ẢNH HƯỞNG của từ TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH LẮNG ĐỌNG lên TÍNH CHẤT từ của dây NANO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Vũ Thị Thanh ẢNH HƯỞNG CỦA TỪ TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH LẮNG ĐỌNG LÊN TÍNH CHẤT TỪ CỦA DÂY NANO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Vũ Thị Thanh ẢNH HƯỞNG CỦA TỪ TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH LẮNG ĐỌNG LÊN TÍNH CHẤT TỪ CỦA DÂY NANO Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :TS.LÊ TUẤN TÚ Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời biết ơn chân thành đến thầy giáo TS Lê Tuấn Tú, người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành luận văn Thầy tận tình bảo, hướng dẫn, giúp đỡ em việc định hướng luận văn trả lời thắc mắc đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy! Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô môn Vật lý Nhiệt độ thấp trường ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN truyền đạt kiến thức chuyên ngành vô quý báu Em xin cảm ơn thầy cô giảng dạy em năm qua, kiến thức mà em nhận giảng đường hành trang giúp em vững bước tương lai Em xin gửi lời cảm ơn tới anh Lê Văn Thiêm, người hướng dẫn, hỗ trợ em bước tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tài liệu Cám ơn hỗ trợ đề tài VNU QG.14.14 Em không quên gửi lời cảm ơn đến người bạn, anh chị đồng hành, giúp đỡ em trình tìm tài liệu, trao đổi kiến thức truyền đạt kinh nghiệm giúp em hoàn thành luận văn cách tốt Và lời cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình Cảm ơn gia đình bên con, động viên tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian qua Sau cùng, em xin kính chúc toàn thể thầy cô giáo mạnh khoẻ, hạnh phúc thành công công việc sống Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 21 tháng năm 2014 Học viên Vũ Thị Thanh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .1 MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO TỪ TÍNH VÀ VẬT LIỆU CONIP 12 1.1 Giới thiệu dây nano 12 1.1.1 Các dây nano tạo mảng phân tán 13 1.1.2 Các dây nano đoạn, nhiều đoạn nhiều lớp 13 1.2 Tính chất từ dây nano từ tính ảnh hưởng từ trường trình lắng đọng 14 1.2.1 Dị hướng hình dạng 14 1.2.2 Chu trình từ trễ .15 1.2.3 Một số ảnh hưởng từ trường 16 1.3 Một số ứng dụng dây nano từ tính 17 1.3.1 Tăng mật độ nhớ dây nano 17 1.3.2 Động điện từ cỡ nhỏ .Error! Bookmark not defined 1.3.3 Thao tác phân tử sinh học Error! Bookmark not defined 1.3.4 Hệ thống cảm biến sinh học treo .Error! Bookmark not defined 1.3.5 Phân phối gen Error! Bookmark not defined 1.4 Giới thiệu vật liệu CoNiP số tính chất vật liệu CoNiP Error! Bookmark not defined CHƯƠNG - CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1 Phương pháp chế tạo Error! Bookmark not defined 2.1.1 Một số phương pháp chế tạo Error! Bookmark not defined 2.1.2 Phương pháp lắng đọng điện hóa .Error! Bookmark not defined 2.2 Chế tạo mẫu Error! Bookmark not defined 2.3 Các phương pháp phân tích Error! Bookmark not defined 2.3.1 Phương pháp Vol-Ampe vòng (CV) .Error! Bookmark not defined 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Error! Bookmark not defined 2.3.3 Hiển vi điện tử quét (SEM) Error! Bookmark not defined 2.3.4 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Error! Bookmark not defined 2.3.5 Phổ tán sắc lượng tia X (EDS) .Error! Bookmark not defined 2.3.6 Thiết bị