Nghiên cứu các cơ chế đốt nóng từ trong hệ hạt nano ferit spinel m1 xznxfe204 (m=mn,co) tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ  Phạm Hồng Nam NGHIÊN CỨU CÁC CƠ CHẾ ĐỐT NÓNG TỪ TRONG HỆ HẠT NANO FERIT SPINEL M1-xZnxFe2O4 (M = Mn, Co) Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã số: 62.44.01.23 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội - 2018 Luận án đƣợc hồn thành tại: Phòng Vật liệu Nano y sinh, Viện Khoa học vật liệu Viện H n l m Khoa học v Công nghệ Việt Nam Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Hùng Mạnh PGS.TS Phạm Thanh Phong Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Cơ sở tổ chức Học Viện Khoa học v Công nghệ Viện H n l m Khoa học v Công nghệ Việt Nam v o hồi ng y tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc gia H Nội Thư viện Học viện Khoa học v Công nghệ Thư viện Viện Khoa học vật liệu Thư viện Viện H n l m Khoa học v Công nghệ Việt Nam MỞ ĐẦU Hiện việc ứng dụng hạt nano nhiệt từ trị ng y c ng quan t m nghiên cứu đặc biệt l chế vật lý liên quan đến trình sinh nhiệt chúng Các nghiên cứu chủ yếu sử dụng mơ hình lý thuyết đáp ứng tuyến tính (Linear Response Theory - LRT) để tính tốn cơng suất tổn hao riêng (Specific loss power SLP) song mơ hình n y khơng phải lúc n o hữu ích thực nghiệm đốt nóng cảm ứng từ Khi việc áp dụng mơ hình Stoner-Wohlfarth (SW) l cần thiết Nghiên cứu Hert liên quan đến chế sinh nhiệt hạt từ ph n biệt mát trễ từ v mát hồi phục Tuy nhiên việc ph n biệt n y chưa đủ sở để x y dựng mơ hình ho n chỉnh cho tính tốn xác SLP Một nghiên cứu gần đ y minh chứng ảnh hưởng tượng từ trễ lên trình sinh nhiệt cách sử dụng kỹ thuật mô số Mặc dù kết thu l thích hợp song tác giả n y chưa x y đựng công thức tổng quát để giải vấn đề SLP Một số báo cáo cho yếu tố vật lý kích thước hình dạng v th nh phần có ảnh hưởng đến giá trị SLP Trong số dị hướng hiệu dụng (Keff) kích thước (D) hạt từ đóng vai trò quan trọng Carrey cộng chứng tỏ với hệ vật liệu có Keff khác hạt từ có hệ số Keff lớn lý thuyết đáp ứng tuyến tính l phù hợp lý thuyết SW lại thích hợp cho hạt có Keff bé Dựa v o lý thuyết x y dựng v tính tốn giá trị tối ưu SLP thông qua việc xác định giá trị tối ưu hệ số Keff D Các giá trị n y phụ thuộc với hạt nano từ cụ thể tức l phụ thuộc v o th nh phần điều kiện chế tạo v cấu trúc vật liệu Vì việc xác định lý thuyết phù hợp để tính tốn SLP loại vật liệu l b i toán mở thú vị để quan t m nghiên cứu Ở Việt Nam việc chế tạo hạt nano từ cho ứng dụng y sinh nhiều nhóm quan t m nghiên cứu nhóm nghiên cứu Viện Khoa học vật liệu Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện H n l m Khoa học v Công nghệ Việt Nam Trường Đại học Bách khoa H Nội Tuy nhiên có nhóm Viện Khoa học vật liệu l nghiên cứu s u chế vật lý liên quan đến trình nhiệt từ trị Các nghiên cứu nhóm khơng tập trung v o việc chế tạo hạt nano ferit spinel (Fe 3O4, MnFe2O4, CoFe2O4) hạt manganit (LSMO) hợp kim (CoPt FeCo) m l m sáng tỏ chế vật lý liên quan thực nghiệm v tính tốn lý thuyết Tuy nhiên việc đánh giá v tính tốn đóng góp chế vật lý (tổn hao hồi phục tổn hao từ trễ) nghiên cứu thực nghiệm v lý thuyết cho hệ hạt nano có kích thước khác chưa tính tốn cách chi tiết Về vật liệu hệ hạt Fe3O4 l lựa chọn tối ưu nghiên cứu in-vitro in-vivo phương pháp nhiệt từ trị khả dễ chế tạo v tương thích sinh học Tuy nhiên vật liệu n y có nhiệt độ Curie (TC) cao nhiều so với nhiệt độ cần để tiêu diệt tế b o ung thư (TC = 823 K) Vì nhiệt độ đốt bão hòa thường khống chế cách thay đổi nồng độ hạt từ dung dịch v cường độ từ trường Gần đ y nghiên cứu tập trung v o việc tìm kiếm vật liệu từ có nhiệt độ Curie phù hợp (trong khoảng 42 - 46oC), từ độ bão hòa cao v tương thích sinh học tốt Trong hệ M1-xZnxFe2O4 (M = Mn Co; 0 ≤ x ≤ 7) với cấu trúc spinel l vật liệu đầy tiềm điều chỉnh TC hay nhiệt độ đốt bão hòa Ngồi hệ hạt nano CoFe2O4 quan t m nghiên cứu chúng có số dị hướng cao (lực kháng từ lớn) Dó hệ vật liệu n y có diện tích từ trễ lớn hạt nano ferrit spinel khác kích thước Đ y l lý l m tăng giá trị SLP hệ hạt nano CoFe2O4 Từ lý chọn đề t i nghiên cứu luận án l : Nghiên cứu chế đốt nóng từ hệ hạt nano ferit spinel M 1-xZnxFe2O4 (M=Mn, Co) Đối tƣợng nghiên cứu luận án: Hệ hạt nano M1-xZnxFe2O4 (M = Mn Co; 0 ≤ x ≤ 7) Mục tiêu nghiên cứu luận án: Chế tạo hệ hạt nano M1-xZnxFe2O4 (M = Mn Co; 0 ≤ x ≤ 7) có khống chế tham số cấu trúc ảnh hưởng Hc,TC D Xây dựng mơ hình bán thực nghiệm nhằm giải thích mối liên quan SLP (Keff, D) từ tìm chế phù hợp để giải thích tính tốn SLP Đồng thời tìm thông số tối ưu, phù hợp với điều kiện áp dụng cho trình sinh nhiệt hệ hạt nano CoFe2O4 phương pháp thực