NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO CoPtP

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Nguyễn Thị Thanh Huyền NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO CoPtP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Nguyễn Thị Thanh Huyền NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO CoPtP Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS LÊ TUẤN TÚ Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn luận văn em TS Lê Tuấn Tú, Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên -Đại học Quốc gia Hà Nội, người động viên, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Vật lý Nhiệt độ thấp, thầy cô khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học QGHN giảng dạy, cho em kiến thức giúp đỡ em trình làm luận văn tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn tới anh Lưu Văn Thiêm, người hướng dẫn, hỗ trợ em bước tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tài liệu Cám ơn hỗ trợ đề tài NAFOSTED 103.02-2010.01 VNU QG.14.14 Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè, người bên em, cổ vũ động viên em trình nghiên cứu, học tập hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 21 tháng 08 năm 2014 Học viên Nguyễn Thị Thanh Huyền MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO TỪ TÍNH VÀ VẬT LIỆU CoPtP 1.1 Giới thiệu dây nano từ tính 1.1.1 Các dây nano tạo mảng phân tán 1.1.2 Các dây nano đoạn, nhiều đoạn nhiều lớp 1.2 Tính chất từ dây nano từ tính 1.2.1 Dị hướng hình dạng 1.2.2 Chu trình từ trễ 1.2.3 Ảnh hưởng đường kính, chiều dài tỷ số hình dạng lên lực kháng từ Hc dây nano thông qua mô hình tính toán 1.3 Một số ứng dụng dây nano từ tính 11 1.3.1 Ghi từ vuông góc 11 1.3.2 Động điện từ cỡ nhỏ 13 1.3.3 Chức hóa phân tử sinh học 15 1.4 Giới thiệu vật liệu CoPtP 17 1.4.1 Giới thiệu vật liệu CoNiP 17 1.4.2 Giới thiệu màng mỏng CoPtP 19 1.4.3 Giới thiệu dây nano CoPtP 20 CHƢƠNG - CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 22 2.1 Phương pháp Vol-Ampe vòng (CV) 23 2.2 Các phương pháp chế tạo mẫu 25 2.2.1 Phương pháp học 26 2.2.2 Phương pháp hóa ướt 26 2.2.3 Phương pháp bốc bay 27 2.2.4 Phương pháp hình thành từ pha khí 27 2.2.5 Phương pháp phún xạ 28 2.2.6 Phương pháp lắng đọng điện hóa 28 2.3 Một số phương pháp phân tích mẫu 32 2.3.1 Phép đo hiển vi điện tử quét (SEM) 32 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRAY) 35 2.3.3 Thiết bị từ kế mẫu rung (VSM) 37 CHƢƠNG - KẾT QUẢ 39 3.1 Ảnh hưởng độ pH lên tính chất dây nano CoPtP 39 3.1.1 Ảnh hưởng độ pH lên lắng đọng điện hóa 39 3.1.2 Kết đo hình thái học 40 3.1.3 Ảnh hưởng độ pH lên thành phần mẫu (EDS) 42 3.1.4 Kết phân tích cấu trúc 43 3.1.5 Kết đo từ kế mẫu rung 44 3.1.6 Ảnh hưởng độ pH lên lực kháng từ Hc 47 3.2 Ảnh hưởng số tham số lên tinh chất từ dây nano CoPtP 48 3.2.1 Sự phụ thuộc lực kháng từ vào đường kính dây nano từ tính 48 3.2.2 Sự phụ thuộc lực kháng từ vào chiều dài dây nano từ tính 53 3.2.3 Sự phụ thuộc lực kháng từ vào khoảng cách dây 54 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ Hình 1.1 (a) Dây nano Co bị phân tán có đường kính khoảng 70 nm; (b) Dây nano CuS tạo mảng có đường kính 50 nm .7 Hình 1.2 (a) Dây nano CoPtP đoạn; (b) Dây nano CoPtP sáu đoạn; (c) Dây nano nhiều lớp Fe-Au Hình 1.3 Chu trình từ trễ dây nano (a) Từ trường H đặt vào song song với trục dây nano; (b) trường hợp H đặt vào vuông góc với trục dây nano .9 Hình 1.4 (a) Ghi từ song song; (b) Ghi từ vuông góc 12 Hình 1.5 Cấu tạo thiết bị ghi từ vuông góc 13 Hình 1.6 Động điện từ cỡ nhỏ .14 Hình 1.7 (a) Bơm cỡ micro, (b) Van cỡ micro .14 Hình 1.8 Chức hóa protein có chọn lọc dây nano đa đoạn .16 Hình 1.9 (a) Hình ảnh kính hiển vi quang học, (b) Ảnh huỳnh quang dây nano đa đạn Au/Ni/Au với kháng thể KE2 liên kết với đoạn Au cuối 16 Hình 1.10 Sự phụ thuộc trường kháng từ vào độ dày màng CoNiP: vuông góc (đường hình tròn) song song (đường hình vuông) 18 Hình 1.11 Đường cong từ trễ vật liệu CoPtP lắng đọng điện hóa đế Si/Ti/Ni nhiệt độ phòng từ trường đặt vào song song với màng (a) mẫu không ủ nhiệt; (b)mẫu ủ nhiệt 400oC suốt 90 phút .19 Hình 1.12 Lực kháng từ vật liệu CoPtP với giá trị khác từ trường 20 Hình 1.13 Hình ảnh AFM (kính kiển vi lực nguyên tử) vật liệu CoPtP lắng đọng điện hóa: (a) từ trường ngoài; (b) có từ trường (1 Tesla) 20 Hình 1.14 (a) Hình ảnh FE-SEM dây nano CoPtP sau loại bỏ đế (b) Đường cong từ trễ dây nano CoPtP với từ trường đặt vào song song với trục dây nhiệt độ phòng 21 Hình 1.15 Đường cong từ trễ dây nano CoPtP với từ trường đặt vào song song vuông góc với trục dây .22 Hình 2.1 Mô hình tổng quan thí nghiệm CV 23 Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn quan hệ dòng - trình khử .24 Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn quan hệ dòng - quét vòng 25 Hình 2.4 Sơ đồ tổng hợp dây nano phương pháp lắng đọng điện hóa 30 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lắng đọng điện hóa chế tạo dây nano .31 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lắng đọng điện hoá chế tạo dây nano .31 Hình 2.7 Kính hiển vi điện tử quét 32 Hình 2.8 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 33 Hình 2.9 Tương tác chùm điện tử với chất rắn .34 Hình 2.10 Hiện tượng nhiễu xạ lên tinh thể 35 Hình 2.11 Nhiễu xạ tia X góc nhỏ 36 Hình 2.12 (a) Thiết bị VSM DMS Model 880 (b) Mô hình từ kế mẫu rung 37 Hình 3.1 Kết đo CV dung dịch CoPtP với giá trị khác 40 Hình 3.2 Ảnh SEM khuôn PC với kích thước lỗ 100 nm 41 Hình 3.3 Ảnh SEM dây nano CoPtP lắng đọng đế vàng thời gian 20 phút 41 Hình 3.4 Hình ảnh EDS đế thuỷ tinh 42 Hình 3.5 Hình ảnh EDS dây nano CoPtP .42 Hình 3.6 Phổ nhiễu xạ tia X dây nano CoPtP 44 Hình 3.7 Chu trình từ trễ dây nano CoPtP đo nhiệt độ phòng với giá trị pH khác (a) pH =4, (b) pH=6, (c) pH=8 .46 Hình 3.8 Sự phụ thuộc Hc vào độ pH 47 Hình 3.9 Đồ thị phụ thuộc lực kháng từ vào đường kính dây nano 49 Hình 3.10 Đường cong từ trễ dây nano CoPtP pH=6, với đường kính dây (a) 100 nm, (b) 600 nm 50 Hình 3.11 Hình ảnh SEM dây nano CoPtP với đường kính (a) 100 nm, (b) 600 nm pH =6 52 Hình 3.12 Đồ thị phụ thuộc lực kháng từ vào chiều dài dây nano từ tính .53 Hình 3.13 Đồ thị phụ thuộc lực kháng từ vào chiều dài dây nano từ tính .54 Bảng 1: Thành phần nguyên tử mẫu phụ thuộc vào giá trị pH 43 Bảng Giá trị lực kháng từ Hc dây nano CoPtP phụ thuộc vào pH với từ trường đặt song song vuông góc với trục dây 47 Bảng Giá trị lực kháng từ H c dây nano CoPtP có đường kính 100 nm 400 nm từ trường đặt vào song song vuông góc với trục dây 51 MỞ ĐẦU Ngày nay, ta tình cờ nghe vài vấn đề sản phẩm có liên quan đến hai chữ “nano” Ở khoảng nửa kỷ trước, thực vấn đề mang nhiều hoài nghi tính ứng dụng, nay, ta thấy công nghệ nano trở thành vấn đề thời có quan tâm đặc biệt nhà khoa học Trong tiếng Hy Lạp, “nano” nghĩa “nhỏ xíu” đường kính sợi tóc người lớn 80 000 lần so với nano Ý tưởng công nghệ nano đưa nhà vật lý học người Mỹ Richard Feynman vào năm 1954, thuật ngữ “công nghệ nano” bắt đầu sử dụng vào năm 1974 nhà vật lý Nhật Bản Norio Taniguchi, ông dùng thuật ngữ để mô tả liên kết vật liệu cho kỹ thuật xác tương lai [13] Tổ chức National Nanotechnological Initiactive (NNI) trực thuộc phủ Mỹ định nghĩa công nghệ nano “bất thứ liên quan đến cấu trúc có kích thước nhỏ 100 nm” [9] Những tính chất vật chất lĩnh vực quan sát khảo sát quy mô vĩ mô vi mô ứng dụng để phát triển nguyên liệu, dụng cụ với chức tính Vào nửa cuối thập niên 1980 năm đầu thập niên 1990 có nhiều phát minh sáng chế tạo ra, có ảnh hưởng không nhỏ đến phát triển sau công nghệ nano Sau đó, nghiên cứu, báo công bố phát minh công nghệ nano gia tăng nhanh chóng, ứng dụng mở rộng nhiều lĩnh vực công nghiệp hóa học, nông nghiệp, điện tử môi trường Đó lí mà công nghệ nano trở thành mối quan tâm đối tượng đầu tư nhiều tổ chức quốc gia giới Cho đến nay, nhiều ứng dụng công nghệ nano tiến hành nhiều lĩnh vực ngờ, ý tưởng lạ hình thành khắp công ty lớn, viện nghiên cứu giới Trong đó, vật liệu nano đóng vai trò quan trọng gia tăng không ngừng ứng dụng khoa học công nghệ như: ghi từ vuông góc, cảm biến, MRAM, chip máy tính Trong loại vật liệu nano vật liệu nano từ tính thu hút nhiều ý nhà khoa học giới Việt nam Các loại vật liệu nano từ kể đến như: hạt nano, dây nano, màng nano Đặc biệt, hạt nano dây nano có nhiều ứng dụng y học công nghệ sinh học như: cảm biến sinh học, phân tách tế bào, nghiên cứu chức tế bào [25] Các nghiên cứu nhà khoa học cho thấy, dây nano từ tính sở hữu tính chất đặc biệt, khác hoàn toàn vật liệu sắt từ dạng khối, hạt hình cầu màng mỏng Hầu hết dây nano từ tính sử dụng y sinh kim loại hình trụ chế tạo phương pháp điện hóa xốp có lỗ kích thước nano Bán kính chúng kiểm soát phạm vi từ 5-500 nm, chiều dài chúng kiểm soát lên tới 60 µm Các tính chất từ quan trọng dây nano từ tính nhiệt độ Curie, lực kháng từ, trường bão hòa, từ dư, định hướng trục dễ từ hóa … phụ thuộc mạnh vào tham số công nghệ đường kính, chiều dài thành phần hóa học dây [1] Hiện nay, công nghệ nano mối quan tâm hàng đầu phủ nước Việt Nam nghiên cứu chế tạo vật liệu có cấu trúc nano nhằm hướng tới ứng dụng Một số trung tâm mạnh nước triển khai nghiên cứu vật liệu có cấu trúc nano Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN, Viện Khoa học vật liệu, Đại học Bách Khoa Hà Nội… Tại môn Vật lý Nhiệt độ thấp thuộc trường Đại học Khoa học Tự nhiênĐHQGHN, nhóm nghiên cứu chế tạo dây có kích thước nano hình thành tiến hành chương trình nghiên cứu, nội dung chủ yếu chế tạo dây nano từ tính phương pháp lắng đọng điện hoá Phương pháp lắng đọng điện hoá có ưu việt phương pháp khác chỗ không đòi hỏi thiết bị đắt tiền, nhiệt độ cao, chân không cao Chế tạo dây nano có tốc độ phát triển nhanh, phương pháp không tốn thời gian Để tìm hiểu phương pháp lắng đọng điện hóa số tính chất dây nano từ tính, đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng độ pH số tham số hình dạng lên tính chất từ dây, nhóm nghiên cứu tiến hành