từ kế mẫu rung (VSM) Error! Bookmark not defined CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1 Kết đo Vol-Ampe vòng (CV) Error! Bookmark not defined 3.2 Sự phụ thuộc mật độ dòng vào thời gian Error! Bookmark not defined 3.3 Kết đo hiển vi điện tử quét (SEM) Error! Bookmark not defined 3.3.1 Hình thái học bề mặt khuôn polycarbonate (PC) Error! Bookmark not defined 3.3.2 Hình thái học mẫu Error! Bookmark not defined 3.4 Kết đo nhiễu xạ tia X Error! Bookmark not defined 3.4.1 Phổ nhiễu xạ tia X Error! Bookmark not defined 3.4.2 Hằng số mạng tinh thể Error! Bookmark not defined 3.5 Kết đo hiển vi điện tử truyền qua (HRTEM) Error! Bookmark not defined 3.6 Kết phổ tán sắc lượng (EDS) Error! Bookmark not defined 3.7 Tính chất từ Error! Bookmark not defined 3.7.1 Đường cong từ trễ .Error! Bookmark not defined 3.7.2 Lực kháng từ Hc Error! Bookmark not defined 3.7.3 Sự phụ thuộc từ độ bão hòa Ms nhiệt độ phòng vào từ trường .Error! Bookmark not defined 3.7.4 Tỉ số từ dư từ độ bão hòa Mr/Ms Error! Bookmark not defined 3.7.5 Trường dị hướng Hk lượng dị hướng KU Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN .ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 (a) dây nano đơn đoạn; (b) dây nano hai đoạn; (c) dây nano nhiều lớp hai thành phần; (d) chức hóa dây nano hai thành phần 13 Hình 1.2 (a) Dây nano Co bị phân tán; (b) Dây nano CuS tạo mảng 13 Hình 1.3 (a) Dây nano CoPtP đoạn; (b) Dây nano CoPtP sáu đoạn .14 (c) Dây nano nhiều lớp Fe – Au 14 Hình 1.4 Ba hình elipxoit đặc trưng .15 Hình 1.5 Chu trình từ trễ mảng dây nano Ni: (a) từ trường H đặt song song với trục dây nano; (b) từ trường H đặt vuông góc với trục dây nano 15 Hình 1.6 Lực kháng từ vật liệu CoPtP với giá trị khác từ trường 16 Hình 1.7 Hình ảnh AFM vật liệu CoPtP lắng đọng điện hóa: (a) từ trường ngoài; (b) có từ trường (1 Tesla) 17 Hình 1.8 Mô hình lưu trữ liệu nhớ "racetrack" Error! Bookmark not defined Hình 1.9 Động điện từ cỡ nhỏ Error! Bookmark not defined Hình 1.10 (a ) Sơ đồ phân tách protein His từ protein chưa đánh dấu; (b) phân tách kháng thể poly–His từ kháng thể khác Error! Bookmark not defined Hình 1.11 (a) Sự tương tự mã vạch tiêu chuẩn đoạn dây nano kim loại mã hóa; (b) Sơ đồ xét nghiệm miễn dịch tầng trung gian thực dây nano Error! Bookmark not defined Hình 1.12 Cấu trúc tinh thể CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 1.13 Sự phụ thuộc trường kháng từ vào độ dày màng CoNiP: vuông góc (đường hình tròn) song song (đường hình vuông) Error! Bookmark not defined Hình1.14 (a) Ảnh TEM thành phần màng CoNiP; (b) Thông tin thành phần đo phép đo phổ tia X (XPS); (c) Tỉ lệ [Co]/[Ni] thể hàm độ dày Error! Bookmark not defined Hình 1.15 (a) ảnh TEM cắt phần với độ phân giải cao; (b) nhiễu xạ điện tử Error! Bookmark not defined Hình 1.16 Sự phụ thuộc hình thái bề mặt CoNiP vào nồng độ NaH2PO2 (a): M; (b): 0,019 M; (c):0,028 M (d): 0,146 M Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí ngiệm phương pháp lắng đọng điện hóa không Error! Bookmark not defined có từ trường Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí ngiệm phương pháp lắng đọng điện hóa có từ trường Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Mô hình tổng quan thí nghiệm CV Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Hiện tượng nhiễu xạ tinh thể Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy XRD Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Máy