NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẤU TRÚC MICRONANO VẬT LIỆU TỪ CỨNG THEO HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONGY SINH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Lê Việt Cường NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẤU TRÚC MICRO-NANO VẬT LIỆU TỪ CỨNG THEO HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONGY SINH Chuyên ngành: Vật liệu linh kiện nano Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội – 2016 Công trình hoàn thành tại: Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Phạm Đức Thắng Phản biện: Phản biện: Phản biện: Luận án bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp vào hồi giờ ngày tháng năm 201… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Từ tính vi nam châm 1.1.1 Cảm ứng từ, cường độ từ trường, độ cảm từ, từ thẩm Trong chân không không khí, cường độ từ trường H có chiều giống chiều cảm ứng từ B Chúng liên kết với phương trình: ⃗ = 𝜇0 𝐻 ⃗ 𝐵 (1 1) -7 -2 với µ0 = 4×10 N.A độ từ thẩm chân không Mỗi vật liệu từ có một từ trường nội đặt từ trường ngoài, từ trường nội gọi từ độ M Do cảm ứng từ B bao gồm thành phần từ trường H từ độ M bên vật liệu: ⃗ = 𝜇0 (𝐻 ⃗ +𝑀 ⃗⃗ ) 𝐵 (1 2) Độ cảm từ  thiết lập mối quan hệ M H theo phương trình sau: ⃗⃗ = 𝐻 ⃗ 𝑀 (1 3) Từ phương trình trên, thấy: ⃗ = 𝜇0 (𝐻 ⃗ +𝑀 ⃗⃗ ) = 𝜇0 (1 + )𝐻 ⃗ = 𝜇0 𝜇𝑟 𝐻 ⃗ = 𝜇𝐻 ⃗ 𝐵 (1 4) với µr độ từ thẩm tương đối vật liệu so với chân không 1.1.2 Phân loại vật liệu từ Độ cảm từ một thành phần quan trọng việc phân loại vật liệu từ Hệ số thứ nguyên dương, âm, tuyến tính phi tuyến Các vật liệu từ thường phân loại thành ba nhóm chính: vật liệu nghịch từ, vật liệu thuận từ vật liệu sắt từ 1.1.3 Nam châm từ cứng nam châm từ mềm Các thuật ngữ “nam châm từ cứng” “nam châm từ mềm” xuất phát từ việc phân tích đường cong từ trễ vật liệu từ 1.1.4 Hạt từ kích thước micro nano mét Các hạt nano micro sử dụng nhiều lĩnh vực, từ ứng dụng công nghiệp tới nghiên cứu khoa học Tỉ số diện tích/thể tích cao khiến cho hạt nano micro đặc biệt ý lĩnh vực y sinh học Các hạt từ thường coi đối tượng hình cầu với kích thước từ một vài nano-mét tới một vài micro-mét phân bố kích thước chúng hẹp tùy thuộc vào công nghệ chế tạo Thông thường hạt từ polymer (polystyrene (PS) cao su), Si, SiO2 Tùy theo phân bố hạt từ lớp mà có kiểu cấu trúc hạt từ khác Các hạt siêu thuận từ ưu tiên sử dụng nhiều ứng dụng tính chất thú vị chúng, độ cảm từ cao, độ từ dư lại có một mô-men từ lớn điều kiện định Tính siêu thuận từ xuất vật liệu sắt từ kích thước hạt giảm xuống một vài nano-mét (1 ÷ 50nm, tùy thuộc vào vật liệu cụ thể) Tác động từ trường lên hệ thống sinh học dự báo rộng rãi từ 1500 năm trước nhiều kết thực nghiệm báo cáo ngày lĩnh vực vật lý, sinh lý học, hóa học… Các tài liệu nghiên cứu gần hầu hết phần tử sinh học có tính nghịch từ 1.2 Kỹ thuật điều khiển đối tượng micro nano Có nhiều kỹ thuật dựa nguồn lực khác lực học, lực quang, lực điện để điều khiển đối tượng mục tiêu tới vị trí mong muốn Tuy nhiên nguồn lực