DSpace at VNU: Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của PEROVSKITE La1-xSrxMnO3

Tổng hợp nghiên cứu tính chất PEROVSKITE La1-xSrxMnO3 Bùi Thị Dung Trường Đại học Công nghệ Luận văn ThS ngành: Vật liệu linh kiện nanô Mã số: (Đào tào thí điểm) Người hướng dẫn: TS Trần Mậu Danh Năm bảo vệ: 2007 Abstract: Giới thiệu tổng quan số tính chất đặc trưng La1-xSrxMnO3 như: cấu trúc tinh thể, tượng méo dạng Jahn - Teller, loại tương tác xảy hợp chất biến đổi tính chất từ nồng độ pha tạp kích thước Trình bày phương pháp thực nghiệm: phương pháp chế tạo, phương pháp nghiên cứu cấu trúc, hình thái học tính chất từ mẫu chế tạo Đưa số kết nghiên cứu phép đo nhiễu xạ tia X, phép đo từ tính chất vật liệu dạng chất lỏng từ Keywords: Công nghệ nanô; Khoa học vật liệu; Perovskite; Vật liệu Nanô Content Sự phát triển công nghệ nanô thập niên qua đem lại tác dụng tích cực kinh tế giới Những ứng dụng công nghệ nanô số lĩnh vực sản xuất đời sống ghi nhận như: lượng, truyền thông, quân sự, môi trường Một ứng dụng đầy tiềm công nghệ nanô ứng dụng vào lĩnh vực y - sinh Cũng từ đây, thuật ngữ “y tế nanô” biết đến Bằng chứng số vật liệu từ có cấu trúc nanơ có khả ứng dụng để chuẩn đoán điều trị bệnh Các vật liệu composite từ tính ví dụ có ứng dụng đầy hứa hẹn lĩnh vực y - sinh như: phân loại tế bào, làm phân tử sinh học, vận chuyển thuốc hệ thống mạch máu, làm chất đánh dấu ảnh cộng hưởng từ hạt nhân môi chất trung gian để phá huỷ cục tế bào ung thư phương pháp từ nhiệt Hiện nay, phương pháp nhiệt trị sử dụng hạt từ có kích thước nanô mét phân tán dạng keo liệu pháp đầy hứa hẹn điều trị bệnh ung thư bổ trợ cho phương pháp xạ trị hoá trị truyền thống Các chất trung gian dạng keo đốt nóng từ trường xoay chiều toả nhiệt phá hủy tế bào bệnh Năng lượng nhiệt sinh chuyển hoá từ lượng điện từ hạt nanô từ sang lượng nhiệt Về nguyên tắc phần lớn vật liệu từ đáp ứng yêu cầu Tuy nhiên, với vật liệu có nhiệt độ chuyển pha từ cao thường gây tượng nhiệt Vì việc lựa chọn vật liệu có nhiệt độ chuyển pha phù hợp với mục đích lợi dụng độc đáo phụ thuộc tính chất từ vào nhiệt độ để khắc phục tượng nhiệt Vì vật liệu từ có nhiệt độ chuyển pha Curie định Tại nhiệt độ chuyển pha vật liệu từ tính nên khơng thể chuyển hố lượng điện từ thành lượng nhiệt Nhiệt độ Curie nhiệt độ cao mà hạt từ đạt Vậy nên, lựa chọn vật liệu từ có nhiệt độ chuyển pha phù hợp cách thông minh phương pháp thân nhiệt cục trường hợp hạt từ vừa đóng vai trò nguồn cung cấp nhiệt vừa vai trò cầu chì ngắt nhiệt Thơng thường, hạt ơxit sắt Fe3O4 biết đến vật liệu từ dùng cho ứng dụng y - sinh học tính độc tố, bị đào thải, có mơmen từ lớn nhiệt độ Curie (TC) cao Tuy nhiên, ứng dụng thực tế, vật liệu có nhiệt độ làm việc nhiệt độ phòng thu hút quan tâm đặc biệt Trong trường hợp này, vật liệu có nhiệt độ chuyển pha Curie tương đối thấp mà q trình chuyển pha sắt từ - thuận từ chuyển pha kim loại - điện môi xẩy ra, vật liệu đầy hứa hẹn cho ứng dụng y - sinh học Các hạt nanơ từ có nhiệt độ TC gần với dải nhiệt độ dùng cho phương pháp trị nhiệt (42 - 47 0C) sử dụng nguồn hấp thu nhiệt vận chuyển thuốc tác dụng nhiệt độ từ trường Việc tìm vật liệu phù hợp thu hút quan tâm nhà khoa học người ta thấy perovskite manganite La1 x Ax MnO3 (A ion hoá trị hai Ca, Sr, ) đáng để ý Mặc dù hợp chất gốc chất điện môi phản sắt từ thay ion La3+ ion A2+ làm cho tính chất vật lý hợp chất La1 x Ax MnO3 thay đổi mạnh Sự thay làm thay đổi trật tự hệ, làm méo dạng cấu trúc, dẫn đến chuyển pha sắt từ - thuận từ, phản