Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ nguội lên cấu trúc và nhiệt động học của hạt nano ni al và alni

Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Vai trò hạt nano kim loại công nghệ đời sống 1.1.1 Ứng dụng hạt nano kim loại 1.1.2 Chế tạo hạt nano kim loại 11 1.2 Các hạt nano Ni, Al, NiAl: 12 1.2.1 Các nghiên cứu thực nghiệm 12 1.2.2 Các nghiên cứu mô 14 CHƢƠNG II PHƢƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HẠT NANO 16 Phương pháp động lực học phân tử 16 2 Thế nhúng nguyên tử: 22 Xây dựng mẫu vật liệu khối hạt nano 24 2.3.1 Mẫu vật liệu khối 24 2.3.2 Mẫu vật liệu hạt nano 24 Phương pháp phân tích cấu trúc mẫu mơ 25 2.4.1 Hàm phân bố xuyên tâm cho mẫu khối 25 2.4.2 Hàm phân bố xuyên tâm cho mẫu hạt nano 27 2.4.3 Phương pháp phân tích lân cận chung (Common neigbor analysis-CNA) 27 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng CHƢƠNG III KẾT QUẢ 30 3.1 Mô hạt nano Ni 30 3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ nguội lên cấu trúc hạt nano Ni 30 3.1.2 Sự tương quan động 40 3.1.3 Hiệu ứng kích thước lên lượng bề mặt 52 3.2 Mô hạt nano Al 55 3.3 Mô hạt nano NiAl 58 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ĐLHPT Động lực học phân tử VĐH Vơ định hình PBXT Phân bố xuyên tâm CNA Phân tích lân cận chung (Common neigbor analysis) Fcc Lập phương tâm mặt Hcp Sáu phương xếp chặt Ico Cấu trúc ô mạng 20 mặt (icosahedral) DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1 Các thông số cho nhúng nguyên tử Sutton-Chen Ni Al Bảng 3.1 Bán kính hạt nano Ni, tỉ lệ nguyên tử tinh thể VĐH hạt nano 300 K phụ thuộc vào tốc độ làm nguội  Bảng 3.2 37 Thống kê nguyên tử lớp thuộc tinh thể fcc, hcp VĐH mẫu M5 300 K tốc độ làm nguội =41012 K/s Bảng 3.3 23 39 Năng lượng bề mặt (Es), trung bình nguyên tử lõi hạt nano ( U Nlõi ), trung bình nguyên tử lớp vỏ hạt nano 53 ( U Nvo ) số nguyên tử lớp vỏ hạt nano (Nvỏ) mẫu hạt nano ảnh hưởng tốc độ nguội Bảng 3.4 Bán kính hạt nano, tỉ lệ nguyên tử tinh thể VĐH hạt nano 300 K phụ thuộc vào tốc độ làm nguội  64 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 2.1 Sơ đồ khối phương phápĐLHPT 21 Hình 2.2 Các cấu trúc sở phát chương trình CNA 29 Hình 3.1 Hình chụp mẫu hạt nano M2 31 Hình 3.2 Thế (Potential energy-PE) vật liệu khối hạt nano Ni phụ thuộc vào nhiệt độ tốc độ làm nguội Hình 3.3 HPBXT vật liệu khối hạt nano Ni Hình 3.4 Tinh thể fcc hcp hạt nano Ni với tốc độ làm nguội 34 38 =41012 Hình 3.5 33 Năng lượng trung bình nguyên tử nguyên tử fcc, hcp VĐH mẫu M5 300 K với tốc độ làm nguội 39 =41012 K/s Hình 3.6 Hạt nano Ni 4000 nguyên tử 900 K với tốc độ làm nguội 43 =21012 K/s Hình 3.7 Hạt nano Ni 4000 nguyên tử 800 K với tốc độ làm nguội 44 =21012 K/s Hình 3.8 Hạt nano Ni 4000 