tạo nhiệt rung động trình phân tách hay làm lệch hướng chuyển động đối tượng Vì một kỹ thuật điều khiển khác nghiên cứu sử dụng năm gần kỹ thuật điều khiển sử dụng lực từ 1.2.1 Nguồn từ trường Ba loại nguồn từ trường sử dụng để thực chuyển động tác dụng từ trường tới đối tượng micro nano là: nam châm vĩnh cửu, nam châm điện nam châm từ mềm a) Nam châm điện Các nam châm điện sử dụng rộng rãi một nguồn từ trường để tác động từ xa lên đối tượng từ tính Kích thước nam châm điện đa dạng từ cuộn Helmholtz lớn sử dụng để tác động lên vi khuẩn kích thước micro-mét tới cuộn kích thước micro-mét để đặt vi kênh b) Nam châm từ mềm Các nam châm từ mềm một nam châm phát triển nhiều cho việc phân tách sử dụng từ trường biến thiên lớn Về bản, nam châm từ mềm sử dụng lĩnh vực MEMS vật liệu có từ độ lớn phân cực từ trường Khi từ trường đặt vào, mô-men từ tổng cộng nam châm từ mềm không Khả chuyển trạng thái “tắt/bật” một mặt đáng lưu ý nguồn từ trường loại Một yếu tố quan trọng khác cho phổ biến nam châm từ mềm khả tương thích chúng với kỹ thuật chế tạo silic c) Nam châm vĩnh cửu Các nam châm vĩnh cửu khối nguồn từ trường kết hợp với vi kênh để hút hạt từ Việc dễ dàng tạo nguồn từ trường khác cách thay đổi hình dạng, kích thước tích hợp với thiết bị khác định thành công nam châm vĩnh cửu lĩnh vực phân tách dungf từ trường d) Vi nam châm vĩnh cửu Với phát triển công nghệ vi chế tạo nguồn từ trường loại phù hợp cho vi hệ thống Việc không đòi hỏi nguồn điện nguồn từ trường đặc biệt hữu ích cho thiết bị tích hợp lab-on-chip thiết bị kiểm tra, xét nghiệm giường bệnh Ngoài ra, từ trường tạo vi nam châm bị giới hạn vùng định, có khả tích hợp với vi thiết bị sử dụng với thiết bị khác, chẳng hạn kính hiển vi 1.2.2 Điều khiển hạt từ: bắt giữ giải phóng Ứng dụng rõ ràng nguồn từ trường việc điều khiển vi đối tượng bắt giữ đối tượng một cách xác Việc tác dụng lực đẩy hút lên vi đối tượng dễ dàng thực với nam châm điện nam châm từ mềm, việc bảo vệ bề mặt nam châm có chế tẩy rửa đối tượng sau bắt giữ cần thiết Rất nhiều báo cáo nhóm nghiên cứu công bố liên quan tới việc chế tạo cấu hình nam châm khác để bắt giữ thành công đối tượng từ tính sinh học 1.2.3 Điều khiển hạt từ: dẫn đường Việc bắt giữ giải phóng hạt, đối tượng thực tương đối dễ dàng Nhưng việc dẫn đường, cụ thể việc xếp đối tượng vi kênh dọc theo một đường định lại một nhiệm vụ khó khăn nhiều Việc kiểm soát tốt lực hút, cân tốt lực từ lực kéo yêu cầu Nhiều nỗ lực thành công việc xếp tế bào từ chạy theo một đường liên tục cách sử dụng nam châm vĩnh cửu khối, nam châm từ mềm nam châm điện báo cáo 1.3 Mục tiêu tính cấp thiết luận án Mục tiêu luận án nghiên cứu chế tạo nguồn từ trường kích thước micro có từ trường lớn biến thiên từ trường mạnh để tác động lực lớn lên đối tượng micro – nano khoảng cách xa qua điều khiển đối tượng mục tiêu phục vụ cho mục đích nghiên cứu Trong luận án nghiên cứu, chế tạo khảo sát một số tính chất từ đặc trưng vật liệu từ micro-nano sở hợp kim 3d Kết hợp với một số công nghệ vi