Các đặc tính siêu thuận từ của nano từ cho phép các công nghệ như tăng thân nhiệt từ tính, chụp cộng hưởng từ, chất tương phản, tách từ và các ứng dụng phân phối thuốc từ tính. Ngoài ra, tính chất plasmonic của các hạt nano plasmon cho phép các công nghệ như cảm biến, hình ảnh và liệu pháp quang nhiệt. Do đó, việc kết hợp các tính chất này thành một cấu trúc nano duy nhất mang lại các ứng dụng đa dạng cao hơn so với khi chỉ áp dụng các đặc tính siêu thuận từ hoặc plasmonic. Sự kết hợp đó tạo ra vật liệu với tính chất mới, đa chức năng, không những phát huy tối đa tính năng ưu việt của từng vật liệu mà còn có thể hạn chế nhược điểm của chúng khi hoạt động riêng lẻ. Bằng cách thay đổi tỉ lệ và thành phần tiền chất mà vật liệu lai có thể tồn tại ở các dạng sau: lõi - vỏ (core - shell), cấu trúc hoa (flower structure), dimer.
Khi các vật liệu nano khác nhau được tích hợp với nhau trên một hạt nano, chúng sẽ thể hiện các ưu thế riêng vốn có của từng thành phần và các tính chất đặc trưng do sự tương tác giữa hai hệ vật liệu tạo nên. Có thể nói, sự kết hợp của vật liệu nano kim loại quý (Ag) và nano từ (MnFe2O4) trong một cấu trúc nano duy nhất có khả năng mở ra những ứng dụng mới, chẳng hạn như tách chiết tế bào dưới sự giám sát hình ảnh plasmon, chụp ảnh dual mode (MRI và hình ảnh plasmon), vật liệu kháng khuẩn … Điều này có được là do các cấu trúc lai MnFe2O4-Ag vừa có tính chất từ của mangan ferit, vừa có tính chất quang từ hiệu ứng plasmon bề mặt của Ag. Ngoài ra, với các ứng dụng riêng của từng hệ nano, các tính chất riêng của vật liệu này có thể được thúc đẩy hoặc hỗ trợ của vật liệu kia. Ví dụ, khi có thêm nano Ag, độ dẫn điện của MnFe2O4 được cải thiện, nên cấu trúc lai này có khả năng ứng dụng trong các linh kiện tích trữ, hay làm các điện cực. Trong các ứng dụng quang xúc tác hay xử lý nước thải, vật liệu từ MnFe2O4 với khả năng hấp thụ kim loại nặng và hiệu suất chuyển đổi quang cao có thể hỗ trợ cùng với khả năng diệt khuẩn của Ag để hiệu quả của quá trình được nâng cao một cách đáng kể [38]. Ngoài ra, nhờ có từ tính nên MnFe2O4 cũng giúp cho quá trình thu hồi và tái sử dụng trở nên dễ dàng hơn. Nhìn chung các tính chất của các vật liệu thành phần được kết hợp linh hoạt, thúc đẩy và hỗ trợ lẫn nhau khi được tích hợp trên một hạt nano. Nhờ đó mà hệ lai lai MnFe2O4 - Ag có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với các hạt nano đơn Ag, MnFe2O4 trong ứng dụng tách và tinh chế các phần tử sinh học, tăng cường hoạt lực thuốc kháng sinh, phân phối thuốc, tăng thân nhiệt cục bộ, xúc tác,…[54].
1.3.1. Các phương pháp tổng hợp
Các phương pháp tổng hợp pha lỏng khác nhau đã được nghiên cứu chuyên sâu để thu được các loại hạt nano vô cơ khác nhau như hạt nano bán dẫn và hạt nano kim loại. Các NP kim loại thường bao gồm một nguyên tố từ tính (ví dụ: Fe, Co và Ni), một nguyên tố plasmonic (ví dụ: Au và Ag) hoặc một nguyên tố xúc tác (ví dụ Pt, Pd và Ru) tùy thuộc vào ứng dụng của chúng. Do đó, hạt nano lai từ-quang gồm các thành phần có tính chất từ và thành phần plasmonic có thể được tổng hợp bằng nhiều phương pháp hóa học. Trong phần
này, các phương pháp tổng hợp hóa ướt điển hình cho cấu trúc lai từ-quang được thảo luận cụ thể.
-Phương pháp khử trong môi trường nước: Trong phương pháp này, hạt nano kết hợp từ-quang thường được tổng hợp bằng cách khử tuần tự các tiền chất từ tính và plasmonic với một chất khử trong dung môi nước.
- Phương pháp gia nhiệt: Trong số các phương pháp tổng hợp hữu cơ, phương pháp gia nhiệt rất đơn giản và đáng tin cậy để tổng hợp các hạt nano đồng nhất theo kiểu được kiểm soát. Thông thường, tiền chất kim loại và chất ổn định được hòa tan trong dung môi hữu cơ có hoặc không có chất khử. Sau đó, hỗn hợp phản ứng được đun nóng đến nhiệt độ cao để thúc đẩy phản ứng khử/phân hủy. Bằng cách kiểm soát chính xác nhiệt độ phản ứng, các loại hạt nano từ-quang đồng nhất có thể được tổng hợp.
- Phương pháp tiêm nóng: Đây là một phương pháp tổng hợp hữu cơ khác
để thu được các hạt nano đồng nhất. Thông thường, dung dịch gốc của tiền chất kim loại được tiêm vào dung môi hữu cơ chứa chất ổn định ở nhiệt độ
cao (> 100 oC). Phương pháp này cho phép mầm và sự phát triển riêng rẽ của hạt nano; do đó có thể thu được các loại hạt nano từ-quang đồng nhất.
-Phương pháp mixen đảo: là phương pháp tổng hợp truyền thống để thu được các hạt nano tương đối đồng đều với khả năng điều chỉnh hình dạng của hạt. Thông thường trong các mixen đảo, nước trong các giọt dầu được hình thành bởi các chất hoạt động bề mặt trong một lượng lớn dung môi hữu cơ. Nước bên trong các mixen đảo chứa tiền chất kim loại và các chất khử, và do đó hoạt động như một lò phản ứng nano.
-Phương pháp nhiệt dung môi: là một phương pháp quan trọng khác để điều chế hạt nano lai từ - quang, trong đó các hóa chất được phản ứng trong
điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ trung bình cao (100 - 500 oC) và áp suất lớn (1 – 10000 atm). Trong một phương pháp nhiệt dung môi điển hình, hỗn hợp phản ứng chứa tiền chất kim loại và chất ổn định được làm nóng bằng autoclave bằng thép không gỉ lót Teflon. Phương pháp này cho phép sử dụng khả năng
hòa tan tăng cường của tiền chất kim loại bằng cách vượt quá điểm sôi của dung môi dưới áp suất cao.