sắt từ sắt từ, kim loại - điện mơi… Vì vậy, tranh vật lý hợp chất pha tạp phức tạp phong phú Những hướng nghiên cứu hợp chất đa dạng lý thuyết lẫn thực nghiệm Sự quan tâm đặc biệt hợp chất tập trung nghiên cứu tính chất từ chúng kích thước nanơ Để vận chuyển thuốc hệ tuần hoàn cung cấp tác nhân cho nhiệt trị, trước hết ta phải điều khiển từ trường ngồi u cầu đòi hỏi hạt nanơ phải có từ độ tự phát đủ lớn Bên cạnh hạt nanơ phải có tính dẫn điện để thực q trình trao đổi cảm ứng Do đó, chúng tơi nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ pha tạp nhiệt độ thiêu kết đến tính chất từ vật liệu để tìm hợp chất có tính chất từ tốt có ý nghĩa thực tiễn áp dụng lĩnh vực y - sinh Chúng lựa chọn Sr để pha tạp vào hợp chất gốc LaMnO3 Cho đến nay, có nhiều phương pháp hóa học khác sử dụng để tổng hợp hạt nanơ perovskite từ tính phương pháp đồng kết tủa, phương pháp sol-gel, phương pháp vi nhũ tương, phương pháp thủy phân nhiệt… Tất phương pháp sử dụng chất ban đầu trạng thái phân tán cao, sau thực bước nhiệt độ thấp để thu hạt bột đồng Trong phương pháp đó, phương pháp sol-gel sử dụng rộng rãi để tổng hợp vật liệu kích thước nanơ, phương pháp mà sử dụng để tổng hợp hạt nanơ perovskite Q trình nghiên cứu gồm hai giai đoạn: + Giai đoạn thứ nhất: tổng hợp hạt nanô La1 x Srx MnO3 xác định thành phần đơn pha kiểm tra tính chất từ chúng + Giai đoạn thứ hai: sau lựa chọn hợp chất mục tiêu đề tiến hành bọc hạt polyme thích hợp phân tán chúng mơi trường nước Đây giai đoạn quan trọng luận văn Với mục đích chúng tơi lựa chọn đề tài “Tổng hợp nghiên cứu tính chất perovskite La1 x Srx MnO3 ” Nội dung luận văn: nghiên cứu tính chất từ hệ perovskite La1 x Srx MnO3 với x = 0; 0,1; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4 Tìm quy trình bọc hạt nanơ từ sartch, polyethylenglycol (PEG) Phương pháp nghiên cứu: mẫu chế tạo phòng thí nghiệm mơn Vật liệu từ linh kiện nanô thuộc khoa Vật lý kỹ thuật công nghệ nanô, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội Cấu trúc tính chất mẫu kiểm tra phương pháp nhiễu xạ tia X phương pháp từ kế mẫu rung Các hạt sau bọc kiểm tra kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Như bố cục luận văn tóm tắt sau: Ngồi phần mở đầu, kết luận chung tài liệu tham khảo cuối luận văn luận văn gồm ba chương cuối chương có kết luận chương, đó: + Chương 1: trình bày tổng quan số tính chất đặc trưng La1 x Srx MnO3 cấu trúc tinh thể, tượng méo dạng Jahn - Teller, loại tương tác xẩy hợp chất biến đổi tính chất từ theo nồng độ pha tạp kích thước + Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm phương pháp chế tạo, phương pháp nghiên cứu cấu trúc, hình thái học tính chất từ mẫu chế tạo + Chương 3: Trình bày số kết qủa phép đo nhiễu xạ tia X, phép đo từ tính chất vật liệu dạng chất lỏng từ References Tiếng Việt Nguyễn Hữu Đức, Nguyễn Thị Bảo Ngọc (2006), “Thuyết minh đề tài nghiên khoa học Hợp tác quốc tế Việt Nam - Cộng hòa Liên Bang Nga” Vũ Thanh Mai (2006), “Nghiên cứu chuyển pha hiệu ứng thay provskite maganite”, Luận án Tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Lưu Nguyễn Hoài Nam, (2001), “Các tính chất thủy tinh từ số vật liệu perovskite ABO3”, Luận án Tiến sĩ Vật lý, Viện Khoa học Vật liệu Tiếng Anh A.J Milis, B.I Shraiman, R Mueller (1995), “Dynamic Jahn - Teller effect and colossal magnetoresistance in La1-xSrxMnO3” A.J Milis, P.B Littlewood, B.I Shraiman (1995), “Double exchange alone does not explain the resistivity of La1-xSrxMnO3” 6.Andreas Jordan, Regina Scholz, Peter