nghiệm kết hợp với phân tích xử lý số liệu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án: Vận dụng hai mơ hình lý thyết LRT SW để l m sáng tỏ chế vật lý đóng góp v o hình th nh SLP từ giúp hiểu rõ chất trình sinh nhiệt từ nhằm định hướng ứng dụng hệ hạt nano thực tế Phƣơng pháp nghiên cứu: Luận án tiến h nh phương pháp thực nghiệm kết hợp với kỹ thuật tính tốn số Mẫu nghiên cứu chế tạo phương pháp thủy nhiệt v ph n hủy nhiệt Nghiên cứu cấu trúc mẫu kỹ thuật nhiễu xạ tia X (XRD) hiển vi điện tử (FESEM TEM).Tính chất từ vật liệu khảo sát phép đo từ hệ từ kế mẫu dung (VSM) hệ đo tính chất vật lý (PPSM) hệ giao thoa kế lượng tử siêu dẫn (SQUID) Sử dụng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) ph n tích trọng lượng (TGA) để đánh giá có mặt nhóm chức bề mặt hạt v suy giảm khối lượng lớp polymer bọc hạt từ Kỹ thuật tán xạ laze động (DLS) xác định kích thước thủy động v độ bền chất lỏng từ Thực nghiệm đốt nóng cảm ứng từ hai hệ thiết bị RDO-HFI công suất 5kW v UHF20A công suất 20 kW Nội dung nghiên cứu luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện công nghệ (thời gian phản ứng nhiệt độ phản ứng nồng độ pha tạp Zn2+…) lên cấu trúc v tính chất từ hệ hạt nano M1xZnxFe2O4 (M = Mn Co; 0 ≤ x ≤ 7) Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt đến cấu trúc v tính chất từ hệ hạt nano CoFe2O4 Nghiên cứu mối liên hệ kích thước số dị hướng hiệu dụng đến SLP Tính tốn v tối ưu hóa SLP theo kích thước kỹ thuật tính tốn số v thực nghiệm Vận dụng tham số tới hạn hai mơ hình lý thuyết để đánh giá chế vật lý hình th nh nên SLP hạt nano kích thước khác Đánh giá độc tính chất lỏng từ mẫu tiêu biểu l m sở để tiến h nh thí nghiệm nhiệt từ trị tế b o ung thư Bố cục luận án: Nội dung luận án trình b y chương Chương l phần tổng quan vật liệu ferit spinel Chương l chế vật lý v mơ hình lý thuyết áp dụng đốt nóng cảm ứng từ Chương trình b y kỹ thuật thực nghiệm chế tạo hệ hạt nano Chương đưa kết nghiên cứu hệ M1-xZnxFe2O4 (M = Mn Co; 0 ≤ x ≤ 7) tổng hợp phương pháp thủy nhiệt Chương trình bày kết nghiên cứu hệ CoFe2O4 tổng hợp phương pháp ph n hủy nhiệt Các kết nghiên cứu luận án cơng bố 07 cơng trình khoa học bao gồm 02 b i báo đăng tạp chí quốc tế (ISI) 03 b i báo đăng tạp chí nước 02 b i báo cáo Hội nghị nước v quốc tế Kết luận án: Đã khảo sát ảnh hưởng điều kiện cơng nghệ lên cấu trúc v tính chất từ hệ hạt nano M1-xZnxFe2O4 (M = Mn Co; 0 ≤ x ≤ 7) Đã chế tạo hệ hạt nano CoFe2O4 có kích thước khác Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước lên tính chất từ giá trị SLP Sử dụng kỹ thuật tính tốn số để tìm vùng kích thước tối ưu phù hợp với điều kiện thực nghiệm đốt nóng cảm ứng từ Sử dụng tham số tới hạn hai mơ hình lý thuyết nhằm đánh giá chế đóng góp v o SLP Đánh giá độc tính chất lỏng từ mẫu tiêu biểu đ y l sở để tiến h nh thí nghiệm nhiệt từ trị dòng tế b o ung thư Sarcoma 180 Chương TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU FERIT SPINEL 1.1 Cấu trúc tính chất từ vật liệu ferit spinel 1.1.1 u tr c c a v t liệu ferit spinel Ferit spinel l thuật ngữ dùng để loại vật liệu có cấu trúc hai ph n mạng m tương tác chúng l phản sắt từ ferit từ Một đơn vị ô sở ferit spinel (với số mạng tinh thể a  nm) hình th nh 32 nguyên tử O2và 24 cation (Fe2+, Zn2+, Co2+, Mn2+, Ni2+, Mg2+, Fe3+ Gd3+) Trong sở có 96 vị trí cho cation (64 vị trí bát diện 32 vị trí tứ diện) Số cation vị trí bát diện nhiều vị trí tứ diện (A) cụ thể có 16 cation chiếm vị trí bát diện (B) vị trí tứ diện có cation (bao gồm cation hóa trị 2+ 3+) 1.1.2 T nh ch t từ c a v t liệu ferit spinel Theo lý thuyết trường ph n tử nguồn gốc từ tính vật liệu ferit spinel l tương tác trao đổi gián tiếp ion kim loại (ion từ tính) hai ph n mạng A B thông qua ion ôxy 1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất từ hệ hạt nano ferit spinel Đối với hệ hạt nano ferit spinel tính chất từ chúng định yếu tố kích thước hình dạng v th nh phần 1.3 Trạng thái động học hệ hạt nano từ 1.3.1 ác hạt nano không tương tác Theo lý thuyết cổ điển tốc độ đảo chiều spin hạt qua r o phụ thuộc lượng nhiệt v tần số đo thực nghiệm theo luật Arrhenius cơng thức tính tốn thời gian hồi phục (τ0 ~ 10-9 - 10-13 s) cho hệ hạt nano không tương tác 1.3.2 Các hạt nano tương tác yếu Shtrikmann Wohlfarth sử dụng lý thuyết trường trung bình để x y dựng biểu thức thời gian hồi phục hạt nano tương tác yếu dạng luật VogelFulcher (VF) 1.3.3 ác hạt nano tương tác mạnh Bằng cách đo thay đổi nhiệt độ chuyển pha theo tần số khoảng rộng n o xác định trạng thái hệ có phải l thủy tinh spin thực hay không l m khớp số liệu thực nghiệm theo mơ hình chậm tới hạn 1.4 Ứng dụng hệ hạt nano từ y sinh Hạt nano từ quan t m nghiên cứu cho mục đích ứng dụng phân tách tế b o dẫn truyền thuốc tăng tương phản ảnh cộng hưởng từ v nhiệt từ trị Chƣơng CƠ CHẾ VẬT LÝ VÀ MÔ HÌNH LÝ THUYẾT ÁP DỤNG TRONG ĐỐT NĨNG CẢM ỨNG 2.1 Cơ chế sinh nhiệt hạt nano từ từ trƣờng xoay chiều 2.1.1 chế hồi phục (Néel Brown) Khi hạt có kích thước đơn đơmen lượng dị hướng nhỏ lượng nhiệt spin hạt xoay theo tất hướng khơng có từ trường ngo i Nếu lật spin định hướng hạt l cố định sau thời gian spin trở vị trí ban đầu gọi l thời gian hồi phục Néel Nếu hồi phục Néel l q trình quay mơmen từ hạt nano tổn hao Brown l chuyển hạt từ môi trường chất lỏng 2.1.2 chế từ trễ Tổn hao từ trễ l lượng tiêu hao chu trình từ hóa xác định từ diện tích vòng từ trễ vật liệu Q trình n y phụ thuộc mạnh v o cường độ từ trường v chất nội hạt nano từ 2.1.3 Mộ số chế khác Các hạt nano sinh nhiệt từ trường xoay chiều ngo i hai chế tồn chế khác l tổn hao g y ma sát môi trường chất lỏng 2.2 Các mơ hình lý thuyết 2.2.1 Mơ hình Stoner-Wohlfarth Mơ hình SW l mơ hình lý thuyết để tính tốn lượng diện tích từ trễ hệ trình đảo từ sau vật liệu từ hóa đến bão hòa mơ tả q trình quay đồng (quay kết hợp hay pha) tất mômen từ Với vật liệu không tồn trạng thái siêu thuận từ mơ hình LRT khơng phù hợp Khi mơ hình SW vận dụng để thay Về mặt lý thuyết số tác giả tính tốn lực kháng từ thơng qua biểu thức sau: [ ] (2.16) 2.2.2 Mơ hình đáp ứng tuyến t nh Mơ hình LRT mơ tả khả đáp ứng tuyến tính mơmen từ theo từ trường ngo i Kết mơ q trình từ hóa theo từ trường cho thấy từ độ tuyến tính với từ trường ứng với giá trị  < Đ y l điều kiện để áp dụng mơ hình LRT 2.3 Phƣơng pháp tính tốn cơng suất tổn hao 2.3.1 T nh tốn cơng su t tổn hao theo lý thuyết Đối với hạt nano siêu thuận từ không tương tác đặt từ trường xoay chiều công suất tổn hao tối đa xác định công thức sau: (2.21) 2.3.2 T nh tốn cơng su t tổn hao theo thực nghiệm a) Phương pháp đo lường nhiệt Phương pháp đo lường nhiệt l phương pháp phổ biến việc đánh giá khả gia nhiệt chất lỏng từ Giá trị SLP thu từ thực nghiệm cách tính tốn thơng qua giá trị tốc độ tăng nhiệt ban đầu theo công thức sau: (2.24) b) Phương pháp đo đường cong từ trễ Cách tiếp cận thứ hai sử dụng để tính tốn SLP dựa q trình từ hóa mẫu (chất lỏng từ) Ở phép đo n y SLP tính từ đường cong từ trễ ứng độ lớn từ trường sử dụng v tính theo biểu thức sau: ∮ (2.27) 2.4 Tình hình nghiên cứu hiệu ứng đốt từ giới Các nghiên cứu hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ sử nhiều hệ vật liệu khác như: ban đầu l hạt nano dạng keo l vật liệu ghép tương tác (exchange-coupled) cấu trúc lõi vỏ (core@shell) Các hạt nano siêu thuận từ Fe3O4 γ-Fe2O3 l vật liệu nghiên cứu nhiều khả tương hợp sinh học tốt (an to n phù hợp với trình trao đổi chất thể) v đặc biệt thử nghiệm th nh công ứng dụng MRI Chƣơng KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 3.1 Tổng hợp hệ hạt nano M1-xZnxFe2O4 (M = Mn, Co; 0,0 ≤ x ≤ 0,7) phƣơng pháp thủy nhiệt Hệ hạt nano M1-xZnxFe2O4 (M = Mn Co; 0 ≤ x ≤ 7) tổng hợp phương pháp thủy nhiệt theo sơ đồ hình 3.1 Hình 3.1 Quy trình tổng hợp hệ hạt nano M1-xZnxFe2O4 (M = Mn, Co; 0,0 ≤ x ≤ 0,7) 3.2 Tổng hợp hệ hạt nano CoFe2O4@OA/OLA phƣơng pháp phân hủy nhiệt Hệ hạt nano CoFe2O4@OA/OLA tổng hợp phương pháp ph n hủy nhiệt theo sơ đồ hình 3.2 Hình 3.2 Quy trình chế tạo hạt nano Hình 3.5 Quy trình bọc PMAO CoFe2O4 @OA/OLA 3.2.3 huyển pha hạt nano từ từ dung môi hữu sang nước Q trình chuyển pha hạt nano từ từ dung mơi hữu sang nước thực theo sơ đồ hình 3.5 3.3 Các phƣơng pháp đặc trƣng Nghiên cứu cấu trúc mẫu kỹ thuật nhiễu xạ tia X hiển vi điện tử Tính chất từ khảo sát phép đo từ hệ từ kế mẫu dung hệ đo tính chất vật lý hệ giao thoa kế lượng tử siêu dẫn Sử dụng phổ hấp thụ hồng ngoại, phân tích trọng lượng để đánh giá có mặt nhóm chức bề mặt hạt v suy giảm khối lượng lớp polymer bọc hạt từ Kỹ thuật tán xạ laze động xác định kích thước thủy động v độ bền chất lỏng từ Thực nghiệm đốt nóng cảm ứng từ hai hệ thiết bị RDO-HFI UHF-20A 3.4 Đánh giá độc tính chất lỏng từ lên tế bào ung thƣ Đánh giá khả g y chết tế b o ung thư chất lỏng từ chế tạo 3.5 Thử nghiệm nhiệt trị diệt tế bào ung thƣ Đánh giả tỷ lệ chết tế b o sau nhiệt trị cách thay đổi nhiệt độ v thời gian chiếu từ trường Chƣơng CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT TỪ VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG ĐỐT NÓNG CẢM ỨNG TỪ CỦA HỆ HẠT NANO M1-xZnxFe2O4 (M = Mn, Co; 0,0 ≤ x ≤ 0,7) TỔNG HỢP BẰNG PHƢƠNG PHÁP THỦY NHIỆT 4.