nguyên tử 300 K với tốc độ làm nguội 45 =21012 K/s Hình 3.9 Hạt nano Ni 4000 nguyên tử 800 K với tốc độ làm nguội 46 =41012 K/s Hình 3.10 Hạt nano Ni 4000 nguyên tử 800 K với tốc độ làm nguội =41013 K/s Hình 3.11 Hạt nano Ni 2916 nguyên tử 800 K với tốc độ làm nguội =21012 K/s Hình 3.12 Hạt nano Ni 1372 nguyên tử 800 K với tốc độ làm nguội 47 48 49 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng =21012 K/s Hình 3.13 Hạt nano Ni 500 nguyên tử 800 K với tốc độ làm nguội =21012 K/s Hình 3.14 Hạt nano Ni 256 nguyên tử 800 K với tốc độ làm nguội =21012 K/s Hình 3.15 Sự tương quan bậc hai nguyên tử bề mặt (N1/2vỏ) bậc ba số nguyên tử hạt nano (N1/3) Hình 3.16 Thế hạt nano Al phụ thuộc vào nhiệt độ với tốc độ làm nguội =21012 K/s 50 51 52 55 Hình 3.17 Hình chụp mẫu hạt nano S1 56 Hình 3.18 Hàm PBXT hạt nano Al mẫu S1, S2 S3 57 Hình 3.19 Đơn vị cấu trúc hcp ico mẫu S3 300 K 57 Hình 3.20 Hình chụp mẫu hạt nano N2 59 Hình 3.21 Thế (Potential energy-PE) hạt nano NiAl 60 Hình 3.22 Hàm PBXT vật liệu khối hạt nano NiAl nhiệt độ 300K với tốc độ làm nguội 41012 K/s Hình 3.23 Hàm PBXT của mẫu N2 nhiệt độ khác với tốc độ 41012 K/s Hình 3.24 Hàm PBXT riêng phần hạt nano NiAl 300 K với tốc độ làm nguội 41012 K/s Hình 3.25 Các hạt nano NiAl với tốc độ làm nguội =41012 K/s 61 62 63 65 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, vật liệu nano thu hút quan tâm mạnh mẽ nhà khoa học nước Các nghiên cứu vật liệu nano có nhiều tính chất đặc biệt tiềm ứng dụng vơ to lớn Một ví dụ đơn giản, công thức nhiên liệu tên lửa người ta sử dụng hạt nhơm kích thước cỡ micromet Tuy nhiên, số nghiên cứu lại hạt nhơm kích thước nanomét làm tăng đáng kể nhiệt nhiên liệu Hạt nhỏ hiệu suất chuyển hóa lượng cao hay nói cách khác phần trăm nhiên liệu bị đốt cháy tăng kích thước hạt giảm Ngoài ra, tốc độ cháy tăng đáng kể kích thước giảm [43] Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ làm lạnh lên cấu trúc nhiệt động học hạt nano Al, Ni AlNi có nhiều ý nghĩa khoa học thực tiễn Các vật liệu nano tạo với nhiều kích thước, hình dạng nhiều phương pháp thực nghiệm khác phương pháp hóa học, phương pháp vật lý [8-20] Tuy nhiên phương pháp thực nghiệm bị hạn chế việc tạo hạt nano với kích thước mong muốn, đồng kích thước Bởi việc tốn nhiều thời gian, kinh phí địi hỏi kĩ thuật cao Phương pháp mô giúp khắc phục hạn chế Trong nhiều nghiên cứu mơ động lực học phân tử (ĐLHPT), chuyển pha từ trạng thái lỏng sang rắn hạt nano Ni, cho ta thấy q trình tinh thể hóa thành tinh thể fcc Ngoài ra, kết hạt nano Ni cịn có cấu trúc bền vững hai mươi mặt tám mặt Trong đó, thực nghiệm chế tạo hạt nano Ni có cấu trúc fcc, hcp cấu trúc trộn lẫn fcc hcp Như vây, cần thêm nghiên cứu mô tiến trình nguội nhanh tạo thành cấu trúc hạt Ni, Al AlNi để xem có tạo cấu trúc hcp tinh thể hay không? Hạt nano kim loại nghiên cứu đề tài hạt nano Nikel (Ni), nhôm (Al) nhôm nikel (AlNi) Đây kim loại phổ biến có ứng dụng rộng rãi Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng Những năm gần đây, từ tính hạt nano Ni, tính dây nano NiAl, tính chất nhiệt hạt nano Al nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu thu nhiều kết Điều tạo động lực cho nghiên cứu sâu cấu trúc hạt nano làm sở khoa học cho việc nghiên cứu tính chất đặc biệt khác hạt nano Ni, Al AlNi Đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ nguội lên cấu trúc nhiệt động học hạt nano Ni, Al AlNi Mục đích, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ nguội lên cấu trúc nhiệt động học hạt nano Ni, Al NiAl Nhiệm vụ nghiên cứu Luận văn thực nhiệm vụ sau  Xây dựng chương trình tạo mẫu hạt nano Ni, Al AlNi kích thước khác  Phân tích cấu trúc hạt nano Ni, Al AlNi  So sánh cấu trúc hạt nano Ni, Al AlNi với vật liệu khối tương ứng Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp mô động lực học phân tử, phương pháp phân tích vi cấu trúc hàm phân bố xuyên tâm (PBXT), nguyên tử lân cận chung (common neighbor analysis - CNA) hiển thị trực quan Đóng góp luận văn Luận văn hồn thành số cơng việc sau đây:  Xây dựng mơ hình hạt nano Ni, Al AlNi với kích thước khác phương pháp động lực học phân tử  Phân tích vi cấu trúc hạt nano Ni, Al, AlNi tốc độ làm nguội khác  Tính chất nhiệt động học hạt nano Ni Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng  Xác định lượng bề mặt hạt nano Ni Cấu trúc luận văn Luận văn gồm 69 trang với bố cục chia làm phần: mở đầu, nội dung kết luận Phần nội dung chia làm chương: chương I nói tổng quan hạt nano kim loại, nghiên cứu thực nghiệm mô hạt nano kim loại Chương II, trình bày phương pháp xây dựng mơ hình động lực học phân tử, phương pháp tính tốn chương III, trình bày kết thu đặc trưng cấu trúc hạt nano Ni, Al, AlNi phụ thuộc vào tốc độ làm lạnh kích thước Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng CHƢƠNG I TỔNG QUAN Hiện nay, vật lý mô trở thành công cụ nghiên cứu quan trọng ứng dụng rộng rãi khoa học vật liệu [35-43] Tương tự q trình thực nghiệm, mơ vật liệu vi mơ thực "chế tạo" mẫu vật liệu mơ hình sau xác định (đo đạc) tính chất vật lý chúng Trong quan hệ với phương pháp nghiên cứu khác, mơ hay thực nghiệm mơ hình thừa nhận nhánh thứ ba khoa học vật liệu đóng vai trị liên kết chặt chẽ hai phương pháp lý thuyết thực nghiệm Mơ vật liệu chia làm hai loại: mơ vĩ mơ (các mơ hình liên tục) mơ vi mơ (các mơ hình ngun tử) Một phương pháp mô vi mô ứng dụng phổ biến phương pháp ĐLHPT Cùng với đó, nhiều năm qua, hạt nano kim loại đối tượng nghiên cứu nhà khoa học lý