Wust, Horst Fahling, Roland Felix (1999), “Magnetic fluid hyperthermia (MFH): Cancer treament with AC mangetic field induced excitation of biocompatible superparamagnetic”, J Magn Magn Mater, 201, pp 423 - 519 7.B.M Nagabhushana, R.P Sreekanth Chakradhar, K.P Ramesh, C Shivakumara, G.T Chandrappa (2006), “Low temperature synthesis, structural characterization, and zero - field resistivity of nanocrystalline La1-xSrxMnO3+ (0,0 ≤ x ≤ 0,3) manganites”, Materials Research Bulletin, 41, pp 1735 - 1746 8.Cecilia Albornoz, Silvia E Jacobo (2006), “Preparaton of a biocompatible film from an aqueous ferrofluid” J Magn Magn Mater, 305, pp 12 - 15 9.Chiping Li, Tong Li, Bo Wang, Hui Yan (2006), “Synthesis of La1-xSrxMnO3 cubic srystals with adjustable doping levels”, Journal of Crystak Growth, 295, pp 137 140 10 Dulce M.A Melo, Filipe M.M Borges, Renato C Ambrosio, Patricia M Pimentel, Carlos N Da Silva Junior, Marcus A F Melo (2005), “XAFS characterization of La1-xSrxMnO3 catalysts prepared by Pechini’s method”, Chemical Physics, 322, pp 477- 484 11 E Birsan (2007), “The superexchange interaction influence on the magnetic ordering in manganites”, J Magn Magn Mater 12 E.A Neifeld, N.G Bebenin, V.E Arkhipov, K.M Demchuk, V.S Gaviko, A.V Korolev, N.A Ugryumova, Ya.M Mukovskii (2005), “The effect of pressure and magnetic field on the O - R structural phase transition in La 1-xSrxMnO3 single crystals: the transition heat”, J Magn Magn Mater, 295, pp 77 - 81 13 Galina Kurlyandskaya, Vladimir Levit (2006), “Advanced materials for drug delivery and biosensors based on magnetic label detection”, Materials science and engineering 14 Honglie Shen, Xiangrong Zhu, Isao Sakamoto, Mamoru Okutomi, Takeshi Yanagisawa, Koichi Tsukamato, Noboru Higuchi (2003), “Structural, magnetic and magnetoelectrical properties of La 1-xSrxMnO3 thin films prepared by metal organic decomposition”, Surface and coatings technology, 169 - 170, pp 536 - 539 15 Joachim Wagner, Tina Autenrieth, Rolf Hempelmann (2002), “Core shell particles consisting of cobal ferrite and silica as model ferrofluids [CoFe2 O4 - SiO2 core shell particles]”, J Magn Magn Mater, 252, pp - 16 Luigi Maritato, Aleksandr Yu Petrov (2004), “High metal - insulator transition temperature in La1-xSrxMnO3 thin films grown in low oxygen partial pressure by molecular beam epitaxy”, J Magn Magn Mater, 272 - 276, pp 1135 - 1136 17 M Gaudon, C Laberty - Robert, F Ansart, P Stevens, A Rousset (2003), “New chemical process for the preparation of fine powers and thin films of LSMx - YSZ composite oxides”, Solide state science, 5, pp 1377 - 1383 18 M Gaudon, Christel Laberty - Robert, Florence Ansart, Philippe Stevens, Abel Rousset (2002), “Prepration and characterization of La 1-xSr xMnO3 (0 ≤ x ≤ 0,6) power by sol-gel processing”, Solid state sciences, 4, pp 125 - 133 19 M Gericle, A Pinches (2006), “Biogical synthesis of metal nanoparticles” Hydrometallurgy, 83, pp 132 - 140 20 P.G Radaell, D.E Cox, M Marezzio, S.W Chuong (1995), Y Tokuda Phys Rev B, pp 3015 21 Peter S Casey, Daniel Barker, Michael A Hayward (2006), “Charge and structural ordering in the brownmillerite phases”, Journal of Solid State Chemistry, 179, pp 1375 - 1382 22 R Allub and B Alascio (1996), “Effect of disorder on the magnetic and transport properties of La1-xSrxMnO3”, Solid state communication, 99, pp 613 - 617 23 R Hergt, R Hiergeist, M Zeisberger, G Glockl, W Weitschies, L.P Ramirez, I Hilger, W.A Kaiser (2004), “Enhancement