nhiễu xạ tia X D5005 Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Kính hiển vi điện tử quét Error! Bookmark not defined Hình 2.8 (a) Kính hiển vi điện tử truyền qua; (b) sơ đồ nguyên lý hiển vi điện tử truyền qua Error! Bookmark not defined Hình 2.9 Phổ tán sắc lượng tiaX (EDS) Error! Bookmark not defined Hình 2.10 Máy đo từ kế mẫu rung (VSM) Error! Bookmark not defined Hình 2.11 Mô hình từ kế mẫu rung Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Kết đo CV dung dịch CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Sự phụ thuộc mật độ dòng theo thời gian Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Ảnh SEM khuôn PC Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Ảnh hiển vi điện tử quét dây CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Phổ nhiễu xạ tia X dây nano CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua dây CoNiP với H = Oe Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua dây CoNiP với H = 2100 Oe Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Phổ EDS dây nano CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Đường cong từ trễ dây CoNiP với H = Oe Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Đường cong từ trễ dây CoNiP với H = 750 Oe, 1200 Oe Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Đường cong từ trễ dây CoNiP với H = 1500 Oe, 2100 Oe Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Sự phụ thuộc lực kháng từ vào từ trường dây CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Sự phụ thuộc từ độ bão hòa vào từ trường dây CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Sự phụ thuộc tỷ số Mr/Ms vào từ trường dây CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 3.15 Sự phụ thuộc Hk vào từ trường dây CoNiP Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Sự phụ thuộc KU vào từ trường dây CoNiP Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, công nghệ nano hướng nghiên cứu thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học nhà đầu tư công nghiệp ứng dụng to lớn chúng sản xuất thiết bị công nghiệp, y sinh, hàng không… Điều thể số công trình khoa học, số phát minh, sáng chế, số công ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano tăng theo cấp số mũ Khi ta nói đến nano nói đến phần tỷ Ví dụ nano giây nói đến khoảng thời gian phần tỷ giây Khoa học nano ngành khoa học nghiên cứu tượng can thiệp vào vật liệu quy mô nguyên tử, phân tử đại phân tử Tại quy mô đó, tính chất vật liệu khác hẳn với tính chất quy mô lớn Khái niệm công nghệ nano nhà vật lý học Richard Feynman nhắc đến lần diễn văn đọc Hội nghị nhà vật lý Mỹ năm 1959 Khi đó, ông dự báo thời kỳ mà người ta ráp nguyên tử với nguyên tử, phân tử với phân tử, công cụ thật nhỏ giúp sản xuất vật chất nhỏ Công nghệ nano phát triển với tốc độ chóng mặt làm thay đổi diện mạo ngành khoa học Đặc biệt, ngành công nghệ tạo cách mạng ứng dụng y sinh học Đây lĩnh vực phát triển nhanh chóng, có loạt ứng dụng phát triển phân tách tế bào, cảm biến sinh học, nghiên cứu chức tế bào loạt ứng dụng y học trị liệu tiềm [2, 4] Trong ngành công nghiệp, tập đoàn sản xuất điện tử đưa công nghệ nano vào ứng dụng, tạo sản phẩm có tính cạnh tranh từ máy nghe nhạc iPod nano đến chip có dung lượng lớn với tốc độ xử lí cực nhanh, thiết bị ứng dụng công nghệ nano ngày nhỏ hơn, xác thiết bị với công nghệ micro trước [10]… Trong y học, để chữa bệnh