thuyết thực nghiệm tính chất vật lý đặc biệt khả ứng dụng to lớn chúng đời sống Đặc biệt hạt nano Ni, Al ứng dụng phổ biến Vì vậy, nội dung chương đề cập vấn đề hạt nano kim loại ứng dụng, phương pháp chế tạo Đồng thời bàn đến nghiên cứu phương pháp chế tạo, tính chất hạt nano Ni, Al 1.1 Vai trị hạt nano kim loại cơng nghệ đời sống Vật liệu nano trở nên đặc biệt so với vật liệu khối tỉ số bề mặt khối lớn có hiệu ứng giam giữ lượng tử kích thước so sánh với bán kính Bohr Ngồi ra, hạt nano kim loại có mật độ điện tử tự lớn nên tính chất thể có đặc trưng riêng, khác với hạt khơng có mật độ điện tử tự cao Vì vậy, nghiên cứu chế tạo tính chất hạt nano kim loại quan tâm thực ý nghĩa khoa học lý thú triển vọng ứng dụng to lớn chúng 1.1.1 Ứng dụng hạt nano kim loại Vật liệu nano kim loại sử dụng rộng rãi lĩnh vực hóa xúc tác, điện tử, điện từ, y sinh [1-4] Những ứng dụng biết liên Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng quan đến tính chất quang chúng Người ta trộn hạt nano vàng, bạc vào thủy tinh để chúng có màu sắc khác Gần người ta phát nhiều ứng dụng hạt nano vàng để tiêu diệt tế bào ung thư Trong đó, hạt nano vàng kích thích ánh sáng laser xung, tượng hấp thụ cộng hưởng Plasmon mà hạt nano dao động trở nên nóng bỏng, có lên đến nhiệt độ cao nhiệt độ nóng chảy vàng Q trình tăng nhiệt gây sóng xung kích (shock wave) tiêu diệt tế bào ung thư đường kính hàng mm Hạt nano vàng bọc nguyên tử Gd (có mơ men từ ngun tử lớn nhất) cịn dùng để làm tăng độ tương phản cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) Rất gần đây, người ta tạo nguyên tử nhân tạo từ hai hạt nano vàng mở khả ứng dụng lớn tương lai Ngồi ra, hạt nano vàng ứng dụng làm xúc tác cho phản ứng hữu cơ, làm sensor phân tích kim loại nặng Hạt nano bạc có khả diệt khuẩn cao, sử dụng để tẩm lên than hoạt tính tạo trang diệt khuẩn phịng chống bệnh gây qua đương hơ hấp Một số thiết bị vật dụng có sử dụng nano bạc tủ lạnh, máy điều hoà nhiệt độ, máy giặt, quần áo, núm vú giả, bột giặt, Ngoài ra, hạt nano bạc ứng dụng nhiều y học Hạt nano vàng có khả diệt khuẩn pha chế với rượu, tạo rượu nano vàng có chức phịng độc tốt Trong sinh học, hạt nano chức hóa bề mặt để liên kết với DNA, enzyme kháng thể Các nhóm chức thường gặp nhóm amino, biotin, steptavidin, carbonxyl, thiol, silica Các hạt nano từ tính nhóm nghiên cứu trung tâm khoa học vật liệu chức hóa nhóm amino để đánh dấu phân tách tế bào bạch cầu giúp việc điều trị bệnh nhiễm HIV dễ dàng [5] Hạt nano từ tính chức hóa amino cịn sử dụng để tách ADN siêu vi Herpes gây bệnh da bệnh đường sinh dục Hạt nano từ tính bọc lớp silica sử dụng làm giàu DNA siêu vi viêm gan B [6] 10 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng 3.2 Mô hạt nano Al Việc