of AC - losses of magnetic nanoparticles nanoparticles for heanting applications”, J Magn Magn Mater, 280, pp 358 - 368 24 R Kajimoto, H Yoshizama, H Kawano, H Kuwahara, Y Tokuda, K Ohoyama, M Ohashi (1999), Phys Rev B, 60, pp 9560 25 Rodrigo F.C Marques, Paul R Abernethy, James A.D Matthew, Carlos O Paiva Santos, Leinig Perrazolli, Miguel Jafelicci Jr, Sarah M Thompson (2004), “Contactless measurement of colossal magnetorisistance in La1-xSr xMnO3 using the infrared magnetorefractive effect”, J Magn Magn Mater, 272 - 276, pp 1740 - 1741 26 S Vasseur, E Duguet, J Portier, G Goglio, S Mornet, E Hadová, K Knízek, M Marysko, P Veverka, E Pollert (2006), “Lathanum manganese perovskite nanoparticles as possible in vivo madiators for magnetic hyperthermia”, J Magn Magn Mater, 302, pp 315 - 320, 27 S.E Lofland, S.I Patil, S.M Bhagat, A.A Arsenov, S.G Karabashev, Y Mukovskii (2003), “Magnetic study of phase separation and charge ordering in La1-xSrxMnO3 near x = 0,5”, Solid state communication, 127, pp 17 - 19 28 Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung, Nguyễn Hữu Đức (2007), “Structural and magnetic properties of starch - coated magnetite nanoparticles” 29 Vuk Uskokovié, Miha Drofeik (2005), “Four novel co - precipitation procedures for the synthesis of lanthanum - strontium manganites”, Materials and Design 30 Vuk Uskokovié, Miha Drofeik (2006), “Synthesis of lanthanum - Strontium manganites by oxalate - precursor co - precipitation methods in solution and in reverse micellar microemulsion”, J Magn Magn Mater, 303, pp 214 - 220 31 W Andra, C G d’ Ambly, R Hergt, I Hilger, W.A Kaiser (1999), “Temperature distribution as function of time around a small spherical heat source of local mangetic hyperthermia”, J Magn Magn Mater, 194, pp 197 - 203 32 Wanquan Jiang, H.C, Yang, S.Y Yang, H.E Horng, J.C Hung, Y C Chen, Chin Yih Hong (2004), “Preparation and properties of superparamagnetic nanoparticles with narrow size distribution and biocompatible”, J Magn Magn Mater, 283, pp 210 - 214 33 Wenjia Xiao, Zhenhui He, Liang Yin, Yuye Luo (2006), “Broad temperature range of resistance and magnetoresistance of multil - phase nanocomposites La1-xSrxMnO3”, Physica B, 383, pp 202 - 206 34 Yuui Yokota, Jun - ichi Shimoyama, Tetsuro Ogata, Shigeru Horri, Kohji Kishio (2007), “Dramatic effects of excess oxygen on physical properties and crystal structure of La0,95Sr0,05MnOy single crystal”, Solid state Communications, 142, pp 429 - 433 35 R.F.C Marques, M Jafelicci Jr, C.O Paiva - Santos, L.C Varanda, R.H.M Godoi (2001), “In situ solid state oxidation reaction for La1-xSrxMnO3 (x = 0; 0,1; 0,2 and 0,3) formation”, J Magn Magn Mater, 226 - 230, pp 812 - 814 36 S Vasseur, E Pollert, K Knizek, M Marysko, P Kaspar, , E Duguet (2007), “New TC - tuned mangetic nanoparticles self - controlled hyperthermia”, J Magn Magn Mater, 361, pp 122 - 125  ... vậy, tranh vật lý hợp chất pha tạp phức tạp phong phú Những hướng nghiên cứu hợp chất đa dạng lý thuyết lẫn thực nghiệm Sự quan tâm đặc biệt hợp chất tập trung nghiên cứu tính chất từ chúng kích... chọn hợp chất mục tiêu đề tiến hành bọc hạt polyme thích hợp phân tán chúng môi trường nước Đây giai đoạn quan trọng luận văn Với mục đích lựa chọn đề tài Tổng hợp nghiên cứu tính chất perovskite. .. mà sử dụng để tổng hợp hạt nanô perovskite Quá trình nghiên cứu gồm hai giai đoạn: + Giai đoạn thứ nhất: tổng hợp hạt nanô La1 x Srx MnO3 xác định thành phần đơn pha kiểm tra tính chất từ chúng