thí nghiệm ban đầu việc chế tạo dây CoPtP có kích thứớc nano thay đổi tính chất dây nano CoPtP thay đổi Hình 3.6 Phổ nhiễu xạ tia X dây nano CoPtP Phổ nhiễu xạ tia X dây nano CoPtP cho thấy vi cấu trúc tinh thể dây CoPtP cấu trúc lục giác xếp chặt với hướng tinh thể (002) 3.1.5 Kết đo từ kế mẫu rung Để nghiên cứu tính chất từ dây nano CoPtP, chu trình từ trễ xác đinh thiết bị từ kế mẫu rung (VSM) với từ trường bên tối đa 15000 Oe Phép đo thực nhiệt độ phòng Các chu trình từ trễ với từ trường đặt song song vuông góc với trục dây thể hình 3.7 44 M/M15 kOe, T phßng 1.0 H song song víi d©y H vu«ng gãc víi d©y 0.5 0.0 -0.5 pH = -1.0 -15000 -10000 -5000 5000 10000 15000 Tõ tr-êng H (Oe) (a) 1.0 H song song víi d©y H vu«ng gãc víi d©y M/M15 kOe, T phßng 0.5 0.0 -0.5 pH = -1.0 -15000 -10000 -5000 5000 Tõ tr-êng H (Oe) (b) 45 10000 15000 1.0 H song song víi d©y H vu«ng gãc víi d©y M/M15 kOe, T phßng 0.5 0.0 -0.5 pH = -1.0 -15000 -10000 -5000 5000 10000 15000 Tõ tr-êng H (Oe) (c) Hình 3.7 Chu trình từ trễ dây nano CoPtP đo nhiệt độ phòng với giá trị pH khác (a) pH =4, (b) pH=6, (c) pH=8 Các chu trình từ trễ cho thấy, tính dị hướng đơn trục dây thể rõ pH=4 với trục dễ từ hóa song song với trục dây giá trị pH tăng, pH=6, pH=8, tính đơn trục dây không rõ ràng Từ giá trị lực kháng từ thu từ chu trình từ trễ cho thấy dây nano CoPtP có tính từ cứng rõ rệt với lực kháng từ lớn, lên đến 3595 Oe pH=8, so sánh với thành phần nguyên tử dây nano CoPtP pH = 8, phần trăm nguyên tử Pt P giá trị pH cao nhất, dẫn đến pha CoPtP nhiều Vì giá trị pH này, mẫu cho tính chất từ cứng tốt giá trị lực kháng từ cao nhiều so với lực kháng từ dây CoNiP [4] 46 3.1.6 Ảnh hƣởng độ pH lên lực kháng từ Hc 4000 H song song víi d©y H vu«ng gãc víi d©y Lùc kh¸ng tõ HC (Oe) 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 pH Hình 3.8 Sự phụ thuộc Hc vào độ pH Hình 3.8 cho thấy, lực kháng từ Hc phụ thuộc mạnh vào độ pH, lực kháng từ dây CoPtP tăng giá trị pH dung dịch lắng đọng điện hóa tăng (bảng 1) pH Hc┴(Oe) Hc//(Oe) pH=4 857 650 pH=5 1610 1530 pH=6 2339 2139 pH=7 2840 2818 pH=8 2829 3595 Bảng Giá trị lực kháng từ Hc dây nano CoPtP phụ thuộc vào pH với từ trường đặt song song vuông góc với trục dây 47 Khi giá trị pH thấp (pH= 4; pH=5; pH=6; pH=7) sai khác nhiều lực kháng từ Hc với từ trường đặt vào vuông góc song song với trục dây Tuy nhiên, giá trị pH=8, lực kháng từ với từ trường đặt vào song song với trục dây cao hẳn so với lực kháng từ từ trường đặt vào vuông góc với trục dây Điều giải thích từ kết đo thành phần nguyên tử dây, đó, pha CoPtP tồn nhiều pH=8, dẫn đến tính từ cứng dây tốt [11] 3.2 Ảnh hƣởng số tham số lên tính chất từ dây nano CoPtP Áp dụng mô hình tính toán theo lý thuyết Stoner-Wohlfarth ( công thức 4, 6, 7, 8) Chúng sử dụng phần mềm mô cho Vật lý (Matlab) để tính toán đưa đồ thị phụ thuộc lực kháng từ vào đường kính, chiều dài khoảng cách dây 3.2.1 Sự phụ thuộc lực kháng từ vào đƣờng kính dây nano từ tính Áp dụng mô hình tính toán, đồ thị mô tả phụ thuộc lực kháng từ dây nano từ vào đường kính dây nano thể đồ thị hình 3.9 Lực kháng từ giảm đường kính lớn, thay đổi lực kháng từ không nhiều, hay lực kháng từ không phụ thuộc mạnh vào đường kính dây nano Sự sai khác giải thích đường kính tăng dẫn tới dây có chuyển đổi từ miền đơn sang miềm đa đômen làm giảm độ kháng từ dây nano có đường kính lớn [3] 48 2800 2600 Hc(Oe) 2400 2200 2000 1800 1600 1400 d(m) -7 x 10 Hình 3.9 Đồ thị phụ thuộc lực kháng từ vào đường kính dây nano Các kết thực nghiệm dây nano CoPtP với đường kính khác cho thấy kết thực nghiệm hoàn toàn phù hợp với kết lý thuyết Kết thực nghiệm sau: 49 1.0 H song song víi d©y H vu«ng gãc víi d©y M/M15 kOe, T phßng 0.5 0.0 -0.5 pH = -1.0 -15000 -10000 -5000 5000 10000 15000 10000 15000 Tõ tr-êng H (Oe) (a) 1.0 H song song víi d©y H vu«ng gãc víi d©y M/M15 kOe, T phßng 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -15000 -10000 -5000 5000 Tõ tr-êng H (Oe) (b) Hình 3.10 Đường cong từ trễ dây nano CoPtP pH=6, với đường kính dây (a) 100 nm, (b) 600 nm Sử dụng dây nano CoPtP pH=6 với đường kính 100 nm 600 nm để đo từ kế mẫu rung (VSM) Các chu trình từ trễ thể hình 3.10 Với đường kính 100 nm, trục dễ từ hóa song song với trục dây, nhiên với 50 đường kính 400 nm, trục dễ từ hóa có xu hướng chuyển sang hướng vuông góc với trục dây Tính dị hướng đơn trục không rõ ràng cho thấy cấu trúc dây với đường kính 100 nm 600 nm gần tương đương Đường kính (nm) Hc┴(Oe) Hc//(Oe) 100 2399 2133 600 2026 1958 Bảng Giá trị lực kháng từ Hc dây nano CoPtP có đường kính 100 nm 400 nm từ trường đặt vào song song vuông góc với trục dây Bảng mô tả giá trị lực kháng từ Hc dây nano CoPtP có đường kính 100 nm 600 nm từ trường đặt vào song song vuông góc với trục dây Các kết thực nghiệm cho thấy, giá trị lực kháng từ Hc giảm đường kính dây tăng, phù hợp với mô hình lý thuyết tính toán Stoner-Wohlfarth Điều giải thích ảnh hưởng tương tác từ tĩnh dây khoảng cách dây so sánh với kích thước dây nano [3] Dưới hình ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) dây nano CoPtP với đường kính 100 nm, 600 nm (hình 3.11) 51 (a) (b) Hình 3.11 Hình ảnh SEM dây nano CoPtP với đường kính (a) 100 nm, (b) 600 nm pH =6 Theo mô hình tính toán Sun cộng tồn bán kính tới hạn RC [22] Khi dây đạt tới bán kính RC có chuyển trục dễ từ hóa từ phương song song với trục dây sang phương vuông góc với trục dây Nếu R RC dị hướng từ dây nano vuông góc với trục dây [3] Bán kính RC xác định công thức: RC  q A  M S2 (11) Trong q số phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài / đường kính,có giá trị khoảng 1,8412 cho hình trụ 2,0816 cho hình cầu A số trao đổi độ cứng (erg / cm) nằm khoảng từ 1.10-6 đển 1,3.10-6 (erg / cm) Ms từ độ bão hòa (emu/cm3) [3] Sử dụng giá trị từ độ bão hòa dây nano CoPtP, có thể tính toán Rc khoảng 145 nm, tương đương với đường kính 290 nm, giá trị này, trục dễ từ hóa chuyển thành trục khó từ hóa 3.2.2 Sự phụ thuộc lực kháng từ vào chiều dài dây nano từ tính 3600 3550 Hc(Oe) 3500 3450 3400 3350 0.2 0.4 0.6 0.8 L(m) 1.2 1.4 1.6 1.8 -5 x 10 Hình 3.12 Đồ thị phụ thuộc lực kháng từ vào chiều dài dây nano từ tính 53 Khi chiều dài dây nano từ tính tăng từ µm đến µm lực kháng từ tăng lên nhanh gần đạt giá trị bão hòa chiều dài dây lớn µm Điều giải thích, chiều dài dây tăng lượng chất lắng đọng nhiều tinh thể phát triển hoàn hảo dẫn đến giá trị lực kháng từ tăng tăng đến giá trị bão hòa [3] 3.2.3 Sự phụ thuộc lực kháng từ vào khoảng cách dây Hình 3.11 đồ thị mô tả phụ thuộc lực kháng từ vào khoảng cách dây Từ đồ thị cho thấy, lực kháng từ không phụ thuộc nhiều vào khoảng cách