ung thư người ta tìm cách đưa phân tử thuốc đến tế bào ung thư qua hạt nano, hạt nano đóng vai trò “xe tải kéo”, tránh hiệu ứng phụ gây cho tế bào lành Y tế nano ngày nhằm vào mục tiêu quan tâm sức khỏe người, bệnh di truyền có nguyên nhân từ gien, bệnh HIV/AIDS, ung thư, tim mạch, bệnh lây lan rộng béo phì, tiểu đường, liệt rung, trí nhớ Ngoài ra, nhà khoa học tìm cách đưa công nghệ nano vào giải vấn đề mang tính toàn cầu thực trạng ô nhiễm môi trường 10 ngày gia tăng, việc cải tiến thiết bị quân trang thiết bị, vũ khí nano tối tân mà sức công phá khiến ta hình dung Hiện nay, việc chế tạo dây nano từ tính nhiều nhóm nghiên cứu giới quan tâm Có thể kể đến số cường quốc chiếm lĩnh thị trường công nghệ là: Mĩ, Nhật Bản, Trung Quốc, Đức, Nga số nước Châu Âu… Việt Nam nghiên cứu, chế tạo vật liệu nano để sử dụng ứng dụng Tại môn Vật lí Nhiệt độ thấp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, nhóm nghiên cứu chế tạo màng, chế tạo dây có kích thước nano hình thành tiến hành chương trình nghiên cứu, với loại dây đơn chất Ni, Fe, Co loại dây hợp kim CoFe, NiFe, CoPt chế tạo nhiều phương pháp khác như: lắng đọng chùm phân tử (MBE), phún xạ catot, nhiệt cacbon, bốc bay nhiệt, điện hoá…[20] Trong phương pháp chế tạo trên, phương pháp lắng đọng điện hóa có ưu điểm phương pháp khác Huang et al người báo cáo lắng đọng dây nano CoPt sử dụng điện hóa Một nhược điểm việc chế tạo sử dụng phương pháp khó khăn việc có pha hoàn hảo Vì vậy, nhà nghiên cứu tập trung vào số hướng xử lý thay đổi đường kính mẫu [17], thay đổi giá trị pH chất điện phân, thay đổi mật độ trình điện hóa [18], thay đổi thành phần dây ống nano… [19] Trong số báo, nhóm nghiên cứu ảnh hưởng mạnh mẽ từ trường lên tính chất tinh thể tính chất từ dây nano CoPt Hiểu ảnh hưởng từ trường trình lắng đọng đóng vai trò quan trọng việc kiểm soát chế tạo dây nano ống nano Chính luận văn em tập trung vào việc nghiên cứu ảnh hưởng từ trường trình lắng đọng lên tính chất từ dây nano CoNiP Nội dung luận văn gồm phần chính: Chương - Tổng quan dây nano từ tính vật liệu CoNiP Chương - Các phương pháp thực nghiệm Chương - Kết thảo luận 11 12 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO TỪ TÍNH VÀ VẬT LIỆU CoNiP 1.1 Giới thiệu dây nano Sự kết hợp sinh vật học vật lý học tác động đến nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật quy mô micro nano Trong lĩnh vực từ y sinh lĩnh vực thú vị đầy hứa hẹn Ví dụ, hạt nano từ dùng để chọn lọc đầu dò thao tác hệ thống sinh học Hầu hết hạt từ tính sử dụng có dạng hình cầu, thường bao gồm lõi từ vỏ, cho phép chức hóa phối tử độc hại sinh học để thực mục đích y sinh mong muốn Các ứng dụng hạt từ tính trở nên phổ biến nghiên cứu y học công nghệ sinh học, nghiên cứu thuận lợi hạt từ tính thực nhiều chức Trong nhiều trường hợp riêng biệt, dây nano từ có tính trật tự cao tính đến Dây nano từ tính dạng hạt từ tính Dây nano gọi nano, có cấu trúc dị hướng gần chiều, với tỷ số chiều dài đường kính dây cao Các dây nano cho thấy tính chất điện kì lạ nhờ vào thay đổi hình dạng Khi vật liệu giảm kích thước xuống nano mét, tỉ số số nguyên tử nằm bề mặt số nguyên tử tổng cộng vật liệu nano lớn nhiều so với vâ ̣t liê ̣u khố i Các dây nano từ tính sở hữu tính chất đặc biệt, khác hoàn toàn vật liệu sắt từ dạng khối, dạng hạt hình cầu dạng màng mỏng Hầu hết dây nano từ tính sử dụng y sinh kim loại hình trụ chế tạo phương pháp lắng đọng