ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Phƣơng Loan NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO FePd BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA SIÊU ÂM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Phƣơng Loan NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO FePd BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA SIÊU ÂM Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60440104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH NGUYỄN HOÀNG LƢƠNG Hà Nội –2015 Luận văn thực Trung tâm Nano Năng lượng -Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Trung tâm Khoa học Vật liệu - Khoa Vật lý - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Luận văn thực với hỗ trợ kinh phí đề tài “Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt nano Fe Co”, mã số 103.02-2013.61 Quỹ phát triển khoa học công nghệ quốc gia (NAFOSTED) tài trợ MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực khoa học công nghệ nano vật liệu nano nhánh nghiên cứu dành quan tâm đặc biệt nhà khoa học đặc điểm tính chất lạ so với vật liệu thông thường Có ba nguyên nhân dẫn đến khác biệt Thứ tác động hiệu ứng lượng tử vật liệu có kích thước nano Các vật liệu nano không tuân theo quy luật vật lý cổ điển nữa, thay vào quy luật vật lý lượng tử mà hệ quan trọng đại lượng vật lý bị lượng tử hóa Thứ hai hiệu ứng bề mặt: kích thước vật liệu giảm phần vật chất tập trung bề mặt chiếm tỷ lệ lớn, hay nói cách khác diện tích bề mặt tính cho đơn vị khối lượng lớn Cuối hiệu ứng tới hạn, xảy kích thước vật liệu nano đủ nhỏ để so sánh với kích thước tới hạn số tính chất Chính ba yếu tố tạo thay đổi lớn tính chất vật liệu nano Và vậy, vật liệu nano thu hút nghiên cứu rộng rãi nhằm tạo vật liệu có tính chất ưu việt với mong muốn ứng dụng chúng để chế tạo sản phẩm có tính vượt trội phục vụ nhiều lĩnh vực mục đích khác Các thiết bị ứng dụng công nghệ nano ngày nhỏ hơn, xác hơn, thể độ tinh xảo ưu việt hẳn thiết bị với công nghệ micro trước Trong năm gần nhà khoa học dành mối quan tâm đáng kể đến việc tăng mật độ ghi từ vật liệu nhằm giảm kích thước bit thông tin Việc tiểu hình hóa linh kiện điện tử đòi hỏi vật liệu có lực kháng từ từ dư lớn để đảm báo tính vật liệu Các vật liệu FePt, CoPt, FePd với dị hướng từ tinh thể lớn, từ độ bão hòa lớn, độ ổn định hóa học cao… có khả ứng dụng linh kiện ghi từ mật độ cao Do vậy, bên cạnh vật liệu FePt CoPt, vật liệu FePd thu hút ý nhiều nhóm tác giả giới [5,7,12,13,14] Cho đến nay, người ta thường chế tạo vật liệu cấu trúc nano FePd phương pháp như: phương pháp hóa khử [2,7], phương pháp rượu đa chức [14] Nguyễn Thị Thanh Vân đồng nghiệp [1,12,13] tiến hành nghiên cứu tính chất từ hạt nano FePd chế tạo phương pháp hóa siêu âm Theo hiểu biết chúng tôi, hạt nano FePd chưa chế tạo phương pháp điện hóa siêu âm Trong khuôn khổ luận vănnày thực đề tài: “Nghiên cứu chế tạo hạt nano FePd phương pháp điện hóa siêu âm” Mục tiêu luận văn: Chế tạo thành công hạt nano FePd theo tỷ lệ thành phần khác phương pháp điện hóa siêu âm; nghiên cứu chuyển pha bất trật tự-trật tự cấu trúc vật liệu; nghiên cứu tính chất từ hạt nano FePd chế tạo Bố cục luận văn: Mở đầu Chương 1: Tổng quan - trình bày tổng quan hệ hợp kim FePd, số đặc trưng cấu trúc tinh thể, tính chất từ thông số liên quan hệ vật liệu Chương 2: Thực nghiệm - trình bày phương pháp chế tạo mẫu, thiết bị thực nghiệm sử dụng để nghiên cứu tính chất hệ mẫu FePd Chương 3: Kết thảo luận - trình bày kết nghiên cứu tính chất cấu trúc tính chất từ hạt nano FePd Kết luận: nêu kết luận khái quát kết thu luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu FePd Với nhu cầu nâng cao mật độ ghi từ inch vuông (phổ biến 100 Gb/in2 nâng đến cỡ Tb/in2) việc