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ phản ứng lên cấu trúc tính chất từ MnFe2 MnFe3 (a) 30 35 40 45 50 (440) (511) CoFe2 CoFe3 CoFe4 MnFe4 25 CoFe1 (422) (400) (311) (222) (220) (440) (511) C-êng ®é (®.v.t.y) MnFe1 (422) (400) (311) (222) (220) C-êng ®é (®.v.t.y) 4.1.1 Ảnh hưởng c a nhiệt độ phản ứng lên c u trúc 55 60 25 (b) 65 2(®é) 30 35 40 45 2(®é) 50 55 60 65 MnZn5 MnZn3 MnZn1 30 35 40 45 50 (440) (511) CoZn5 CoZn3 CoZn1 CoZn0 MnZn0 25 (a) CoZn7 (422) (400) (311) (222) (220) C-êng ®é (®.v.t.y) (440) (511) (422) (400) (311) (222) (220) C-êng ®é (®.v.t.y) MnZn7 55 60 25 65 2(®é) 30 35 40 45 50 55 60 65 2(®é) (b) Hình 4.9 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Mn1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 0,7) (a) Co1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 0,7) (b) 4.3.2 Ảnh hưởng c a nộng độ pha tạp Zn2+ lên t nh ch t từ Hình 4.14 l đường từ trễ mẫu Mn1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 0,7) đo nhiệt độ phòng Với mẫu MnZn0 chưa pha tạp Ms cho giá trị lớn đạt 66 emu/g v giảm dần tăng nồng độ Zn 2+ Mẫu MnZn7 có Ms thấp 29 emu/g Đường từ độ phụ thuộc v o nhiệt độ mẫu đo cường độ từ trường 100 Oe theo chế độ l m lạnh có từ trường (Field Cooled - FC) thể hình 4.15 Ta nhận thấy mẫu thể chuyển pha sắt từ - thuận từ sắc nét nhiệt độ TC khác Giá trị TC mẫu MnZn0, MnZn1, MnZn3, MnZn5 MnZn7 620 K, 560 K, 440 K, 350 K 330 K 14 80 MnZn0 MnZn1 MnZn3 MnZn5 MnZn7 20 10 -20 M (emu/g) M (emu/g) 40 -40 -60 -5000 MnZn0 MnZn1 MnZn3 MnZn5 MnZn7 H (Oe) 2 0-80 -80 -1 104 MnZn0 MnZn1 MnZn3 MnZn5 MnZn7 12 M (emu/g) 60 -60 -40 -20 H (Oe) 5000 0 100 10 200 300 400 500 T (K) 600 700 Hình 4.14 Đường từ trễ mẫu Hình 4.15 Đường từ độ phụ thuộc Mn1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 nhiệt độ mẫu Mn1-xZnxFe2O4 0,7) Hình nhỏ bên đường (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 0,7) đo từ trễ từ trường thấp 100 Oe 11 4.4 Tƣơng tác hạt nano từ Một số nghiên cứu chứng tỏ kích thước nano vật liệu có số tính chất khác so với vật liệu dạng khối Khi kích thước vật liệu nhỏ kích thước tới hạn ⁄ M (emu/g) Với hệ mẫu Co1-xZnxFe2O4 (x = 0; 1; 3; v 7) quy luật biến đổi Ms giống với mẫu Mn1-xZnxFe2O4 Ms giảm tăng nồng độ Zn2+ đạt giá trị lớn 68 emu/g với x = 0 Sự suy giảm từ độ bão hòa hệ hạt nano Co1xZnxFe2O4 giải thích mơ hình vỏ/lõi Trong mơ hình n y lõi hạt có trật tự từ vỏ xem l khơng có từ tính spin bề mặt lớp vỏ xếp bất trật tự Đường từ độ phụ thuộc v o nhiệt độ mẫu Co1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 3; v 7) đo theo chế độ FC v ZFC (Zero Field Cooled - ZFC) cường độ từ trường 100 Oe hình 4.17 Từ hình n y ta xác hai giá trị TC nhiệt độ Block hay gọi l nhiệt độ khóa TB (đỉnh đường ZFC) Dưới nhiệt độ TB spin định hướng ngẫu nhiên bị “khóa” lại trạng thái giả bền Trạng thái n y phá vỡ v gần ho n to n nhiệt độ tăng đến giá trị gọi l TB Dưới tác dụng từ trường 12 FC ZFC spin định hướng theo từ trường giá 10 trị từ độ phép đo FC cao ZFC T B CoZn0 thay đổi nhiệt độ T < TB CoZn1 CoZn3 CoZn5 CoZn7 200 300 400 500 T (K) 600 700 ( l độ lớn tương Hình 4.17 Đường từ độ phụ thuộc tác trao đổi K l số dị hướng M l từ độ vào nhiệt độ mẫu Co1tự phát) hạt l đơn đơmen với spin xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 tương ứng khoảng 104 Bohr magneton v 0,7) đo theo chế độ FC ZFC gọi l siêu spin Có hai loại siêu spin l siêu từ trường 100 Oe spin không tương tác v tương tác yếu dẫn đến trạng thái siêu thuận từ v tương tác mạnh g y pha siêu thủy tinh spin Cả hai trường hợp n y không giống v khó để ph n biệt Có số phép đo v mơ hình lý thuyết để biết tính chất từ nội hệ hạt nano Trong trường hợp hạt nano tương tác mạnh mơ hình chậm tới hạn l tốt để mơ tả đặc tính n y Còn với hạt đơn đơmen khơng tương tác mơ hình Néel-Brown phù hợp để quan sát số liệu từ thực nghiệm Mặt khác tồn tương tác hạt không đủ để g y trạng thái thủy tinh spin mơ hình Vogel-Fulcher sử dụng để mơ tả tính chất từ hệ hạt n y Trên sở chúng tơi lựa chọn mơ hình lý thuyết 12 nêu khớp với số liệu thực nghệm để l m sáng tỏ tranh tương tác từ hai hệ mẫu MnZn7 v MnZn5 Từ kết tính từ thực nghiệm cho thấy hai mẫu phù hợp tốt với mơ hình chậm tới hạn 4.5 Đốt nóng cảm ứng từ tự khống chế nhiệt độ 4.5.1 Hệ hạt nano MnZn7 MnZn5 Hình 4.31 l đường đốt từ mẫu MnZn7 ứng với nồng độ mg mg 10 mg v 15 mg đo từ trường khác 50-80 Oe tần số 236 kHz Ta nhận thấy đường đốt từ có xu hướng tăng tăng từ trường ngo i Đồng thời nhiệt độ tăng tuyến tính giai đoạn đầu (250 s) sau tăng chậm v gần bão hòa 1500 s Hơn nhiệt độ Tb 1500 s nhỏ 48oC v nhiệt độ TC (55oC) tăng cường độ từ trường v nồng độ hạt từ Điều n y nhiệt độ bị thoát ngo i phần Vì nhiệt độ Tb điều kiện thực nghiệm luôn nhỏ TC 55 55 80 70 60 50 mg/ ml 60 Oe 40 35 35 30 300 600 (a) 900 t (s) 1200 1500 50 45 Oe Oe Oe Oe 600 900 1200 1500 t (s) 80 70 60 50 15 mg/ml 50 T (oC) T (oC) 300 55 80 70 60 50 10 mg/ml 40 45 Oe Oe Oe Oe 40 35 35 (c) (b) 55 30 50 Oe 45 40 70 Oe 50 45 30 80 Oe mg/ml T (oC) T (oC) 50 Oe Oe Oe Oe 30 300 600 900 1200 1500 (d) t (s) 300 600 900 1200 1500 t (s) Hình 4.31 Đường đốt từ mẫu MnZn7 từ trường khác nhau, tần số 236 kHz, nồng độ 3mg/ml (a), mg/ml (b), 10 mg/ml (c) 15 mg/ml (d) 13 SLP (W/g) Nguồn gốc trình tăng nhiệt nhanh giai đoạn đầu cho l đóng góp chế tổn hao từ trễ tổn hao hồi phục (Néel Brown) v tổn hao dòng điện xốy Mặt khác trạng thái siêu thuận từ nhiệt độ phòng quan sát thấy mẫu MnZn7 Do trình sinh nhiệt l tổn hao hồi phục (Néel Brown) Sự phụ thuộc SLP vào H2 nồng độ khác v đường nét liền l m khớp theo quy luật H2 thể hình 4.32 Giá trị SLP phụ thuộc tuyến tính theo quy luật H2 nồng độ nghiên cứu Như từ ph n tích cho thấy kết thu phù hợp với lý thuyết đáp ứng tuyến tính tức SLP nhận chế tổn hao hồi phục (Néel Brown) Giá trị SLP mẫu MnZn5 tính tốn cho biết nồng độ hạt từ tăng lên từ mg/ml đến mg/ml 25 SLP giảm từ 28 38 W/g xuống 25 52 W/g 80 15 mg/ml Oe Nồng độ hạt từ tăng lên l m tăng khả 10 mg/ml 20 mg/ml kết đám hạt môi trường chất mg/ml 15 lỏng tương tác lưỡng cực tăng lên đáng 10 kể v q trình sinh nhiệt mơi trường Kết chứng tỏ việc tăng nồng độ hạt từ lý để SLP cao 0 10 20 30 40 50 4.5.2 Hệ hạt nano CoZn7 CoZn5 2 H (kA/m) Hình 4.36 l đường đốt nóng cảm ứng từ Hình 4.32 Giá trị SLP phụ thuộc mẫu CoZn7 v CoZn5 từ trường khác H2 nồng độ khác nhau, đường 50-80 Oe đo thời gian 1500 s với nét liền làm khớp theo quy luật H2 nồng độ hạt từ tương ứng l mg/ml v mg/ml Ta quan sát thấy khoảng thời gian từ lúc bắt đầu bật từ trường đến khoảng 350 s nhiệt độ tăng tuyến tính với thời gian tất điều kiện thực nghiệm 48 48 80 Oe 70 Oe 60 Oe 50 Oe 44 60 Oe 50 Oe T (oC) 40 36 40 36 32 32 (a) mg/ml 70 Oe o T ( C) 44 80 Oe mg/ml 300 600 900 1200 1500 (b) t (s) 14 300 600 900 t (s) 1200 1500 52 65 80 Oe 70 Oe 60 Oe 50 Oe 48 60 55 40 50 45 40 36 35 32 (c) mg/ml o T ( C) T (oC) 44 80 Oe 70 Oe 60 Oe 50 Oe mg/ml 300 600 900 1200 1500 t (s) (d) 300 600 900 1200 1500 t (s) Hình 4.36 Đường đốt nóng cảm ứng từ mẫu CoZn7 với nồng độ mg/ml (a), nồng độ mg/ml (b); mẫu CoZn5 với nồng độ mg/ml (c), nồng độ mg/ml (d), đo từ trường khác 50-80 Oe, tần số 178 kHz Sau 350 s nhiệt độ tăng chậm v gần đạt bão hòa 1500 s Nhiệt sinh phụ thuộc v o cường độ từ trường tần số 178 kHz Trong điều kiện thực nghiệm tăng từ trường Tb tăng theo Ngo i độ biến thiên nhiệt độ (ΔT) từ lúc bắt đầu bật từ trường đến ngắt từ trường mẫu CoZn7 v CoZn5 nộng độ khác tăng lên ta tăng cường độ từ trường từ 50 đến 80 Oe Ta thấy ta tăng cường độ từ trường SLP tăng cho mẫu CoZn7 ứng với hai nồng độ mg/ml v mg/ml Cụ thể nồng độ mg/ml CoZn7 đạt 20,48 W/g (50 Oe) 64 37 W/g (80 Oe) Với giá trị SLP nhận từ thực nghiệm làm khớp theo quy luật SLP  Hα với α l giá trị lấy từ khớp h m lớn với nồng độ khác Như SLP không tu n theo quy luật lý thuyết đáp ứng tuyến tính (SLP  H2) 4.5.3 So sánh SLP thực nghiệm với lý thuyết LRT sử dụng phân bố k ch thước Ở nghiên cứu lý thuyết D hạt nano từ thường sử dụng với độ lệch chuẩn ph n bố kích thước (σ = 0) Trên thực tế phương pháp tổng hợp n o ta thu hạt có ph n bố kích thước (σ > 0) Các kết cho biết mẫu MnZn5 v MnZn7 phù hợp với mơ hình lý thuyết LRT tức l chế tạo nên SLP bao gồm tổn hao Neél v Brown Đối với mẫu CoZn5 v CnZn7 khơng SLPHC > SLPLRT Có thể nói hai mẫu n y có tồn chế từ trễ Kết phù hợp với thực nghiệm m SLP không tu n theo quy luật H2 15 Tóm lại cách thay đổi nhiệt độ thời gian v nổng độ Zn 2+ l m thay đổi kích thước v tính chất từ Kết nghiên cứu hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ hệ hạt nano MnZn7 MnZn5 CoZn7 CoZn5 cho thấy giá trị SLP tăng tăng cường độ từ trường v giảm nồng độ hạt từ tăng Mẫu MnZn7 v MnZn5 SLP phụ thuộc tuyến tính với H v tu n theo luật H2 Tuy nhiên với CoZn7 v CoZn5 SLP phụ thuộc tuyến tính với H lại khơng tu n theo luật H2 với giá trị α trường hợp n y lớn Chƣơng ĐẶC TRƢNG ĐỐT NÓNG CẢM ỨNG TỪ, THỬ NGHIỆM ĐỘC TÍNH VÀ NHIỆT TỪ TRỊ UNG THƢ CỦA CÁC HẠT NANO CoFe2O4@OA/OLA-PMAO TỔNG HỢP BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHÂN HỦY NHIỆT 5.1 Cấu trúc tính chất từ hệ hạt nano CoFe2O4@OA/OLA 5.1.1 u tr c hình thái học c a hệ hạt nano oFe2O4@OA/OLA Hình 5.1 l giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu CF1 CF2 CF3 CF4 tổng hợp phương pháp ph n hủy nhiệt Kết cho thấy mẫu thu đơn pha với cấu trúc spinel với kích thước trung bình l 6,3 nm, 8,6 nm, 10,6 nm 20,6 nm, với sai số tính theo ph n bố h m LogNormal tương ứng l ± nm (12,6%), ± 1,3 nm (15%), ± 1,5 nm (15%) ± 2,4 nm (11,2%) 5.1.2 Tính ch t từ c a hệ hạt nano CoFe2O4@OA/OLA so với vật liệu khối 80 emu/g (440) (422) (511) CF3 CF4 Mẫu CF1 v CF2 có kích thước  10 nm giá trị Hc gần (400) CF2 (222) 70 emu/g, nhỏ C-êng ®é (®.v.t.y) K Mẫu CF4 có từ độ cao CF1 (311) mẫu đo nhiệt độ 300 (220) Hình 5.3 l đường từ trễ 10 20 30 40 50 60 70 2(®é) nên chúng biểu Hình 5.