điện hóa xốp có kích thước lỗ cỡ nano Bán kính chúng kiểm soát phạm vi từ đến 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… phụ thuộc mạnh vào tham số công nghệ đường kính, chiều dài thành phần hóa học dây [17] Trong nghiên cứu khoa học ứng dụng thực tế có hai loại dây nano sử dụng cách rộng rãi dây nano từ tính đoạn dây nano từ tính nhiều đoạn Hình 1.1 cho ta hình ảnh dây nano từ đoạn dây nano từ nhiều đoạn 13 Hình 1.1 (a) dây nano đơn đoạn; (b) dây nano hai đoạn; (c) dây nano nhiều lớp hai thành phần; (d) chức hóa dây nano hai thành phần 1.1.1 Các dây nano tạo mảng phân tán Trong hầu hết ứng dụng, dây nano sử dụng dạng mảng dây phân tán thành dây rời rạc Hình 1.2 (a) Dây nano Co bị phân tán; (b) Dây nano CuS tạo mảng [17] Hình 1.2(a) ví dụ dây nano Co phân tán rời rạc có đường kính 70 nm Trên hình 1.2(b) biểu diễn mảng dây nano CuS có đường kính khoảng 50 nm 1.1.2 Các dây nano đoạn, nhiều đoạn nhiều lớp Do mong muốn có vật liệu nano đơn lẻ thực nhiều chức lúc nên cấu trúc nano nhiều đoạn nghiên cứu chuyên sâu, mà khám phá nhiều chức vốn có chúng 14 Hình 1.3 (a) Dây nano CoPtP đoạn; (b) Dây nano CoPtP sáu đoạn (c) Dây nano nhiều lớp Fe – Au [14] Hình 1.3(a) thể hình ảnh dây nano CoPtP đoạn Hình 1.3(b) cho ta hình ảnh dây nano CoPtP sáu đoạn Hình 1.3(c) biểu diễn phần dây nano nhiều lớp Fe - Au [12, 14, 15] Đối với dây nano nhiều đoạn, đoạn tổng hợp từ nguyên tố từ phi từ, điển hình dây nano Ni-Cu, Fe-Cu Hầu hết dây nhiều đoạn thể hiệu ứng từ trở khổng lồ (GMR) rõ nét [15] 1.2 Tính chất từ dây nano từ tính ảnh hưởng từ trường trình lắng đọng 1.2.1 Dị hướng hình dạng Đối với vật liệu từ, hình dạng chúng hình elipxoit hay hình trụ dễ bị từ hóa so với hình dạng hình cầu (khi hướng từ trường dọc theo trục dài vật).Vật liệu có dạng hình cầu, hướng từ trường không làm ảnh hưởng đến kết đo tính chất từ mẫu Tuy nhiên, vật liệu có hình dạng khác màng mỏng dây hướng từ trường khác cho ta kết khác người ta gọi dị hướng hình dạng [1] Một vật chịu tác dụng từ trường sinh bên vật từ trường chống lại từ trường gọi trường khử từ Trường khử từ Hd tỉ lệ với độ từ hóa M tạo nó, có hướng ngược lại, cho bởi: d = - Nd (1) Trong Nd hệ số trường khử từ phụ thuộc vào hình dạng vật Do phép tính phức tạp nên giá trị xác Nd tính toán vật hình elipxoit có từ hóa đồng toàn vật Một vật elipxoit có bán trục a, b c (c b a), tổng số trường khử từ bán trục (Na, Nb, Nc) Na + Nb + Nc = 4π (2) 15 Với hướng từ hóa cho trước lượng từ tĩnh ED (erg/cm3) cho bởi: ED = NdMs2 (3) đó: Ms từ độ bão hòa vật Hình cầu thon dài Hình elipxoit thon Hình cầu dẹt Hình 1.4 Ba hình elipxoit đặc trưng Hình 1.4 biểu diễn hình elipxoit đặc trưng thường sử dụng nghiên cứu dây nano có từ tính: hình cầu thon dài (c > a =b), elipxoit thon (c » a > b) hình cầu dẹt (c = b > a) 1.2.2 Chu trình từ trễ Đối với dây nano, chu trình từ trễ thể hình 1.5 [11] Hình 1.5 Chu trình từ trễ mảng dây nano Ni: (a) từ trường H đặt song song với trục dây nano; (b) từ trường H đặt vuông góc với trục dây nano Các thông số thường dùng mô tả đặc trưng mẫu từ độ bão hòa Ms, từ dư Mr, trường bão hòa Hsat lực kháng từ Hc Quan sát hình 1.5, trường bão hòa Hsat 16 trường phụ thuộc vào lực kháng từ để đạt tới từ độ bão hòa Ms; từ dư Mr từ độ mẫu từ trường Từ độ bão hòa Ms vật đạt tất momen từ vật hoàn toàn song song với Vì vậy, từ độ bão hòa Ms tính chất bên vật liệu từ tính, không liên quan tới