hình, vi cấu trúc từ kích thước micro nghiên cứu chế tạo thử nghiệm bắt giữ hạt từ một số phần tử sinh học kích thước micro, định hướng ứng dụng y sinh CHƯƠNG CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp phún xạ Phún xạ một phương pháp lắng đọng pha vật lý (PVD), kỹ thuật cho phép lắng đọng nhanh chóng màng dày, phù hợp với tốc độ lắng đọng cao (có thể lên đến 20µm/h) 2.2 Các phương pháp chế tạo cấu trúc từ + Phương pháp hình thái học: lắng đọng trực tiếp màng từ có dị hướng từ vuông góc lên đế Si tạo hình sẵn thành vi cấu trúc gồm cột có hình dạng, kích thước trật tự định Hoặc sử dụng công nghệ quang khắc kết hợp với công nghệ tạo màng mỏng để chế tạo lớp màng từ có hình dạng, cấu trúc mong muốn + Phương pháp in từ: hạt từ cố định xếp chặt chẽ với theo trật tự định tác dụng gradient từ trường để tạo thành vi cấu trúc từ polyme + Phương pháp in phun: dung dịch từ với thông số kỹ thuật phù hợp với thiết bị in sử dụng làm mực in để in trực tiếp vi nam châm, vi cấu trúc với hình dạng, kích thước phong phú dễ kiểm soát lên bề mặt đế mong muốn 2.3 Các kỹ thuật khảo sát tính chất đặc trưng Để nghiên cứu, đánh giá thuộc tính từ, cấu trúc tinh thể… màng từ cứng loại cấu trúc từ chế tạo trình thực luận án, nghiên cứu sử dụng nhiều công cụ trang thiết bị đại như: đầu dò Hall, từ kế mẫu rung, kính hiển vi điện tử quét, kính hiển vi lực nguyên tử, nhiễu xạ tia X… CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ MÀNG TỪ TÍNH VÀ CẤU TRÚC TỪ TRÊN CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ 3.1 Màng NiFe Các màng NiFe dầy 10 nm lắng đọng đế Si định hướng (001) thông qua lớp đệm Cu dầy 100 nm phương pháp phún xạ áp suất khí Ar khác nhau, mTorr, 2.2 mTorr mTorr Dưới tác dụng lớp đệm Cu áp suất khí Ar nhỏ, lớp màng NiFe có dị hướng từ vuông góc mặt phẳng màng thu 3.2 Màng NdFeB Các màng NdFeB dày 5µm lắng đọng đế Si định hướng (001) phương pháp phún xạ với điều kiện nhiệt độ đế 650C Các màng lắng đọng nhiệt độ 450C hình thành hạt đám hạt với kích thước đồng đều, kích thước hạt giảm tăng nhiệt độ lắng đọng Các màng lắng đọng nhiệt độ đế 500C hình thành cột có dị hướng từ vuông góc mặt phẳng màng Từ độ dư theo phương vuông góc với mặt phẳng màng đạt giá trị cực đại 1.4 T, lực kháng từ màng đạt 1.5 T 3.3 Từ trường bề mặt cấu trúc từ Để tương tác từ có cường độ lớn hơn, thông thường người ta phải tìm cách tăng cường độ từ trường biến thiên từ trường Việc tăng cường độ từ trường thường phụ thuộc vào chất vật liệu sử dụng phụ thuộc dòng qua cuộn dây trường hợp nam châm điện, việc tăng cường biến thiên từ trường lại dựa vào việc giảm kích thước thành phần từ Hai mô hình lý thuyết thường sử dụng để tính toán từ trường nam châm sinh mô hình dòng tương đương (hay gọi mô hình dòng Amperian) mô hình từ tích (hay gọi mô hình Coloumbian) 3.4 Ảnh hưởng thông số lên từ trường bề mặt cấu trúc từ tuần hoàn Trên sở lý thuyết nêu kết hợp với phần mềm mô mã nguồn mở MacMMems, tiến hành mô phỏng, tính toán nghiên cứu ảnh hưởng kích thước, chiều