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu CF1, CF2, trạng thái siêu thuận từ nhiệt CF3 CF4 tổng hợp phương pháp phân hủy nhiệt độ phòng 16 CF4 60 CF3 40 CF2 CF1 M (emu/g) 20 50 CF4 -20 M (emu/g) M (emu/g) 80 -40 CF3 FC CF2 CF1 -60 TB -50 -500 ZFC 500 H (Oe) -80 -1 10 -5000 H (Oe) 5000 10 100 150 200 250 300 350 400 450 T (K) Hình 5.3 Đường từ trễ mẫu CF1, Hình 5.4 Đường từ độ phụ thuộc vào CF2, CF4 CF4 Hình nhỏ bên nhiệt độ mẫu CF1, CF2, CF3 đường từ trễ từ trường thấp CF4 đo theo chế độ FC-ZFC từ trường 100 Oe Tính sắt từ biểu mẫu CF3 CF4 với Hc từ 40 Oe 480 Oe kích thước hạt nằm ngo i vùng giới hạn siêu thuận từ Có thể thấy Ms Hc có xu hướng tăng kích thước hạt tăng Ms có giá trị thấp cho hạt có kích thước nhỏ v đạt lớn kích thước 20 nm Hình 5.4 đường từ độ phụ thuộc v o nhiệt độ đo theo chế độ FC v ZFC từ trường 100 Oe Các mẫu CF1 CF2 v CF3 có điểm cực đại (nhiệt độ khóa TB) đường ZFC 5.2 Chuyển pha hệ hạt nano CoFe2O4@OA/OLA sử dụng chất bọc PMAO Với ứng dụng y sinh yêu cầu hạt nano từ l khả ph n tán nước Hình 5.7 l ảnh chụp mẫu tiêu biểu (CF3) trước v sau bọc PMAO (amphiphilic polyme với cấu trúc ph n tử gồm phần kỵ nước chuỗi hydrocarbon v phần ưa nước chứa gốc anhydrit ) dung môi hexane v nước Có thể thấy mẫu trước bọc PMAO ph n tán tốt hexane v ho n to n khơng ph n tán nước (hình 5.7a v 5.7b) Sau bọc PMAO bề mặt hạt CoFe2O4 trở th nh hydrophilic v ph n tán tốt nước khơng ph n tán hexane (hình 5.7c v 5.7d) Ngo i nhận thấy hạt sau bọc có từ tính mạnh cho nam ch m lại gần hạt nano bị hút v o th nh ống thời gian khoảng phút (hình 5.7e) 17 Hình 5.7 Hạt CoFe2O4 trước bọc PMAO dung môi hexane (a) hỗn hợp hexane-nước (b); Hạt CoFe2O4 bọc PMAO nước (c) hỗn hợp nước-hexane (d) Hạt CoFe2O4 bọc PMAO hỗn hợp hexane-nước tác dụng nam châm từ (e) Với hỗn hợp hexane - nước, phần hexane, phần nước 5.3 Đốt nóng cảm ứng chất lỏng từ nano CoFe2O4@OA/OLA-PMAO 5.3.1 Khả sinh nhiệt c a hệ hạt nano CoFe2O4@OA/OLA-PMAO Để biết ảnh hưởng tham số từ trường (H, f) đến trình tăng nhiệt chất lỏng từ (các mẫu CF1 CF2 CF3 CF4 chuyển v o môi trường nước) với nồng độ hạt từ dung dịch l mg/ml Thực nghiệm đốt nóng cảm ứng từ thực H f tương ứng khoảng 100 - 300 Oe 290 - 450 kHz với điều kiện l H thay đổi f cố định v ngược lại Dựa v o đường thực nghiệm giá trị SLP tính tốn Kết thu cho thấy có thay đổi SLP giá trị H f khác với tất mẫu xu hướng n y minh chứng cho trình thay đổi nhiệt độ thời điểm ban đầu đường đốt nóng cảm ứng từ tức l độ biến thiên nhiệt độ theo thời gian 300 s Từ kết tính tốn thu SLP có kích thước hạt khoảng 10,6 nm cho giá trị SLP l lớn v đạt 297 W/g cường độ từ trường 300 Oe tần số 450 kHz 5.3.2 chế đóng góp cơng su t tổn hao từ trễ, Neél Brown 18 250 300 SLP hys SLPB SLP 150 N 100 50 SLPN 150 SLP 100 100 150 200 250 300 100 150 (b) H (Oe) 200 250 300 H (Oe) 300 300 CF3 SLPhys SLP 200 SLP SLP B N SLP 150 150 SLP 50 50 150 200 H (Oe) 250 300 B SLPN 100 CF4 hys 200 100 100 SLP 250 SLP (W/g) 250 SLP (W/g) 200 50 (a) (c) CF2 hys SLPB SLP SLP 250 SLP (W/g) SLP (W/g) 200 CF1 100 (d) 150 200 250 300 H (Oe) Hình 5.22 SLPhys, SLPB, SLPN SLP phụ thuộc vào từ trường mẫu chât lỏng từ khác Nghiên cứu trước đ y dự đoán SLP cho hệ hạt nano siêu thuận từ phụ thuộc v o trình hồi phục Neél v Brown Sự giao thoa hai trình n y phụ thuộc v o số dị hướng Keff v thể tích hạt V Thời gian hồi phục Neél τN phụ thuộc theo hàm mũ (eα) Keff V, thời gian hồi phục Brown τB thay đổi tuyến tính với V v độ nhớt dung môi η Sử dụng giá trị độ nhớt chất lỏng từ độ nhớt nước η =1,01x10-3 Pa.s = 1,01x10-3 kg.m-1.s-1 ta tính thời gian hồi phục Neél v Brown cho mẫu Khi hai tổn hao xảy đồng thời thời gian hồi phục chế n o ngắn chiếm ưu Như biết thực nghiệm đốt nóng cảm ứng thường tồn chế vật lý l chế từ trễ (SLPhys), chế hồi phục Neél (SLPN) v chế hồi phục Brown (SLPB) Sự đóng góp chế v o SLP l khác tùy thuộc v o Keff D Do việc đánh giá đóng góp chế lên cơng suất tổn hao tổng SLP l điều khó khăn Để tách chế Brown thí nghiệm tiến h nh sau pha 1mg hạt từ mẫu CF1 CF2 CF3 v CF4 bọc PMAO dung dịch (nước 19 + agar 2%) gọi tắt l môi trường agar 2% Để tính cơng suất tổn hao từ trễ SLPhys, mẫu chất lỏng từ CF1 CF2 CF3 v CF4 với nồng độ mg/ml đo đường từ trễ, từ số liệu thực nghiệm tính tốn giá trị công suất tổn hao khác hệ hạt nano CoFe2O4 có kích thước khác v thể hình 5.22 5.3.3 K ch thước tối ưu t nh theo lý thuyết thực nghiệm Mơ hình lý thuyết (LRT) sử dụng để tính tốn nhằm tối ưu hóa tham số kích thước thực nghiệm đốt nóng cảm ứng từ Theo mơ hình n y thể tích hạt tối ưu (Vopt) hệ hạt nano SPM xác định theo biểu thức: ⁄ ( (5.3) ) Với kB l số Boltzmann (1 38 x 10-23 J.K-1), T l nhiệt độ (300 K) f l tần số từ trường áp dụng (kHz) τo l thời gian hồi phục chuẩn (10-9 s), Keff l số dị hướng ((1 8-3,0) x 105 J.m-3), μoHmax l từ trường áp dụng (4 x 10-7 H.m-1 x μoHmax A.m-1) Ms l từ độ bão hòa (336 kA.m-1) Với tần số v từ trường l f = 450 kHz, Hmax = 24 kA.m-1, Dopt = [6x(V/)]1/3 l nm với Keff = 3,0x105 J.m-3 v 14 nm với Keff = 1,8x105 J.m-3 Như theo tính tốn n y kích thước tối ưu nằm khoảng từ nm - 14 nm 5.3.4 Sự phù hợp với hai mơ hình lý thuyết Về mặt lý thuyết SLP l tham số quan trọng để đánh giá khả sinh nhiệt chất lỏng từ xác định theo biểu thức : (5.5) Cụ thể để tính giá trị A3 dùng hai biểu thức 5.6 5.7 tùy thuộc v o giá trị  = KeffV/kBT (tỷ số lượng dị hướng v lượng nhiệt) viết sau: * + (5.6) * + (5.7) Với l h m đa biến phức tạp n y khó để dự đốn SLP hệ vật liệu cụ thể Để thấy rõ vai trò số dị hướng đến SLP lý thuyết LRT 20 sử dụng để tính tốn SLP cho tất mẫu CF1 CF2, CF3 CF4 cách sử dụng liệu thu từ thực nghiệm Lý thuyết n y áp dụng với: (5.8) Mặt khác mơ hình SW cho kết tốt hệ hạt nano đa đômen tham số k < 0,7: ( ) (5.9) Để xác định mô hình n o l phù hợp liệu từ thực nghiệm sử dụng để tính tốn Kết thu cho mẫu CF1, CF2 CF3 với tham số nhận nhỏ k lớn Đối với mẫu CF4 có , khơng phù hợp với lý thuyết đáp ứng tuyến tính 5.4 Độ ổn định độc tính chất lỏng từ nano CoFe2O4@OA/OLA-PMAO Khả đáp ứng độ bền 120 môi trường sinh lý thể l dụng y sinh Như biết nồng độ muối thể trì khoảng 165 ữ Tỷ lệ tăng sinh (%) nhng yờu cu i với hạt nano từ cho ứng 100 80 60 40 180 mM độ pH  Vì 20 tiến h nh khảo sát độ bền mẫu chuyển pha môi trường muối sinh lý với nồng 1.56 3.152 6.25 12 25 Nång ®é g/ml) 50 100 độ l 165 mM 180 mM 200 mM Hình 5.32 Tỉ lệ tăng sinh tế bào 220 mM 250 mM với pH 1, 2, 4, 5, 7, Sarcoma 180 nồng độ hạt từ 11 Kết khảo sát cho thấy hạt khác bọc PMAO tổng hợp ho n to n đáp ứng yêu cầu độ bền cho mục đích y sinh Ngồi mẫu CF3 thử nghiệm độc tính tế b o ung thư mô kiên kết Sarcoma180 nuôi cấy Tế b o nuôi cấy ổn định đĩa 96 giếng với mật độ 2000 tế b o/giếng trước bổ sung chất thử nghiệm theo dải nồng độ chất lỏng từ CF3 l 100 µg/ml (C1), 50 µg/ml (C2), 25 µg/ml (C3), 12,5 µg/ml (C4), 6,25 µg/ml (C5), 3,125 µg/ml (C6) 1,56 µg/ml (C7) Từ thực nghiệm cho biết tỷ lệ tăng sinh tế b o nồng độ hạt từ khác (hình 5.32) Như chất lỏng từ CF3 khơng có tác dụng g y độc dòng tế b o Sarcoma 180 nồng độ nghiên cứu 21 5.5 Nhiệt trị diệt tế bào ung thƣ Sacomar 180 Chất lỏng từ CF3 có nồng độ thấp ng/tế bào - tương ứng với chất lỏng từ có 80 Tû (%) ng/tế bào (nồng độ hạt từ 0,04 100 nồng độ l 100 µg/ml thử nghiệm độc tính) lựa chọn Các tế bào 60 40 Sarcoma 180 nhiệt trị theo hai phương pháp khác nhau: phương pháp 20 thứ nhiệt từ trị có sử dụng hạt từ T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 nâng nhiệt từ trường (MHT), Hình 5.37 Biểu đồ tỷ lệ % tế bào chết phương pháp thứ hai không sử dụng điều kiện thí nghiệm khác hạt từ nhiệt độ tế b o nâng lên máy khuấy từ gia nhiệt (EHT) Từ số liệu thực nghiệm, kết tế bào chết so sánh với thể biều đồ hình 5.37 Ghi T1: đối chứng ung thư tế bào chết 9,3%; T2: đối chứng hạt từ, tế bào chết 10,6%; T3: đối chứng từ trường, tế bào chết 10,4%; T4: nhiệt từ trị nhiệt độ 40oC, 10 phút, tế bào chết 10,5%; T5: nhiệt từ trị nhiệt độ 42oC, phút, tế bào chết 14,8%; T6: nhiệt từ trị nhiệt độ 42oC, phút, tế bào chết 73,5%; T7: nhiệt từ trị nhiệt độ 42oC, phút, tế bào chết 93,7%; T8: nhiệt từ trị nhiệt độ 42oC, phút, tế bào chết 17,1%; T9: nhiệt từ trị nhiệt độ 42oC, phút, tế bào chết 19,4%; T10: nhiệt từ trị nhiệt độ 42oC, phút, tế bào chết 23,2%; T11: Chết lưu sau 15 phút (ở thí nghiệm T7), tế bào chết 23,2% Từ kết nghiên cứu cho biết tính hiệu phương pháp nhiệt từ trị diệt tế b o ung thư tế b o chết 90% nhiệt độ 42oC thời gian phút Tóm lại, giá trị SLP chất lỏng từ CoFe2O4 tăng tỷ lệ gần tuyến tính với H f Mẫu CF1, CF2, CF3 phù với mơ hình LRT mơ hình SW phù hợp cho mẫu CF4 Độc tính chất lỏng từ đánh giá dòng tế bào Sacomar 180, kết nồng độ lớn 100 µg/ml tế bào phát 50%, không g y độc với tế bào Nhiệt từ trị ung thư sử dụng hai phương pháp l MHT v EHT Với thí nghiệm MHT tế bào chết 90% nhiệt độ 42oC thời gian phút 22 thí nghiệm EHT điều kiện tế bào