hình dạng kích thước mẫu 1.2.3 Một số ảnh hưởng từ trường Nhóm nghiên cứu Kleber R Pirota cộng từ trường, định hướng hạt lỗ tương đối tự Khi có từ trường, hạt lỗ khuôn buộc phải định hướng theo hướng từ trường, tạo thành kết cấu mạnh mẽ Do có từ trường, cấu trúc dây chặt chẽ hơn, định hướng tinh thể tốt [9] Với màng mỏng CoPtP, nhóm tác giả Ho Dong Park cộng nghiên cứu ảnh hưởng từ trường trình lắng đọng Kết thể hình1.6 Để tăng lực kháng từ, tác giả tìm trình lắng đọng điện hóa cần phải đặt thêm từ trường Từ kết thu cho thấy đặt từ trường từ đến 1Tesla lực kháng từ màng tăng lên rõ rệt [8] Hình 1.6 Lực kháng từ vật liệu CoPtP với giá trị khác từ trường Ngoài nhóm nghiên cứu thu hình ảnh hiển vi lực nguyên tử AFM màng mỏng CoPtP trường hợp có từ trường đặt trình lắng đọng 17 Hình 1.7 Hình ảnh AFM vật liệu CoPtP lắng đọng điện hóa: (a) từ trường ngoài; (b) có từ trường (1 Tesla) Từ hình ảnh 1.7, ta thấy kích thước hạt nhỏ mẫu lắng đọng từ trường Như từ nghiên cứu trước nhà khoa học cho thấy, từ trường có ảnh hưởng rõ rệt lên cấu trúc tính chất vật liệu lắng đọng phương pháp điện hóa 1.3 Một số ứng dụng dây nano từ tính Các dây nano có nhiều tiềm ứng dụng ngành khác y sinh (phân tách phân tử sinh học, phân phối gen, bẫy từ tế bào…) cảm biến, ghi từ… 1.3.1 Tăng mật độ nhớ dây nano Các nhà vật lý Mỹ vừa công bố kỹ thuật cho phép nhảy thêm bước việc sử dụng dây nano từ tính cho linh kiện lưu trữ thông tin mật độ cao Kỹ thuật bao gồm việc di chuyển vách đômen từ (magnetic domain wall) dọc theo dây nano cách sử dụng mật độ dòng phân cực spin cực nhỏ so với kỹ thuật trước Các nhà nghiên cứu khẳng định bước nhảy đem lại loại nhớ từ với mật độ lưu trữ gấp hàng trăm lần so với nhớ RAM Vách đômen từ tính biên hẹp domain từ liên tiếp, mà có vector từ hóa hướng theo hai phương khác Vách đômen di chuyển vật liệu cách đặt từ trường đặt dòng phân cực spin Một số nhà vật lý tính toán chuyển động khai thác nhớ kiểu "racetrack", mà lưu trữ liệu với mật độ lớn nhớ RAM nhiều 18 Trong nhớ "racetrack", liệu lưu trữ theo dãy đômen từ tính - ngăn cách vách đômen, dọc theo dây nano (hình 1.8) Các bit riêng biệt lưu trữ truy xuất cách dịch chuyển dãy dọc theo dây nano cắt ngang đầu đọc, đầu ghi Nếu công nghệ thành công, phương pháp khả thi sử dụng dòng phân cực spin để di chuyển vách domain dây nano.Và thách thức để giảm mật độ dòng xuống đến mức đủ nhỏ để di chuyển vách đômen mà chúng bị hãm dịch chuyển sai hỏng dây Hiện tại, mật độ dòng cần thiết lớn cho nhớ thương phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Hữu Đức (2003), Vật liệu từ liên kim loại, NXB ĐHQGHN, Hà Nội GS Thân Đức Hiền, GS Lưu Tuấn Tài (2008), Từ học Vật liệu từ, NXBĐHQGHN, Hà Nội Nguyễn Thị Thanh Huyền (2008), Nghiên cứu chế tạo dây nano CoPtP phương pháp điện hoá, Khóa luận tốt nghiệp, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, Hà Nội Nguyễn Phú Thùy (2002), Vật lý tượng từ, NXB ĐHQGHN, Hà Nội Ninh Thị Yến (2011), Nghiên cứu dây nano phương pháp chế tạo dây nano, Khóa luận tốt nghiệp, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, Hà Nội Tiếng Anh Bin Li, Yi Xie, Jiaxing Huang, Yu Liu, and Yitai Qian (2001), " A novel method forthe preparation of III-V semiconductors: sonochemical synthesis of InP nanocrystals", Ultrasonics Sonochemistry, 8, pp 331-334 Editorial (2003), "Why small matters", Nat Biotech, 21, pp 1003-1113 