dày dạng cấu trúc từ tới phân bố từ trường độ biến thiên từ trường bề mặt cấu trúc từ Các kết mô vi nam châm NdFeB có độ từ dư 1.4 T với chiều dày µm với hình dạng kích thước phù hợp xếp có trật tự với tạo không gian từ trường biến thiên lên tới 104 – 105 T/m 3.5 Chế tạo cấu trúc vi từ 3.5.1 Cấu trúc vi từ chế tạo phương pháp hình thái học a) NdFeB đế Si tạo hình Các vi nam châm vuông tạo cách lắng đọng lớp màng từ cứng NdFeB dày µm với từ dư 1.4 T, lực kháng từ 1.5 T dị hướng từ vuông góc đế Si tạo hình thành ma trận cột hình vuông, cột có diện tích bề mặt 5050 µm2, chiều cao 100µm khoảng cách cột chiều rộng cột Các kết thu cho thấy vi nam châm cấu trúc từ có kích thước, hình dáng chiều dày đồng Từ trường bề mặt vi nam châm ổn định, đồng với hình dạng vi nam châm cấu hình cấu trúc từ Cấu trúc từ cho từ trường ~ 90 mT độ biến thiên từ trường ~ 3104 T/m ví trí cách bề mặt cấu trúc từ 10 µm b) FePt đế Si Công nghệ quang khắc kết hợp với kỹ thuật phún xạ để chế tạo cấu trúc từ bao gồm vi nam châm vuông FePt Cấu trúc từ chế tạo gồm vi nam châm vuông FePt có kích thước bề mặt trung bình 6060 µm2, chiều dày trung bình 500 nm độ từ dư 0.25 T theo phương vuông góc với mặt phẳng màng Các vi nam châm có lực kháng từ theo phương vuông góc 0.4 T cách liên tiếp 40 µm Cấu trúc từ cho từ trường ~ 1.8 mT độ biến thiên từ trường ~ 125 T/m ví trí cách bề mặt cấu trúc từ 10 µm 3.5.2 Cấu trúc vi từ NdFeB PDMS Sử dụng hạt từ NdFeB (có hình dạng bất định, kích thước trung bình µm, khối lượng riêng 7.5 g/cm3, độ từ dư 45 emu/g ~ 0.42 T, lực kháng từ 2000 G ~ 0.2 T), dung dịch PDMS cấu trúc từ chế tạo phần để tạo cấu trúc từ một quy trình đơn giản gọi phương pháp in từ Các hạt từ NdFeB bám dính xếp với theo hình dạng, kích thước trật tự định nhờ gradient từ trường cấu trúc từ chính, sau toàn bộ hạt từ NdFeB giữ nguyên định dạng, cấu trúc trật tự chúng lớp PDMS Cấu trúc từ thu gồm vi nam châm NdFeB hình vuông, kích thước bề mặt trung bình 5050 µm2, dầy trung bình 7.5 µm Cấu trúc từ cho từ trường ~ 10 mT độ biến thiên từ trường ~ 2104 T/m ví trí cách bề mặt cấu trúc từ 10 µm CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ MÀNG TỪ TÍNH VÀ CẤU TRÚC TỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP IN PHUN 4.1 Chế tạo dung dịch in có từ tính Dung dịch sử dụng để pha trộn hạt từ dung dịch MFL – 003 DMP (Fujifilm) Đây dung dịch không độc, màu đen chứa hạt nano Cu có phân bố kích thước hạt khoảng 2.5 nm tới 10 nm, khối lượng riêng 1.4 g/ml Độ nhớt độ pH dung dịch đo 25.6 mPa.s 9.2 Kết khảo sát tính chất từ cho thấy dung dịch có tính nghịch từ tính chất từ Cu, với độ cảm từ  -24.910-6 4.1.1 Dung dịch in chứa hạt từ NdFeB Các hạt từ cứng NdFeB sau nghiền 4h có kích thước hạt trung bình 300 nm tính chất từ cứng tốt phù hợp với mục tiêu luận án sử dụng để pha vào dung dịch phương pháp rung siêu âm theo tỉ lệ khối lượng mNdFeB/mdd 3/4 (N3) Dung dịch in có độ nhớt 26.6 mPa.s, độ pH 9.8, phân bố kích thước hạt từ 100 nm tới 1000 nm tính chất sắt từ tốt 4.1.2 