chết khoảng 23,7% Điều cho thấy tính hiệu phương pháp nhiệt từ trị điều trị ung thư KẾT LUẬN CHUNG Chế tạo thành công hệ hạt nano M1-xZnxFe2O4 (M = Mn Co; 0 ≤ x ≤ 7) có cấu trúc đơn pha spinel với hình dạng tựa cầu phương pháp thủy nhiệt Điều kiện chế tạo tối ưu để từ độ bão hòa đạt giá trị lớn nhiệt độ phản ứng khoảng 180oC thời gian 12 Khi tăng nồng độ Zn2+ giá trị Ms, Hc, TC mẫu Mn1-xZnxFe2O4, Co1xZnxFe2O4 giảm Mẫu MnZn7 có TC đạt 330 K, CoZn7 có TC = 380 K Mặc dù giá trị lớn nhiệt độ diệt tế b o ung thư song lực kháng từ Hc đáp ứng yêu cầu nhiệt từ trị Công suất tổn hao riêng SLP hệ hạt nano MnZn7 MnZn5 CoZn7 CoZn5 v CoFe2O4 tăng cường độ từ trường tăng v giảm nồng độ hạt từ tăng Với mẫu MnZn7 v MnZn5 SLP tỷ lệ với bình phương cường độ từ trường (H 2) Tuy nhiên SLP mẫu CoZn7 v CoZn5 tăng theo cường độ từ trường (H) không tu n theo luật H2 Mẫu CoFe2O4 sau tổng hợp phương pháp ph n hủy nhiệt chức hóa bề mặt hạt PMAO v chuyển pha v o nước th nh chất lỏng từ Các mẫu thu l bền với Zeta nằm vùng từ - 60 mV đến 60 mV Khảo sát mẫu CF3 môi trường pH v nồng độ muối khác cho thấy với pH ≥ v nồng độ muối ≤ 230 mM chất lỏng từ n y ổn định Đ y l sở thuận lợi để đánh giá thử độc tính chất lỏng từ Thí nghiệm đốt nóng cảm ứng từ khảo sát từ trường v tần số khác (100 Oe đến 300 Oe v 290 kHz đến 450 kHz) SLP tăng tỷ lệ gần tuyến tính với H f Mẫu CF3 SLP đạt cao l 297 (W/g) 300 Oe 450 kHz Với CF1 CF2 chế Nl đóng góp chủ yếu v o hình th nh SLP nhiên với mẫu CF3 v CF4 chế n o đóng vai trò chưa xác định cách tường minh Mẫu CF3 cho SLP cao với kích thước tối ưu l 10 23 nm Cơ chế sinh nhiệt chất lỏng từ CF1 CF2 CF3 phù với tốt với mơ hình LRT mơ hình SW phù hợp cho mẫu CF4 Độc tính chất lỏng từ đánh giá dòng tế b o Sacomar 180 Ở nồng độ lớn 100 µg/ml tế b o phát 50% Như kết luận mẫu n y không g y độc với tế b o Đ y l tiền đề cho thí nghiệm nhiệt từ trị ung thư Sử dụng hai phương pháp MHT v EHT để nghiên cứu nhiệt từ trị ung thư Với thí nghiệm MHT nhiệt độ 42oC thời gian phút tế b o chết 90% thí nghiệm EHT sử dùng điều kiện tế b o chết khoảng 23 7% Điều n y cho thấy tính hiệu phương pháp nhiệt từ trị ung thư 24 CÁC CƠNG TRÌNH Đà CÔNG BỐ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN Pham Thanh Phong, P.H Nam, Do Hung Manh, D.K Tung, In-Ja Lee & N.X Phuc, Studies of the Magnetic Properties and Specific Absorption of Mn0.3Zn0.7Fe2O4 Nanoparticles, Journal of Electronic Materials, 44 (2015) 287294 P.T Phong, P.H Nam*, D.H Manh, In-Ja Lee, Mn0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles with high intrinsic loss power for hyperthermia therapy, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 433 (2017) 76-83 Phạm Hồng Nam Trần Đại L m Nguyễn Xu n Phúc Đỗ Hùng Mạnh Ảnh hưởng nồng độ Zn tới tính chất từ đốt nóng cảm ứng từ hệ hạt nano Mn1XZnXFe2O4, Tạp chí Khoa học Công nghệ 52 (3B) (2014) 136-143 Phạm Hồng Nam Phạm Thanh Phong Đỗ Hùng Mạnh Nghiên cứu cấu trúc v tính chất từ hệ hạt nano Co1-xZnxFe2O4 (x = 0-0,7) chế tạo phương pháp phân hủy nhiệt, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 54 (1A) (2016) 25-32 P.H Nam, L T Lu, V.T.K Oanh, D.K.Tung, D.H Manh, P.T Phong, N.X Phuc, Magnetic heating of monodisperse CoFe2O4 nanoparticles encapsulated by poly(maleic anhydride-alt-1-octadecene), Proceedings of The 8th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology, Ha Long City, Vietnam, 8-12 November (2016) 171-182 Phạm Hồng Nam Nguyễn Thị Thảo Ng n Đỗ Hùng Mạnh Lê Trọng Lư Phan Mạnh Hưởng Phạm Th nh Phong Nguyễn Xu n Phúc, Nghiên cứu so sánh công suất tổn hao riêng xác định từ đường cong từ trễ từ trường xoay chiều lý thuyết đáp ứng tuyến tính, Tuyển tập báo cáo Hội nghị vật lý chất rắn toàn quốc lần thứ X, TP Huế, Việt Nam, 19-21, tháng 10 (2017), 64-67 Pham Hong Nam, Luong Le Uyen, Doan Minh Thuy, Do Hung Manh, Pham Thanh Phong, Nguyen Xuan Phuc, Dynamic effects of dipolar interactions on the specific loss power of Mn0.7Zn0.3Fe2O4, Vietnam Journal of Science and Technology 56 (1A) (2018) 50-58 ... nghiên cứu luận án l : Nghiên cứu chế đốt nóng từ hệ hạt nano ferit spinel M 1-xZnxFe2O4 (M=Mn, Co) Đối tƣợng nghiên cứu luận án: Hệ hạt nano M1-xZnxFe2O4 (M = Mn Co; 0 ≤ x ≤ 7) Mục tiêu nghiên cứu. .. 1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất từ hệ hạt nano ferit spinel Đối với hệ hạt nano ferit spinel tính chất từ chúng định yếu tố kích thước hình dạng v th nh phần 1.3 Trạng thái động học hệ hạt. .. chất từ đốt nóng cảm ứng từ hệ hạt nano Mn1XZnXFe2O4, Tạp chí Khoa học Công nghệ 52 (3B) (2014) 136-143 Phạm Hồng Nam Phạm Thanh Phong Đỗ Hùng Mạnh Nghiên cứu cấu trúc v tính chất từ hệ hạt nano