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 Kleber R Pirota,Elvis L Silva, Daniela Zanchet, David Navas, Manuel Vázquez, Manuel Hernández-Vélez, and Marcelo Knobel (2007), "Size effect and surface tension measurements in Ni and Co nanowires", Phys.Rev.B, 76, pp 1-4 19 10 Koch R H, Deak J G, Abraham D W, Trouilloud P L, Altman R A, Lu Yu, Gallagher W J, Scheuerlein R E (1998), "Springer Handbook of Nanotechnology ", Nat Biotech, 81, pp 451-455 11 Langof L., Fradkin L., Ehrenfreund E., uLifshitz E., Micic O.I., Nozik A.J (2004), "Colloidal InP/ZnS core-shell nanocrystals studied by linearly and circularlypolarized photoluminescence", Chemical Physics, 297, pp 93-98 12 Lee, K.B., Park, S and Mirkin, C.A (2004), "Multicomponent magnetic Nanorodsfor biomolecular separations, Angewandte Chemie", International Edition, 43, pp 3048– 50 13 Liua, Q.F Lub, X.F Hanc, X.G Liua, B.S Xua, H.S Jia (2012), "The fabrication of CoPt nanowire and nanotube arrays by alternating magnetic field during deposition", Institute of Physics, 46, pp 3663-3667 14 Maurice, J.L., Imhoff, D., Etienne, P., Durand, O., Dubois, S., Piraux, L., George, J.M., Galtier, P and Fert (1998), "Microstructure of magnetic Metallicsuperlattices grown by electrodeposition in membrane nanopores", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 184, pp 1–18 15 Piraux, L., George, J.M., Despres, J.F., Leroy, C., Ferain, E., Legras, R., Piraux, L., George, J.M., Despres, J.F., Leroy, C., Ferain, E., Legras, R., Ounadjela, K and Fert (1994), "Giant magnetoresistance in magnetic multilayered nanowires", Applied Physics Letters, 65, pp 2484–6 16 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 17 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 18 Takanari Ouchi, Naofumi Shimano (2011), "Electrochimica Acta", Int J Electrochem Sci, 56, pp 9575–9580 19 Tok, J.B.H., Chuang, F.Y.S., Kao, M.C., Rose, K.A., Pannu, S.S., Sha, M.Y., striped Chakarova, G., Penn, S.G and Dougherty, G.M (2006), "Metalli nanowires as multiplexed immunoassay platforms for pathogen detection, Angewandte Chemie", International Edition, 45, pp 6900–4 20 20 Vijay K Varadan, LinFeng Chen, Jining Xie (2009), "Nanomedecine: Design and Appications of Magnentic Nanomaerials, Nanosensors and Nanosystems", Wiley Blackwell, 90, pp 175-327 21 Wildt, B., Mali, P and Searsom, P.C., (2006), "Electrochemical template synthesis of multisgment nanowires: fabrication and protein functionalization", Langmuir, 22, pp 10128-34 22 Y.D Park, N.V Myung, M Schwartz, K Nobe, (2002), "Nanostructured magnetic CoNiP electrodeposits: Structure – property relationships", Electrochimica Acta, 47, pp 2800-2893 21 [...]... đường kính của mẫu [17], thay đổi giá trị pH của chất điện phân, thay đổi mật độ trong quá trình điện hóa [18], thay đổi thành phần của dây hoặc ống nano [19] Trong một số bài báo, các nhóm nghiên cứu đã chỉ ra được sự ảnh hưởng mạnh mẽ của từ trường lên tính chất tinh thể và tính chất từ của dây nano CoPt Hiểu về sự ảnh hưởng của từ trường trong quá trình lắng đọng đóng một vai trò quan trọng trong việc... cứu ảnh hưởng của từ trường trong quá trình lắng đọng Kết quả được thể hiện trong hình1.6 Để tăng lực kháng từ, các tác giả đã tìm ra trong quá trình lắng đọng điện hóa cần phải đặt thêm từ trường ngoài Từ kết quả thu được cho thấy khi đặt từ trường ngoài từ 0 đến 1Tesla thì lực kháng từ của màng được tăng lên