Dung dịch in chứa hạt từ Fe3O4 Vật liệu Fe3O4 lựa chọn có độ cảm từ từ độ bão hòa cao Mẫu bột Fe3O4 sử dụng, chế tạo phương pháp thủy phân nhiệt, gồm hạt nhỏ 10 nm đến 200 nm, với hình dạng kích thước hạt đồng Ngoài ra, nhờ có khối lượng riêng nhỏ nên hạt khó bị kết đám, một thuận lợi cho việc chế tạo dung dịch in Hạt từ Fe3O4 pha vào dung dịch phương pháp rung siêu âm với tỷ lệ khối lượng mFe3O4/mdd 1:500 (F3) Dung dịch 10 thu sau chế tạo có độ nhớt độ pH thay đổi không đáng kể so với dung dịch 4.2 Chế tạo màng từ cấu trúc từ dung dịch in chứa NdFeB Dung dịch N3 sử dụng để in cấu trúc từ một ma trận 1010 vi nam châm vuông đế in có diện tích 1010 mm2, kích thước bề mặt vi nam châm 500500 µm2, khoảng cách vi nam châm 500 µm Các khảo sát tính chất cấu trúc từ chế tạo được, cho thấy vi nam châm cấu trúc từ có chiều dầy đồng cỡ 40 µm, hình dáng vi nam châm sắc nét, kích thước vi nam châm thực tế phù hợp với thiết kế, bề mặt vi nam châm có độ gồ ghề bề mặt phù hợp với có mặt hạt NdFeB dung dịch in Đường cong từ hóa cho thấy cấu trúc từ định hướng ưu tiên có tính chất từ cứng theo phương song song vuông góc với mặt phẳng vi nam châm, với lực kháng từ ~ 900 G Từ độ bão hòa vi nam châm nhỏ, ~ 9.8 G diện tích bề mặt vi nam châm cấu trúc từ lớn nên giá trị từ trường cấu trúc từ sinh bề mặt cấu trúc từ ổn định trì khoảng cách xa so với bề mặt cấu trúc từ, biến thiên từ trường không gian xung quanh cấu trúc từ không đáng kể, cỡ 2.0 T/m 4.3 Chế tạo cấu trúc từ dung dịch in chứa Fe3O4 Dung dịch F3 sử dụng để in cấu trúc từ bao gồm ô vuông (nam châm) kích thước 500×500 µm2, ô vuông cách 500 µm với số lớp in 1, lớp Việc tăng số lớp in nhằm mục đích tăng số lượng hạt từ Fe3O4 cấu trúc in qua tăng cường tín hiệu từ cho cấu trúc từ 11 Các kết khảo sát cho thấy cấu trúc in lớp dung dịch F3 có tính nghịch từ tính nghịch từ cấu trúc in dung dịch F3 giảm nhiều so với cấu trúc in dung dịch MFL - 003 DMP Điều có mặt một lượng hạt Fe3O4 định làm giảm tính nghịch từ cấu trúc in Với cấu trúc in lớp lớp dung dịch F3, lượng hạt Fe3O4 có mặt cấu trúc từ tăng lên bù trừ tính nghịch từ dung dịch dần thể tính chất thuận từ với từ độ bão hòa tăng dần Như vậy, in nhiều lớp chồng lên cho cấu trúc có từ độ bão hòa cao Tuy nhiên vấn đề cần giải in nhiều lớp chồng lên dẫn đến cấu trúc in không sắc nét 12 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG 5.1 Bắt giữ hạt từ Tất cấu trúc từ chế tạo có khả hút hạt từ (hạt Fe3O4 hạt NdFeB) thí nghiệm Sự phân bố hạt từ cấu trúc từ phụ thuộc mạnh vào loại cấu trúc từ sử dụng để tác động lực hút lên hạt từ phụ thuộc vào hạt từ bị bắt giữ Một số kết việc bắt giữ hạt từ thể hình 5.1 (a) (b) (c) Hình Phân bố hạt từ NdFeB cấu trúc từ gồm vi nam châm vuông NdFeB 5050 µm2 (a), cấu trúc từ gồm vi nam châm vuông FePt 6060 µm2 (b) phân bố hạt 13 Fe3O4 cấu trúc từ gồm vi nam châm NdFeB PDMS (c) 5.2 Bắt giữ phần tử sinh học a) Vi cấu trúc từ NdFeB đế Si (a) (b) (c) (d) Hình Phân bố tế bào hồng cầu cấu trúc từ hình thái học bao gồm vi