mô hạt nano Al sử dụng tương tác nhúng Sutton-Chen [52] quy trình mơ giống mô hạt nano Ni Tuy nhiên, mô ba hạt nano Al có kích thước 500, 1372 4000 nguyên tử chúng kí hiệu tương ứng S1, S2 S3 Trên hình 3.16 trung bình nguyên tử hạt nano Al phụ thuộc vào nhiệt độ tốc độ làm nguội =21012 K/s Ở ta thấy nhiệt độ giảm lượng giảm, nhiên, không thấy nhiệt độ lượng giảm đột ngột hạt nano Ni Điều cho dự đoán hạt nano Al khơng có chuyển pha từ cấu trúc trật tự sang tinh thể -2.95 PE(eV/atom) -3.00 -3.05 -3.10 -3.15 S1 S2 S3 -3.20 400 600 800 1000 1200 T(K) Hình 3.16 Thế hạt nano Al phụ thuộc vào nhiệt độ với tốc độ làm nguội =21012 K/s 55 Luận văn thạc sĩ Vật lý a) Nguyễn Mạnh Hùng b) c) Hình 3.17 Hình chụp mẫu hạt nano S1 : a) mạng fcc Ni lý tưởng, b) 2000 K, c) 300 K với tốc độ làm nguội 21012 K/s Trên hình 3.17 ảnh chụp mẫu hạt nano Al S1 trạng thái khác Hình 3.17.a mạng tinh thể fcc lý tưởng với số mạng a0=4.05 Å xây dựng đưa vào khơng gian mơ hình hộp tích lớn gấp lần thể tích mẫu Hình 3.17.b trạng thái hạt nano nung nóng 2000 K Chúng ta nhận thấy cấu trúc tinh thể ban đầu hạt nano bị phá vỡ hạt nano lúc có hình dạng cụm nguyên tử trật tự Hình 3.17.c mẫu hạt nano làm nguội xuống nhiệt độ 300 K với tốc độ 21012 K/s Hạt nano lúc có dạng hình cầu cấu trúc nhìn có trật tự trạng thái mẫu 2000 K Trên hình 3.18 hàm PBXT hạt nano Al mẫu S1, S2 S3 Với mẫu 4000 nguyên tử (S3), nhận thấy hàm PBXT 2000 K có đặc trưng chất lỏng có đỉnh thứ vị trí r2,57 Å 300 K có đặc trưng vật liệu có cấu trúc VĐH có vị trí đỉnh thứ r2,75 Å Tương tự cho mẫu S1 S2 300 K, hàm PBXT mẫu có đặc trưng cấu trúc VĐH có vị trí đỉnh thứ r~2,75 Å 56 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng G(r) S1 300 K S2 300 K S3 300 K S3 2000 K 2 r(A ) Hình 3.18 Hàm PBXT hạt nano Al mẫu S1, S2 S3 Hình 3.19 Đơn vị cấu trúc hcp ico mẫu S3 300 K 57 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng Để xác định xem liệu có đơn vị cấu trúc tinh thể hạt nano Al hay không, sử dụng phân tích CNA để tìm kiếm cấu trúc tinh thể Với ba mẫu S1 S2 300 K, không phát đơn vị cấu trúc tinh thể fcc hay hcp Tuy nhiên chúng tơi phát có đơn vị cấu trúc 20 mặt (icosahedra - ico) hạt nano S1 đơn vị cấu trúc hạt nano S2 Đối với mẫu S3, tìm thấy đơn vị cấu trúc hcp đơn vị cấu trúc ico hạt nano Al Trên hình 3.19 ảnh chụp đơn vị cấu trúc hcp đơn vị cấu trúc ico mẫu S3 Rõ ràng tỉ lệ nguyên tử thuộc cấu trúc hcp ico so với nguyên tử có cấu trúc trật tự nhỏ nên hàm PBXT phát Ở quan tâm đến lượng đơn vị cấu trúc hcp ico so với nguyên tử VĐH Với mẫu S3 300 K, phát đơn vị cấu trúc hcp đơn vị cấu trúc ico lớp cầu thứ hạt nano Thế trung bình cấu trúc hcp, ico VĐH lớp cầu thứ -3,27068, -3,26100 -3,24992 eV Sự chênh lệch cấu trúc hcp VĐH 