chất lỏng mang Như hạt từ luôn lơ lửng môi trường chất lỏng mang, ổn định theo thời gian phát huy vai trò vật liệu từ chất lỏng Chất lỏng từ ứng dụng nhiều sống đặc biệt việc giảm ma sát 28 3.1.2 Tăng tuổi thọ trục quay Các chất lỏng từ có ứng dụng rộng rãi hiệu việc thiết kế chế tạo khớp nối trục cam động tốc độ lớn Trong trường hợp chất lỏng từ giữ lại xung quanh trục cam nhờ nam châm vĩnh cửu hình xuyến bao quanh với chất lỏng mang dầu tăng cường hiệu bơi trơn vị trí cần thiết, làm tăng tuổi thọ động lên tới 10 năm Nguyên lý áp dụng ổ đĩa cứng: nhờ có nam châm bao quanh lực hút mà lượng nhỏ chất lỏng từ khu trú khe nam châm trục quay nhờ mà ngăn chặn bụi bẩn vật thể lạ nhỏ thâm nhập vào ổ đĩa Đ ẠI 3.1.3 Bôi trơn truyền nhiệt H Ngồi tác dụng bơi trơn chất lỏng từ cịn tăng cường dịng chảy C Ọ chất lỏng khác truyền nhiệt Sự truyền nhiệt thực việc điều khiển dòng đối lưu cho phép từ trường ảnh hưởng lên độ nhớt, SƯ gradient từ trường nhiệt độ ảnh hưởng đến từ độ ảnh hưởng PH tới lực tham gia vào trình đối lưu Khi máy móc vận hành sinh nhiệt ẠM lượng nhiệt lượng cuộn dây dòng điện gây truyền cho chất lỏng từ Nếu nhiệt độ chất lỏng từ vượt nhiệt độ trật tự N H hạt từ lực hút nam châm lên chất lỏng từ giảm (và ngược lại), phần chất lỏng từ kế bên có nhiệt độ thấp nên bị nam châm hút mạnh vào đẩy chất lỏng từ nóng ngồi để chiếm chỗ Khi phần chất lỏng từ nóng bị đẩy ngồi bị nguội lại khơi phục từ tính lại bị hút vào Quá trình xảy luân phiên có tác dụng máy bơm, bơm nhiệt Đây cách truyền nhiệt nhờ chất lỏng từ 3.1.4 Máy in phun Hiện nay, máy in phun sử dụng chất lỏng từ chế tạo theo nguyên tắc: chất lỏng từ phun nhờ chuỗi nam châm vĩnh cửu Chất lỏng từ đồng thời mực in điện trường dạng xung đưa đến gắn lên tờ giấy nằm chất lỏng từ điện cực Chất lượng máy 29 in hoàn toàn tương đương với máy in laze thơng thường giảm bớt tác hại tới sức khỏe người làm việc thường xuyên với máy in so với laze 3.1.5 Gia tốc kế Các gia tốc kế từ khuynh kế thiết kế chế tạo dựa khả lớp mỏng chất lỏng từ định vị nam châm, biến dạng tác dụng gia tốc trọng lực Sự biến dạng lớp chất lỏng làm thay đổi độ từ thẩm lõi cuộn dây đo thay đổi phát thơng qua thay đổi hệ số hỗ cảm cuộn dây Theo thiết kế vậy, gia tốc lớn làm cho biến dạng lớp Đ ẠI chất lỏng nhiều thay đổi hệ số hỗ cảm lớn Độ nhạy H tốc kế kiểu phụ thuộc vào thể tích khối chất lỏng, vào hệ số từ hóa C Ọ chất lỏng từ số vòng dây cuộn hỗ cảm 3.1.6 Làm bóng bề mặt SƯ Các bột mài kết hợp với chất lỏng từ tiếp liệu cách liên PH tục vào vùng cần thiết Hơn nưa, vùng có từ trường tác ẠM dụng lực nén từ hỗn hợp chất lỏng từ bột mài lên bề mặt cần mài tạo tiếp xúc, cọ sát tốt nên đánh bóng bề mặt hiệu N H Đáng ý lực điều khiển từ trường, điều khiển lượng vật liệu bị mài mòn 3.1.7 Ứng dụng quốc phòng hàng không Không quân Hoa Kỳ thành công việc chế tạo sơn hấp thụ sóng ra- đa RAM hỗn hợp chất lỏng từ chất khơng từ Nhờ giảm phản xạ sóng điện từ, nên loại sơn RAM giảm phần sóng ra- đa thấm qua máy bay Gần NASA chế tạo hệ thống điều khiển độ cao máy bay sử