nam châm vuông NdFeB 5050 µm2 (a, b, c) đồ thị biểu diễn tổng lực tác dụng theo phương z lên tế bào hồng cầu theo khoảng cách (d) Các tế bào hồng cầu di chuyển theo rãnh (khe hở) vi nam châm (hình 5.2a) Các tế bào có xu hướng chuyển động vào khe hở tạo bốn vi nam châm Chuyển động gây lực đẩy nghịch từ cấu trúc từ, lực đẩy tập trung 14 tế bào tới tâm khe hở để đạt vị trí ổn định Sau di chuyển tìm vị trí ổn định, tế bào xếp chặt chẽ trật tự theo cấu hình cấu trúc từ (hình 5.2b) Chúng ta thấy tế bào định vị vị trí rãnh cách xa cạnh vi nam châm Khi pha loãng dung dịch chứa tế bào hồng cầu, tế bào có mặt dung dịch nhỏ lên bề mặt cấu trúc từ di chuyển tới vị trí khoảng trống tạo bốn vi nam châm sau ổn định (hình 5.2c) Bằng việc thay đổi khoảng cách hệ thấu kính bộ phận giữ mẫu, xác định khoảng cách tế bào hồng cầu bề mặt cấu trúc từ (d) 35µm Kết phù hợp tốt với kết lý thuyết hình 5.2d thu 34 µm Sự sai khác không đồng kích thước tế bào hồng cầu độ phân giải cấu chuyển động kính hiển vi quang học (a) (b) Hình Phân bố tế bào T-47D cấu trúc từ hình thái học bao gồm vi nam châm vuông 5050 µm2 (a) đồ thị biểu diễn tổng lực tác dụng theo phương z lên tế bào theo khoảng cách (b) Thí nghiệm tương tự thực với tế bào ung thư vú T-47D Các tế bào T-47D sau nhỏ lên bề mặt cấu trúc từ có xu hướng chuyển động tới vị trí khe hở bốn vi nam 15 châm ổn định Quan sát thực nghiệm cho thấy tế bào T-47D ổn định độ cao 30 µm so với bề mặt cấu trúc từ Kết tương tự với kết tính toán lý thuyết 28.5 µm thu hình 5.3b b) Vi cấu trúc từ NdFeB PDMS Các thí nghiệm thực việc bắt giữ, điều khiển tế tế bào ung thư vú T-47D tiến hành với vi cấu trúc từ NdFeB PDMS gồm hình vuông 5050 µm2 Các tế bào phân bố đồng đều, xếp trật tự tạo thành ô vuông (hình 5.4a) ổn định độ cao cách bề mặt miếng Si µm tức cách bề mặt cấu trúc từ 16 µm (kết phù hợp với giá trị tính toán lý thuyết 16 µm thể đồ thị hình 5.4b) (b) (a) Hình 5.4 Phân bố tế bào T-47D bề mặt vi cấu trúc từ NdFeB PDMS (a), đồ thị biểu diễn phụ thuộc tổng lực tác động lên tế bào theo phương z vào khoảng cách d tính từ bề mặt cấu trúc từ 16 KẾT LUẬN Trong luận án thu kết sau: - Đã chế tạo khảo sát vi cấu trúc, cấu trúc tinh thể tính chất từ màng NiFe, dày 10 nm đế Si phương pháp phún xạ Sử dụng lớp đệm Cu, có độ dày lên đến 100 nm, giảm áp suất khí Ar chế tạo màng hợp kim có dị hướng từ vuông góc mặt phẳng với lực kháng từ theo phương vuông góc mặt phẳng khoảng mT - Đã chế tạo màng từ cứng NdFeB dày µm, đế Si phương phún phún xạ, có dị hướng từ vuông góc với lực kháng từ (HC) 1.5 T độ từ dư tương ứng (MR) 1.4 T Trên sở đó, màng NdFeB lắng đọng đế Si tạo hình để thu cấu trúc vi từ gồm nam châm hình vuông 5050 µm2, cách 50 µm Bên cạnh tính chất khác, nghiên cứu từ tính cho thấy cấu trúc cho phép tạo thành phần từ trường Bz đến 88 mT độ biến thiên thành phần từ trường theo phương z (dBz/dz) 3104 T/m độ cao cách bề mặt cấu trúc từ 10 µm - Đã chế tạo cấu trúc vi từ sở màng FePt, với kích thước bề mặt 6060 µm2, độ dày 500 nm cách 