0,02076 eV, chêch lệch ico VĐH 0,01108 eV Trong 300 K, động trung bình nguyên tử mẫu S3 0,03877 eV Rõ ràng, động trung bình lớn nhiều so với chênh lệch cấu trúc hcp ico so cấu trúc VĐH Dưới tác động động năng, nguyên tử dao động dễ dàng phá vỡ cấu trúc hcp ico Điều lý giải khơng nhận hạt nano Al có đa số cấu trúc tinh thể 300 K 3.3 Mô hạt nano NiAl Các mẫu hạt nano NiAl xây dựng với tỉ lệ trộn ngẫn nhiên Ni Al với tỉ lệ 1:1 Quy trình mơ hạt nano NiAl giống mô hạt nano Ni Ở mô hạt nano có kích thước khác tương ứng 500, 1372, 2916 4000 nguyên tử, chúng kí hiệu tương ứng N1, N2, N3 N4 58 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng Trên hình 3.20 trạng thái hạt nano NiAl (mẫu N2) Hình 3.20a mạng fcc lý tưởng với số mạng a0=3.52 Å xây dựng đưa vào khơng gian mơ hình hộp tích lớn gấp lần thể tích mẫu Hình 3.20b trạng thái mẫu N2 nung nóng nhiệt độ 2000K Ta nhận thấy ngun tử xếp khơng có trật tự ngun tử Ni tập trung chủ yếu phía cịn ngun tử Al tập trung phía ngồi vỏ hạt nano Hình 3.20c, d, e mẫu N2 300K làm nguội với tốc độ khác Với mẫu này, hạt nano NiAl có dạng hình cầu, Ni tập trung lõi Al ngồi vỏ ngun tử xếp có trật tự rõ ràng Như với q trình nung nóng tới 2000K làm nguội xuống 300K, ta nhận thấy hạt nano NiAl hình thành cấu trúc lõi vỏ có thay đổi cấu trúc, hình dạng Để làm rõ cấu trúc chi tiết hạt nano NiAl, ta cần phải sử dụng kỹ thuật phân tích cấu trúc HPBXT CNA a) b) c) d) e) Ni Al Hình 3.20 Hình chụp mẫu hạt nano N2: a) mạng fcc Ni lý tưởng, b) 2000 K, c) 300 K với tốc độ làm nguội 41013 K/s, d) 300 K với tốc độ làm nguội 41012 K/s e) 300 K với tốc độ làm nguội 41011 K/s Trên hình 3.21 trung bình nguyên tử hạt nano NiAl Hình 3.21a mẫu N2 với tốc độ làm nguội khác Ta thấy trung bình dao động mạnh nhiệt độ cao dao động giảm nhiệt độ giảm gần không phụ thuộc vào tốc độ làm nguội mà ta khảo sát Hình 3.21b trung bình mẫu N1, N2, N3 với tốc độ làm nguội 41012 K/s Ta thấy vật liệu tăng dao động mạnh kích thước hạt giảm 59 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng -3.10 12 =4x10 K/s b) a) N1 -3.15 PE(eV/atom) -3.20 N2 N2 N3 -3.25 -3.30 -3.35 -3.40 -3.45 -3.50 500 1000 1500 2000 500 1000 1500 2000 T(K) T(K) Hình 3.21 Thế (Potential energy-PE) hạt nano NiAl: a) mẫu N2 với tốc độ làm nguội khác nhau, b) mẫu N1,N3 N4 với tốc độ làm nguội 41012 K/s Trên hình 3.22 hàm PBXT hạt nano vật liệu khối NiAl nhiệt độ 300 K với tốc độ làm nguội 41012 K/s Ta thấy tất mẫu cho đỉnh thứ vị trí r2,43Å đỉnh thứ hai thứ vị trí r3,2 Å r3,87 Å Điều cho thấy có cấu trúc tinh thể fcc tất mẫu Trên hình 3.23 hàm PBXT mẫu N2 nhiệt độ khác với tốc độ làm nguội 41012 K/s Ta nhận thấy làm nguội nhiệt độ từ 2000K, hàm PBXT thay đổi theo chiều hướng đỉnh rõ nét Tại nhiệt độ 1000 