tiểu hình hóa thiết bị ghi từ thúc đẩy việc nghiên cứu chế tạo hạt nano từ cứng với tính chất đặc trưng như: lượng dị hướng từ tinh thể cao, lực kháng từ lớn, từ độ bão hòa cao Hợp kim FePd tồn với trạng thái khác tùy thuộc vào nhiệt độ ủ, hợp phần trạng thái cấu trúc tinh thể vật liệu Khi ủ hợp kim xuất chuyển pha bất trật tự - trật tự với cấu trúc tứ giác tâm mặt (face-centered tetragonal - fct) L10 kéo theo tính từ cứng thể rõ rệt với ưu điểm có lực kháng từ lớn 1.1.1 Giản đồ pha hệ FePd Hình 1.1 Giản đồ pha hợp kim FePd [8] KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thu số kết sau: - Nghiên cứu chế tạo thành công hạt nano FePd phương pháp điện hóa siêu âm với thành phần FexPd100-x, x=42, 50, 55, 60, 63 - Các mẫu sau xử lí nhiệt có cấu trúc L10, thể tính từ cứng Giá trị lực kháng từ tăng theo nhiệt độ ủ tất mẫu đạt lớn nhiệt độ ủ 5500C (ở mẫu với x=42, 50, 55, 63) nhiệt độ ủ 6000C (ở mẫu với x=60) - Trong hệ mẫu FePd, mẫu Fe60Pd40 thể tính từ cứng tốt nhất, với giá trị lực kháng từ Hc=2,07 kOe nhiệt độ phòng ủ 6000C TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Thị Thanh Vân (2014), Nghiên cứu số tính chất hệ hạt nano từ tính FePd FePt chế tạo phương pháp hóa siêu âm điện hóa siêu âm, Luận án tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Tiếng Anh M Chen and D.E Nikles (2002), “Synthesis of spherical FePd and CoPt nanoparticles”, J Appl Phys.91, 8477 A Durant, J.-L Delplancke, R Winand, and J Reisse (1995), “A new procedure for the production of highly reactive metal powders by pulsed sonoelectrochemical reduction”, Tetrahedron letters, 36, 4257-4260 Namdeo S Gajbhiye, Sachil Sharma, and Raghumani S Ningthoujam (2008), “Synthesis of self-assembled monodisperse nm fePd nanoparticles: Phase transition, magnetic study, and surface effect”,J Appl Phys 104, 123906 M.E Gruner, A Dannengberg (2009), “Structure and magneticsm of nearatoichiometric FePd nanoparticles”,J Magn Mater Mater.321, 861 N.H Hai (2003), Nanomagnetic Materials Prepared by Mechanical Deformation, Ph.D Thesis, Universite Joseph Foureir- Grenoble Yanglong Hou, Hiroshi Kondoh, and Toshiaki Ohta (2009), “Size-controlled synthesis and magnetic studies of monodisperse FePd nanoparticles”,J Nanosci Nanotechnol 9, 202 Thaddeus B Massalki (1990), Binary Alloy Phase Diagrams, ASM International, Ohio, 1751 Nguyen Hoang Nam, Nguyen Thi Thanh Van, Nguyen Dang Phu, Tran Thi Hong, Nguyen Hoang Hai, Nguyen Hoang Luong (2012), “Magnetic properties of FePt nanoparticles prepared by sonoelectrodeposition”, Journal of Nanomaterials 2012, 801240 10 J Reisse, H François, J Vandercammen, O Fabre, A Kirsch-de Mesmaeker, C Maerschalk, and J.-L Delplancke (1994), “Sonoelectrochemistry in aqueous electrolyte: a new type of sonoelectroreactor”, Electrochimica acta 39, 37-39 11 Kazuhisa Sato, Toyohiko J Konno, and Yoshihiko Hirotsu (2009), “Atomic structure imaging of L1o-type FePd nanoparticles by spherical aberration corrected high-resolution transmission electron microscopy”, J Appl Phys 105, 034308 12 Nguyen Thi Thanh Van, Truong Thanh Trung, Nguyen Hoang Nam, Nguyen Dang Phu, Nguyen Hoang Hai, Nguyen Hoang Luong (2013), “Hard magnetic properties of FePd nanoparticles”,European Physical Journal-Applied Physics 64, 10403 13 Nguyen Thi Thanh Van, Truong Thanh Trung, Nguyen Hoang Nam, Nguyen Hoang Luong (2012), “Temperature dependence of hard magnetic properties of FePd nanoparticles prepared by sonochemistry”, VNU Journal of Science, Mathematics - Physics 28, 46-51 14 Keita Watanabe, Hiroaki Kura, Tetsuya Sato (2006), “Transformation to L1 structure in FePd nanoparticles synthesized by modifile process”,Science and Technology of Advanced Materials 7, 145-149 polyol