dây, khoảng 3682 Oe, phù hợp với kết thực nghiệm Ngoài ra, hình 3.13 cho thấy dây gần (nhỏ 50 nm) có thay đổi nhỏ, dây xa nhau, lớn 150 nm, gần thay đổi lực kháng từ, đó, dây độc lập với 3682.4 3682.3 Hc ( Oe) 3682.2 3682.1 3682 3681.9 3681.8 3681.7 0.5 1.5 D ( m) 2.5 3.5 -7 x 10 Hình 3.13 Đồ thị phụ thuộc lực kháng từ vào chiều dài dây nano từ tính 54 KẾT LUẬN  Đã chế tạo dây nano CoPtP với kết đáng ý sau:  Hình thái học dây nano CoPtP đồng với đường kính cỡ 100 nm chiều dài dây cỡ µm  Thành phần phần trăm nguyên tử dây nano phụ thuộc vào độ pH, đặc biệt pH = ta thu 53,4 % nguyên tử Co, 32,7 % nguyên tử Pt, 13,9 % nguyên tử P  Cấu trúc tinh thể dây CoPtP cấu trúc lục giác xếp chặt với hướng tinh thể (002)  Dây nano có tính dị hướng đơn trục rõ rệt  Lực kháng từ dây phụ thuộc mạnh vào độ pH đạt giá trị cao Hc = 3595 pH =  Ngoài tính dị hướng dây chuyển từ dị hướng song song với trục dây sang vuông góc với trục dây đường kính dây tăng, giá trị tới hạn đường kính khoảng 290 nm  Các tính toán phụ thuộc lực kháng từ Hc vào đường kính, chiều dài dây khoảng cách dây thực với kết tương đương với giá trị thực nghiệm 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Xuân Hiệp (2014), Chế tạo dây nano CoNiP phương pháp điện hóa nghiên cứu ảnh hưởng từ trường lên trình lắng đọng , Khóa luận tốt nghiệp, Trường đại học Khoa học tự nhiên- ĐHQGHN, Hà Nội Ngô Đình Sáng (2013), Mô vật liệu linh kiện, chế tạo khảo sát tính chất số lớp pin mặt trời hệ sở màng mỏng CuIn1-xGaxSe2, Luận án tiến sĩ vật lý chất rắn, Trường đại học Khoa học tự nhiên- ĐHQGHN, Hà Nội Nguyễn Thị Thái (2014), Ảnh hưởng đường kính tỷ số hình dạng lên tính chất từ dây nano từ, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường đại học Khoa học tự nhiên- ĐHQGHN, Hà Nội Vũ Thị Thanh (2012), Ảnh hưởng độ pH lên tính chất từ dây nano CoNiP, Khóa luận tốt nghiệp, Trường đại học Khoa học tự nhiênĐHQGHN, Hà Nội Tiếng Anh Barbic, Jack J Mock, P Gray, and S Schultz (2001), "Electromagnetic micromotor for microfluidics applications", Applied Physics Letters, 79, pp 401 - 1399 Baure, L A, Reich, D.H and Meyer, G.J (2003), "Selective funtionalization of two- omponent magnetic alignment of fluoresent nanowires", Nano Letters, 1, pp.155 -8 Birenbaum, N.S., Lai, T.B., Reich, D.H., Chen C.S and Gerald J Meyer (2003), "Selective noncovalent adsorption of protein to bifunctional metallic nanowire surfaces", Langmuir, 19, pp 9580 Cheng Mu, Junhui He (2011), "Confined conversion of CuS nanowires to CuO nanotubes by annealing – induced diffusion in nanochannels", Nanoscale Res Lett, 6, pp 1-150 56 Editorial (2003), "Why small matters", Nat Biotech, 21, pp 1003-1113 10 Fukumoto, Yoshiyuki; Kamijo (2002), "Effect of Milling Depth of the JunctionPattern on Magnetic Properties and Yields in Magnetic Tunnel Junctions", Jpn J Appl Phys, 41, pp 183–185 11 Ho Dong Park, Kwan Hyi Lee, Gyeung Ho Kim, and Won Young Jeung (2006), "Microstructure and magnetic properties of electrodeposited CoPtP Alloys", American Institute of Physics, 99, pp 430-447 12 Hurst, M.J., Payne, E.K., Qin, L and Mirkin, C.A (2006), "Multusegmented one dimensional nanorods prepared by hard template synthetic methods, Angewandte Chemie", International Edition, 45, pp 2672 – 92 13 Joachim Christian (2005), "To be nano or