K đỉnh bắt đầu hình thành tương đối rõ nét Tiếp tục giảm nhiệt độ ta nhận thấy hàm PBXT có đỉnh rõ nét Bởi hàm PBXT hình 3.22 3.23 hàm PBXT tổng thể, nên để hiểu rõ cấu trúc hạt nano NiAl chúng tơi phân tích hàm PBXT phần Ni-Ni, Al-Al Ni-Al 60 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng Hình 3.22 Hàm PBXT vật liệu khối hạt nano NiAl nhiệt độ 300K với tốc độ làm nguội 41012 K/s 61 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng Hình 3.23 Hàm PBXT của mẫu N2 nhiệt độ khác với tốc độ 41012 K/s Trên hình 3.24 hàm PBXT riêng phần hạt nano NiAl mẫu khối 300 K với tốc độ làm nguội 41012 K/s Hình 3.24a hàm PBXT riêng phần Al-Al từ hàm PBXT cho ta thấy đặc trưng vật liệu VĐH với đỉnh thứ vị trí r2,7Å Hình 3.24b hàm PBXT riêng phần Al-Ni hàm cho ta thấy đặc trưng vật liệu VĐH Độ cao đỉnh thứ hàm PBXT riêng phần Al-Ni thấp so với hàm PBXT riêng phần Al-Al Ni-Ni (hình 3.24c) Điều cho thấy liên kết Al-Ni nhiều so với liên kết Al-Al Ni-Ni Hình 3.24c cho thấy hàm PBXT riêng phần Ni-Ni có đặc trưng cấu trúc tinh thể fcc với vị trí đỉnh thứ r2,25Å 62 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng gAl-Al(r) 15 a) 10 N4 b) N3 N2 gAl-Ni(r) N1 bulk gNi-Ni(r) 75 c) 50 25 r(A ) Hình 3.24 Hàm PBXT riêng phần hạt nano NiAl 300 K với tốc độ làm nguội 41012 K/s: a) Al-Al, b)Ni-Al c) Ni-Ni 63 Luận văn thạc sĩ Vật lý Nguyễn Mạnh Hùng Bảng 3.4 Bán kính hạt nano, tỉ lệ nguyên tử tinh thể VĐH hạt nano 300 K phụ thuộc vào tốc độ làm nguội  Mẫu N1 N2 N3  (K/s) R(Å) 41013 11.98 41012 11.96 41011 11.96 41013 16.29 41012 16.24 41011 16.25 41013 20.62 41012 20.53 41011 20.53 41012 23.16 41011 23.16 N4 Tỉ lệ (%) fcc lõi fcc vỏ hcp lõi hcp vỏ VĐH Ni 4.0 11.1 11.7 19.0 4.1 Al 0 0 50 Ni 8.0 17.8 10.0 12.8 1.4 Al 0 0 50 Ni 6.7 15.6 11.1 15.2 1.4 Al 0 0 50 Ni 7.4 12.1 14.8 13.5 2.3 Al 0 0 50 Ni 7.5 11.1 15.1 14.7 1.5 Al 0 0 50 Ni 7.5 11.0 15.3 14.7 1.5 Al 0 0 50 Ni 11.4 11.3 16.6 9.6 1.1 Al 0 0 50 Ni 11.5 11.0 16.7 9.9 0.8 Al 0.1 0.1 0.3 49.5 Ni 11.6 11.1 16.7 9.8 0.8 Al 0.1 0.1 0.3 49.5 Ni 16.2 18.9 8.6 4.7 1.6 Al 0.1 0.1 49.8 Ni 17.1 17.8 9.0 4.8 1.3 Al 0.1 0.2 49.7 64 Luận văn thạc sĩ Vật lý a) b) Nguyễn Mạnh Hùng c) d) Hình 3.25 Các hạt nano NiAl với tốc độ làm nguội =41012 K/s: a) N1, b) N2, c) N3 d) N4 Trên bảng 3.4 bán kính hạt nano NiAl Với tốc độ làm nguội giảm, ta thấy bán kính hạt nano giảm nhẹ Trên sở phân tích CNA, bảng 3.4 liệt kê nguyên tử thuộc cấu trúc tinh thể fcc, hcp VĐH hạt nano 300K với tốc độ làm nguội khác Ta thấy tốc độ làm nguội mà ta khảo sát, nguyên tử Ni chủ yếu có cấu trúc fcc hcp, phần nhỏ cấu trúc VĐH Trong đó, nguyên tử Al hầu hết có cấu trúc VĐH chiếm xấp xỉ 50% tổng số nguyên tử Ở mẫu N3 N4 bắt đầu xuất vài nguyên tử Al có cấu trúc tinh thể (chiếm