rõ rệt [8] Hình 1.6 Lực kháng từ của vật liệu CoPtP với các giá trị khác nhau của từ trường. .. một phần dây nano nhiều lớp Fe - Au [12, 14, 15] Đối với dây nano nhiều đoạn, các đoạn có thể được tổng hợp từ các nguyên tố từ phi từ, điển hình đó là dây nano Ni-Cu, Fe-Cu Hầu hết các dây nhiều đoạn này đều thể hiện hiệu ứng từ trở khổng lồ (GMR) rõ nét [15] 1.2 Tính chất từ của dây nano từ tính và sự ảnh hưởng của từ trường trong quá trình lắng đọng 1.2.1 Dị hướng hình dạng Đối với vật liệu từ, khi... hóa học của dây [17] Trong nghiên cứu khoa học cũng như trong ứng dụng thực tế có hai loại dây nano đang được sử dụng một cách rộng rãi đó là dây nano từ tính một đoạn và dây nano từ tính nhiều đoạn Hình 1.1 cho ta hình ảnh về dây nano từ một đoạn và dây nano từ nhiều đoạn 13 Hình 1.1 (a) dây nano đơn đoạn; (b) dây nano hai đoạn; (c) dây nano nhiều lớp hai thành phần; (d) chức năng hóa của dây nano hai... chế tạo các dây nano và ống nano Chính vì vậy luận văn của em đã tập trung vào việc nghiên cứu ảnh hưởng của từ trường trong quá trình lắng đọng lên tính chất từ của dây nano CoNiP Nội dung luận văn gồm 3 phần chính: Chương 1 - Tổng quan về dây nano từ tính và vật liệu CoNiP Chương 2 - Các phương pháp thực nghiệm Chương 3 - Kết quả và thảo luận 11 12 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO TỪ TÍNH VÀ VẬT... thu được hình ảnh hiển vi lực nguyên tử AFM của màng mỏng CoPtP trong trường hợp không có và có từ trường đặt trong quá trình lắng đọng 17 Hình 1.7 Hình ảnh AFM của vật liệu CoPtP được lắng đọng điện hóa: (a) không có từ trường ngoài; (b) có từ trường ngoài (1 Tesla) Từ hình ảnh 1.7, ta thấy kích thước hạt nhỏ hơn khi mẫu được lắng đọng trong từ trường Như vậy từ các nghiên cứu trước đây của các nhà... các dây nano có từ tính: hình phỏng cầu thon dài (c > a =b), elipxoit thon (c » a > b) và hình phỏng cầu dẹt (c = b > a) 1.2.2 Chu trình từ trễ Đối với các dây nano, chu trình từ trễ được thể hiện như hình 1.5 [11] Hình 1.5 Chu trình từ trễ của một mảng dây nano Ni: (a) từ trường H đặt song song với trục của dây nano; (b) từ trường H đặt vuông góc với trục của dây nano Các thông số thường được dùng trong. .. hết các dây nano từ tính được sử dụng trong y sinh là các thanh kim loại hình trụ được chế tạo bằng phương pháp lắng đọng điện hóa trên các tấm xốp có kích thước lỗ cỡ nano Bán kính của chúng có thể kiểm soát trong phạm vi từ 5 đến 500 nm, chiều dài của chúng có thể được kiểm soát lên tới 60 µm Các tính chất từ quan trọng của dây nano từ tính như nhiệt độ Curie, lực kháng từ, trường bão hòa, từ dư…... y sinh mong muốn Các ứng dụng của các hạt từ tính đang trở nên phổ biến hơn trong các nghiên cứu y học và công nghệ sinh học, các nghiên cứu này sẽ thuận lợi nếu các hạt từ tính có thể thực hiện nhiều chức năng Trong nhiều trường hợp riêng biệt, các dây nano từ có tính trật tự cao đã được tính đến Dây nano từ tính là một dạng của hạt từ tính Dây nano còn gọi là thanh nano, nó có cấu trúc dị hướng gần... trưng của mỗi mẫu là từ độ bão hòa Ms, từ dư Mr, trường bão hòa Hsat và lực kháng từ Hc Quan sát hình 1.5, trường bão hòa Hsat 16 là trường phụ thuộc vào lực kháng từ để đạt tới từ độ bão hòa Ms; từ dư Mr là từ độ của mẫu khi từ trường ngoài mất đi Từ độ bão hòa Ms của một vật đạt được khi tất cả các momen từ trong vật hoàn toàn song song với nhau Vì vậy, từ độ bão hòa Ms là tính chất bên trong của vật