not to be nano?", Nature Materials, 4, pp.107-109 14 Kaitsu Isatake, Inamura Ryosaku, Toda Junzo, Morio Toshihiko (2006), "Ultra high density perpendicular magnetic recording technologies", Fujitsu Sci Tech J., 42, pp 12– 130 15 Lee JH, Wu JH, Liu HL, Cho JU, Cho MK, An BH, Min, Min JH, Noh SJ & Kim YK (2007), " Iron-gold barcode nanowires" , Angew Chem Int Ed, 46, pp 3663-7 16 Lee KH, Kim KH, and Jung WY (2002), "Epitaxial growth and magnetic properties of electrochemically multilayered [CoPtP/Cu]n films", Electrochemistry Communucations, 4, pp.115-199 17 Midred S Dresselhaus, Yu – Ming Lin, Oded Rabin, Marcie R Black, Jing Kong, Gene Dresselhaus, (2010), " Springer Handbook of Nanotechnology", Spinger Berlin Heidelberg, Part A, 119-167 18 O Berkh, Yu Rosenberg, Y Shacham – Diamand, E Gileadi (2007), "Deposition of CoPtP films from citric Microelectronic Engeneering, 84, pp 2444- 2449 57 electroylyte", Journal 19 Reich, D.H., Tanase, M., Hultgren, A., Bauer, L.A., Chen, C.S and Meyer, G.J (2003)," Biological applications of multifunctional magnetic nanowires", Journal of Applied Physics, 93, pp 7275–80 20 Richer, H J (2007), "The transition from longitudinal to perpendicular", J Phys D: App Phys., 40, R149 – R177 21 Stiborova, H., Kostal, J., Mulchandain, A and Chen, W.(2003), "One-step metalaffinty purification of histidine – tagged proteins by temperature – etriggered precipitation", Biotechnology and Bioengineering, 82, 605 – 11 22 Sun, L., Hao, Y., Chien, C.L and Searson, (2005), "Tuning the properties of magnetic nanowires", IBM Journal of Research and Development, 49, pp 79–102 23 Torati Sri Ramulu, R Venu, Brajalal Sinha, Seok Yoo nand Cheolgi Kim (2012), "Electrodeposition of CoPtP/Au Multisegment Nanowires: Synthesis and DNA Functionalization" , Int J Electrochem Sci, 7, pp 7762 – 7769 24 Torati Sri Ramulu, R Venu, S Anadakumar, V Sudha Rani, S.S Yoon, C.G Kim (2012), "Structure, growth and magnetic property of hard magnetic CoPtP nanowires synthesized by electrochemical deposition", Thin Solid Films, 520, pp 5508-5511 25 Vijay K Varadan, LinFeng Chen, Jining Xie (2009), "Nanomedecine: Design and Appications of Magnentic Nanomaerials, Nanosensors and Nanosystems", Wiley Blackwell, 90, pp 175-327 26 Wildt, B., Mali, P and Searsom, P.C., (2006), "Electrochemical template synthesis of multisgment nanowires: functionalization", Langmuir, 22, pp 10128-34 58 fabrication and protein [...]... những công trình nghiên cứu về dây nano CoPtP, trong đó có cả dây nano đơn đoạn CoPtP và dây nano đa đoạn như CoPtP/ Ag [23] Một số tính chất từ và hình thái học của dây cũng đã được khảo sát, các kết quả cho thấy dây nano CoPtP có tính từ cứng rõ rệt với lực kháng từ lớn [23] 20 Hình 1.14 (a) Hình ảnh FE-SEM của dây nano CoPtP sau khi đã loại bỏ đế (b) Đường cong từ trễ của dây nano CoPtP với từ trường... sinh, các dây nano thường bị treo lơ lửng trong các dung dịch [16] 6 (a) (b) Hình 1.1 (a) Dây nano Co bị phân tán có đường kính khoảng 70 nm [13]; (b) Dây nano CuS được tạo mảng có đường kính 50 nm [8] 1.1.2 Các dây nano một đoạn, nhiều đoạn và nhiều lớp Hình 1.2 (a) Dây nano CoPtP một đoạn [25]; (b) Dây nano CoPtP sáu đoạn [25]; (c) Dây nano nhiều lớp Fe-Au [15] Do mong muốn có một vật liệu nano đơn... pH và đường kính của dây