dụng òng chứa chất lỏng từ Trong trường hợp này, từ trường tác dụng vào vòng chất lỏng từ làm thay đổi động lượng ảnh hưởng tới quay máy bay 30 3.1.8 Loa điện động Và tồn dạng lỏng, chất lỏng từ góp phần làm tiêu tán nhiệt cuộn dây loa điện động, đồng nghĩa với việc cho phép loa có công suất lớn hơn, thời gian sử dụng lâu so với không sử dụng chất lỏng từ Nghiên cứu gần nhóm từ siêu dẫn Viện ITIMS cho thấy vai trò chất lỏng từ việc nâng cao từ trường loa điện động, giảm nhiệt độ loa làm cải thiện chất lượng âm loa Chất lỏng từ đưa vào loa điện động khảo sát nhiệt độ hình 3.2 Kết cho thấy nhiệt độ loa giảm khoảng 80C sử dụng chất lỏng từ Điều có ý nghĩa đặc biệt, loa có cơng suất Đ ẠI lớn làm việc liên tục thời gian dài H Nghiên cứu gần nhóm từ siêu dẫn Viện ITIMS Ọ cho thấy vai trò chất lỏng từ việc nâng cao từ trường loa điện C động, giảm nhiệt độ loa làm cải thiện chất lượng âm loa SƯ ẠM PH N H (a) (b) (c) Hình 3.2 Một số ứng dụng chất lỏng từ việc khảo sát nhiệt độ loa điện động nhóm Nguyễn Phúc Dương, Lữ Hà Anh viện Itinus ĐH Bách Khoa Hà Nội: (a) Loa điện động; (b) Bộ phận dẫn từ; (c) Lõi âm [1] Chất lỏng từ đưa vào loa điện động khảo sát nhiệt độ hình 3.2 Kết cho thấy nhiệt độ loa giảm khoảng 80C sử dụng 31 chất lỏng từ Điều có ý nghĩa đặc biệt, loa có cơng suất lớn làm việc liên tục thời gian dài Đ ẠI H Ọ Hình 3.3 Đường áp loa treble màng giấy loại 1007[1] C ── Có sử dụng chất lỏng từ SƯ ── Không sử dụng chất lỏng từ PH Nghiên cứu cho thấy chất lỏng từ cịn góp phần làm tăng từ trường khe từ loa điện động từ 120 – 210 Gauss, từ nâng cao chất ẠM lượng âm loa Điều thể đường áp loa N H trường hợp có khơng sử dụng chất lỏng từ hình 3.3 Như vậy, trường hợp có sử dụng chất lỏng từ, đường áp loa tuyến tính dải tần hoạt động loa, cụ thể 1,5-15kHz loa treble 4W Ở đây, ta thấy chất lỏng từ có tác dụng thúc đẩy dao động cuộn dây âm loa tần số cao nhờ có hạt từ vùng quanh cuộn dây bị cảm ứng từ trường xoay chiều nên dao động theo cuộn dây âm Mặt khác, cuộn dây âm dao động lên xuống mức tuyến tính chất lỏng từ có tác dụng hãm lại dao động làm trơn (tuyến tính) đường áp 3.2 Ứng dụng y học 32 3.2.1 Phân tách chọn lọc tế bào Sự cô lập phân tách tế bào khỏi vùng miễn dịch thực cách cách liên kết hạt nanô từ với tế bào bị bệnh Các hạt nanô từ mang theo phần tử đặc biệt bề mặt Các phần tử đặc biệt không ghi nhận tế bào mà cịn phân tử liên kết có hiệu với chúng Sau tế bào bệnh nhận biết dùng từ trường điều khiển hạt nanô mang theo tế bào bệnh khỏi vùng miễn dịch, mục đích lập tế bào 3.2.2 Dẫn truyền thuốc Một khả có nhiều triển vọng khác ứng dụng hạt keo từ Đ ẠI dẫn truyền thuốc Chất lỏng từ trường hợp đóng vai trị người H vận chuyển thuốc đến vị trí cần thiết thể Khi tương tác hạt C Ọ thuốc với tế bào bệnh mạnh tương tác với hạt từ diễn trình nhả thuốc vào tế bào bệnh Sau dùng từ trường để đưa hạt từ SƯ PH Hạt Thuốc Tế bào Đảo hướng từ trường N H bệnh Điều khiển từ trường ẠM Nhả thuốc Hình 3.4 Mơ hình vận chuyển thuốc hạt nanơ từ Hình (3.4) mơ tả q trình dẫn thuốc hạt nanơ từ Dùng hạt nanô từ để dẫn truyền thuốc làm giảm liều lượng thuốc dùng mà tránh tác động phụ thuốc đến tế bào khoẻ mạnh khác thể 3.2.3 Hiệu ứng đốt nhiệt Hiệu ứng đốt nhiệt nhằm ứng dụng để chữa trị ung thư Hiệu ứng dùng hạt từ cỡ micro để đốt cảm ứng cách chọn lọc công bố vào năm 1957 Gilchrist cộng [14] Năm 1993, hạt từ kích thước nanơ 33 đề xuất ứng dụng cho thụ nhiệt nội tế bào Năm 1997 thử nghiệm điều trị ung thư thể chuột hạt nanô từ thực Các tế bào ung thư có khả chịu nhiệt tế bào khỏe mạnh thường bị tiêu diệt khoảng nhiệt độ từ 4245C Phương pháp đốt nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ vùng u đích đến nhiệt độ cần thiết Đây cách tiếp cận triển vọng điều trị ung thư Đ ẠI Ọ H (b) C (a) SƯ Hình 3.5.(a) Quá trình đốt nhiệt từ trường xoay chiều; (b) Công suất đốt nhiệt phụ thuộc vào bán kính hạt PH 3.2.4 Tăng độ tương phản cộng hưởng từ hạt nhân ẠM Ảnh cộng hưởng từ hạt nhân xem công nghệ N H hữu hiệu để chuẩn đoán điều trị bệnh Lợi phương pháp khơng dùng tia X hay loại tia phóng xạ mà cơng nghệ kết hợp từ trường lớn sóng có tần số rađio Nguyên tắc hoạt động: Khi phận cần chụp thể đưa vào nơi có từ trường cao (khoảng vài Tesla) mơmen từ hạt nhân (proton) nguyên tử quay đảo (chuyển động Lamour) quanh phương từ trường với tần số phụ thuộc vào mômen từ nguyên tử cường độ từ trường có gía trị vào cỡ tần số Radio (15-60MHz) 34 Tác dụng sóng điện từ có tần số tần số quay đảo theo phương vng góc với từ trường xảy tượng cộng hưởng từ Nếu thơi khơng tác dụng sóng rađiơ hạt nhân lại trở trạng thái cân phát xạ lượng tần số tần số hấp thụ trước Có thể cải thiện làm tăng độ tương phản ảnh cộng hưởng từ hạt nhân cách sử dụng tác nhân tương phản Nghiên cứu Roch cộng dùng hạt nanơ siêu thuận từ có trường dị hướng lớn, từ độ bão hịa cao hiệu ứng hồi phục cịn tăng nhiều Đồng thời hạt cịn có khả thích nghi với mơi trường sinh học thể không độc Các ôxit sắt Đ siêu thuận từ phủ bên lớp chất hoạt động bề mặt ẠI dextrans, loại polyme, silicone C Ọ H SƯ ẠM PH 3.2.5 Một số ứng dụng tương lai N H Hình 3.6 Quá trình quay đảo hồi phục mơmen từ hạt nhân Ứng dụng đánh dấu vị trí khối u phương pháp quang học: phương pháp chụp cộng hưởng từ nói tới việc chế tạo hạt nhỏ nano chấm lượng tử có khả phát quang cho phép phát chữa trị khối u ác tính giai đoạn đầu Phương pháp thực dựa ý tưởng: Các hạt lạ sau vào thể thường di trú vùng dị thường tính chất dị thường đặc điểm sinh lý Nếu hạt phủ lớp vật liệu quang thay việc chụp cộng hưởng ta cần chiếu ánh sáng laze vào để đón nhận so sánh cường độ phát 35 quang vùng khác Từ ta chuẩn đoán bệnh Nêu phương pháp thực thành cơng thi cơng tác sàng lọc chuẩn đốn ung thư giai đoạn đầu dễ dàng thực diện rộng đỡ tốn chi phí cho trang thiết bị y tế Thay phận thể: với phát triển không ngừng cơng nghệ hồn tồn hi vọng vào ngày khơng xa sử dụng hạt nano từ tính để sửa chữa số phận thể cách thay nhân tạo phận giả Thực tế người ta đề xuất việc tổng hợp silicon dựa chất lỏng từ để sử dụng phẫu thuật mắt Tình trạng tách Đ rời võng mạc nguyên nhân chủ yếu làm