40 µm, phương pháp phún xạ kết hợp công nghệ quang khắc Cấu trúc có tính chất từ cứng tốt theo phương vuông góc với lực kháng từ (HC) 0.4 T độ từ dư (M) 0.25 T, tạo thành phần từ trường Bz đạt 1.8 mT độ biến thiên (dBz/dz) 125 T/m độ cao cách bề mặt cấu trúc từ 10 µm 17 - Kỹ thuật sử dụng để chế tạo cấu trúc vi từ phương pháp in từ Trong phương pháp này, hạt từ NdFeB kích thước µm, độ từ dư 420 mT lực kháng từ 200 mT định vị, xếp trật tự hỗ trợ cấu trúc từ Cấu trúc từ thu gồm các vi nam châm vuông (tập hợp hạt NdFeB) với kích thước bề mặt 5050 µm2, cách 50 µm dày trung bình 7.5 µm lớp PDMS, cho phép tạo thành phần từ trường Bz cỡ 10 mT độ biến thiên thành phần từ trường theo z đạt 2104 T/m độ cao cách bề mặt cấu trúc từ 10 µm - Các vi cấu trúc từ chế tạo phương pháp in phun có dạng hình vuông với kích thước bề mặt lên tới 500500 µm2 chiều dày lên tới 40 µm Các khảo sát tính chất cho thấy độ từ dư cấu trúc từ thấp nên từ trường biến thiên từ trường không gian xung quanh cấu trúc từ chưa cao - Đã thử nghiệm sử dụng cấu trúc vi từ để bắt giữ hạt từ, gồm hạt siêu thuận từ Fe3O4 hạt từ cứng NdFeB, bắt giữ trực tiếp phần tử sinh học, tế bào hồng cầu tế bào ung thư vú Độ cao tế bào so với bề mặt cấu trúc từ nghiên cứu thực nghiệm tính toán cho kết phù hợp 18 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC [1] L V Cuong, N T M Hong, N H Tiep, P D Thang (2011), “Tunning the properties of nanostructured NiFe film”, Proceedings of the 3rd International Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA 2011), 874-877 [2] L V Cuong, N T Hien, P B Thang, P D Thang (2013), “Micromagnets for bio-molecules separation”, Proceedings of the 4th International Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA 2013), 173-176 [3] L.V Cuong, N.X Nghia, P.D Thang (2015), “Sorting and trapping human cells using a matrix of square micro-magnets”, Materials Transactions, 56, 1431-1433 [4] L V Cường, N T M Hồng, P Đ Thắng (2015), “Các tính chất cấu trúc từ màng NdFeB”, Kỷ yếu hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS 2015), 1, trang 4-6 [5] L V Cuong, N D Thanh, N T M Hong, P D Thang (2016), “Study of fabrication and properties of Fe3O4 micro-arrays”, Journal of Science, Hanoi National University of Education [6] L V Cuong, P D Thang (2016), "Fabrication of microsized magnetic materials by ink-jet printing”, gửi đăng Physica B Danh mục gồm 06 công trình  ... chính: vật liệu nghịch từ, vật liệu thuận từ vật liệu sắt từ 1.1.3 Nam châm từ cứng nam châm từ mềm Các thuật ngữ “nam châm từ cứng “nam châm từ mềm” xuất phát từ việc phân tích đường cong từ trễ... châm cấu trúc từ lớn nên giá trị từ trường cấu trúc từ sinh bề mặt cấu trúc từ ổn định trì khoảng cách xa so với bề mặt cấu trúc từ, biến thiên từ trường không gian xung quanh cấu trúc từ không... Để nghiên cứu, đánh giá thuộc tính từ, cấu trúc tinh thể… màng từ cứng loại cấu trúc từ chế tạo trình thực luận án, nghiên cứu sử dụng nhiều công cụ trang thiết bị đại như: đầu dò Hall, từ kế