Chính vì vậy nhiệm vụ của luận văn này là: Nghiên cứu chế tạo dây nano CoPtP Nội dung của luận văn này được trình bày như sau: Chương 1: Tổng quan về dây nano từ tính và vật liệu CoPtP Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm Chương 3: Kết quả và thảo luận 3 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO TỪ TÍNH VÀ VẬT LIỆU CoPtP 1.1 Giới thiệu về dây nano từ tính Dây nano là một vật liệu... một lúc nên cấu trúc nano nhiều đoạn đã được nghiên cứu chuyên sâu, cũng do đó mà các nhà nghiên cứu đã khám phá được nhiều chức năng vốn có của chúng [12] Hình 1.2(a) biểu diễn dây nano CoPtP một đoạn Cần lưu ý rằng, dây nano một đoạn có thể được làm từ nguyên tố đơn lẻ như kim loại, hợp kim hoặc oxit Hình 1.2(b) biểu diễn dây nano CoPtP sáu đoạn Hình 1.2(c) biểu diễn một phần dây nano nhiều lớp Fe -... liệu CoPtP đã được một số các nhóm nghiên cứu và ứng dụng vào các thiết bị ghi từ siêu cao và trong các hệ vi cơ điện tử (MEMS) [23] bởi tính chất lực kháng từ và từ độ rất cao của nó Đó cũng là lí do tại sao luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu chế tạo vật liệu CoPtP để tìm hiểu tính chất từ cứng của vật liệu này và nghiên cứu ảnh hưởng của độ pH và đường kính dây lên tính chất từ của dây nano CoPtP. .. đã được tính đến [1, 4] 1.1.1 Các dây nano tạo mảng và phân tán Trong hầu hết các ứng dụng của dây nano, chúng đều được sử dụng ở dạng cả mảng dây hoặc phân tán thành các dây rời rạc Hình 1.1(a) chỉ ra một ví dụ về dây nano Co phân tán rời rạc có đường kính 70 nm Trên hình 1.1(b) biểu diễn mảng dây nano CuS có đường kính khoảng 50 nm Cần lưu ý rằng dây nano CuS được tạo thành mảng một cách ngẫu nhiên... thước của dây nano giảm, các nguyên tử trên bề mặt sẽ nhiều hơn so với các nguyên tử bên trong dây nano, khi đó, hiệu ứng biên trở thành một tính chất quan trọng của dây nano [7] Tính chất từ của dây nano được mô tả thông qua một số các tham số như từ dư, lực kháng từ Trong đó, từ dư là tham số cho biết từ độ còn lại sau khi ngừng tác dụng từ trường ngoài vào dây nano Tỷ số từ dư của dây nano Fe, Co... Khoảng một thập kỉ trước, các nghiên cứu cho thấy dây nano sở hữu nhiều tính chất từ đặc biệt Thậm chí, tính chất từ của dây nano còn phụ thuộc nhiều vào đường kính và tỷ số giữa chiều dài và đường kính dây nano (tỷ số hình dạng), điều đó cho thấy tính chất từ của dây nano có thể được kiểm soát thông qua việc kiểm soát các tham số hình dạng Điển hình đó là đối với dây nano từ tính (Fe, Co, và Ni),... Tính chất từ của một mảng các dây nano chủ yếu được xác định bằng hai thông số Thứ nhất là tính chất từ của các dây nano đơn Thứ hai là tương tác giữa các dây nano đơn có từ tính, liên quan tới các thông số hình học của mảng dây nano 1.2.3 Ảnh hƣởng của đƣờng kính, chiều dài và tỷ số hình dạng lên lực kháng từ Hc của dây nano thông qua mô hình tính toán Trường khử từ của một dây cô lập có thể được tính... trường đặt vào song song với trục của dây được tại ở nhiệt độ phòng Hình 1.14(a) là hình ảnh FE-SEM của dây nano CoPtP sau khi đã loại bỏ đế với chiều dài dây là 6 µm Hình 1.14(b) biểu diễn đường cong từ trễ của dây nano CoPtP với từ trường đặt vào song song với trục của dây tại nhiệt độ phòng, đường cong từ trễ cho thấy lực kháng từ Hc=1,83 kOe [23] Đối với dây CoPtP được lắng đọng điện hóa trên đế