giảm thị lực người lớn Điều ẠI xảy võng mạc tách khỏi màng mạch, làm cho võng mạc bị chết H Ọ khả nhìn Để khắc phục điều này, tạo lớp đệm bên làm C chất lỏng silicon chứa hạt kim loại từ tính kích thước vào khoảng – 10nm SƯ từ hóa để giúp ngăn kết màng nhân tạo ẠM PH N H 36 KẾT LUẬN Đề tài tìm hiểu tổng quan tính chất từ vật rắn đặc biệt vật liệu sắt từ, từ đưa cách phân loại vật liệu sắt từ Tìm hiểu tổng quan cơng nghệ nano cách phân loại vật liệu nano từ đưa số ứng dụng điển hình số hạt nano như: Làm chất khử trùng, kháng khuẩn, khử mùi dụng cụ chứa thực phẩm (bình sữa), đồ may mặc, thiết bị điện tử y tế (thuốc thiết bị y tế) Ứng dụng việc làm đẹp dẫn truyền thuốc Đ Đề tài đưa số phương pháp dùng để chế tạo hạt nano ẠI phương pháp H Ọ Phương pháp nghiền bi C Phương pháp đồng kết tủa SƯ Phương pháp phun nung PH Phương pháp laze y, sinh học ẠM Đề tài vào tìm hiểu ứng dụng hạt nano sắt từ Fe3O4 đời sống N H Trong đời sống ứng dụng nhiều việc giảm ma sát bôi trơn để tăng tuổi thọ, làm bóng bề mặt, làm giảm nhiệt độ loa điện động Trong y, sinh học thành phần khơng thể thiếu để dẫn truyền thuốc vào thể, làm tăng độ tương phản cộng hưởng từ hạt nhân, đặc biệt đưa cơng nghê y học vươn xa việc xạ trị ung thư tương lại chế tạo vật liệu từ tổng hợp để thay sửa chữa số phận thể 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lữ Hà Anh (2008), Nghiên cứu chế tạo đặc trưng từ hạt nano Fe3O4 chế tạo phương pháp đồng kết tủa với tỉ lệ Fe3+:Fe2+ khác nhau, luận văn thạc sỹ Vật lý chất rắn, ĐHSP Hà Nội [2] Vũ Đình Cự (1996), Từ học, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [3] Nguyễn Năng Định, Phan Ngọc Minh, Nguyễn Đức Nghĩa, Trần Mậu Danh (2008), Thực hành số phương pháp chế tạo vật liệu, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [4] Nguyễn Hữu Đức (2003), Vật liệu từ liên kim loại, NXB Đại học Quốc gia Đ Hà Nội ẠI [5] Thân Đức Hiền, Lưu Tuấn Tài, Từ học vật liệu từ, NXB Bách Khoa Hà Ọ H Nội C [6] Nguyễn Ngọc Long (2007), Vật lý chất rắn, NXB Đại học Quốc gia Hà SƯ Nội ẠM Nội PH [7] Nguyễn Hữu Mình (1998), Vật lý chất rắn, NXB Đại học Sư phạm Hà [8] Nguyễn Phú Thùy (2003), Vật lý tượng từ NXB Đại học Quốc N H gia Hà Nội, Hà Nội) 9 Vũ Thị Thư (2016), Lí thuyết số hiệu ứng chất sắt từ ứng dụng, luận văn tốt nghiệp Vật lý chất rắn, ĐHSP Hà Nội [10] B D Cullity (1972), Introduction to Magnetic Material, Addison – Wesley Puslishing Company, pp 181 [11] H-T Jeng and G Y Guo (2002), “First-principles investigations of the electronic structure and magnetocrystalline anisotropy in strained magnetite Fe3O4”, Phys Rev B, 65, 094429 [12] J L Dormann and D Fiorani (1992), editors, “Studies of magnetic Properties of Fine Particles and their Relevance to Materials Science”, Elsevier Science Publichers B V 38 [13] R M Cornell and U.Schwertmann (1996) The iron Oxides Wiley [14] Medal B S, Shaley W, Gilchrist R K, Barker W, Hanselman R (1959), Am Med ASSOS ARCH SURG, 79, pp 427-431 [15] Jordan A et al (1997), Int J Hyperthermia 13, pp 587-605 Đ ẠI C Ọ H SƯ ẠM PH N H 39