2.2. Xử lý mẫu sau khi chế tạo
Sau khi chế tạo, đổ dung dịch thu đƣợc vào các ống quay li tâm rồi sử dụng máy Hettich Universal 320 quay li tâm để thu lại các hạt CoPt, FePd. Tuy nhiên, để thu đƣợc các vật liệu sạch không lẫn tạp chất, chúng tôi đã cho rửa bằng nƣớc 5 lần sau đó rửa bằng cồn 5 lần, tốc độ quay ly tâm 9000 vòng/phút trong 30 phút. Sau đó mẫu đƣợc sấy khơ ở nhiệt độ 70o
C - 75oC để thu đƣợc bột FePd, CoPt. Các mẫu hạt nano FePd, CoPt sau khi chế tạo đƣợc ủ nhiệt tại các nhiệt độ khác nhau trong khoảng từ 450o
C - 700oC trong thời gian 1 giờ.
2.3. Các phƣơng pháp đo nghiên cứu tính chất của hạt nano 2.3.1. Phân tích thành phần mẫu 2.3.1. Phân tích thành phần mẫu
Thành phần mẫu đƣợc xác định bởi phép đo phổ tán sắc năng lƣợng. Phổ tán sắc năng lƣợng là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tƣơng tác với các bức xạ (mà chủ yếu là chùm electron có năng lƣợng cao trong các kính hiển vi điện
tử). Trong các tài liệu khoa học, kỹ thuật này thƣờng đƣợc viết tắt là EDX hay EDS.
Khi chùm tia X có năng lƣợng cao tƣơng tác với các điện tử lớp trong của các nguyên tử thì các điện tử nhảy lên mức có năng lƣợng cao hơn. Khi đó, các điện tử ở lớp ngồi nhảy về điền vào chỗ trống và phát ra năng lƣợng dƣ dƣới dạng tia X tán xạ ngƣợc. Tùy theo điều kiện nhảy về lớp K, L, M mà thu đƣợc năng lƣợng tán xạ có giá trị xác định, tƣơng ứng với các pic đƣợc ghi nhận trên phổ EDS. Giá trị năng lƣợng này phụ thuộc vào bản chất của từng nguyên tố hóa học. Việc ghi nhận phổ tia X phát ra từ vật rắn sẽ cho thơng tin về các ngun tố hóa học có mặt trong mẫu đồng thời cho các thơng tin về tỉ phần các nguyên tố này.
Các mẫu hạt nano trong luận án đƣợc phân tích EDS nhờ thiết bị kính hiển vi điện tử qt có tích hợp hệ thống phân tích EDS tại Khoa Vật lý – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.3.2. Phân tích cấu trúc ằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X
Nguyên tắc chung của phƣơng pháp phân t ch cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction - XRD) [1, 96] dựa vào hiện tƣợng nhiễu xạ tia X trên mạng tinh thể khi thoả mãn điều kiện phản xạ Bragg:
n 2 dhkl sin (2.1)
với d là khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử liền kề, θ là góc nhiễu xạ, λ là bƣớc sóng của tia X và n là bậc phản xạ (thông thƣờng ta chỉ quan sát đƣợc các nhiễu xạ bậc 1 (n = 1). Tập hợp các cực đại nhiễu xạ ragg dƣới các góc 2θ khác nhau đƣợc ghi nhận bằng phim hoặc detector cho ta phổ nhiễu xạ tia X.
Những đặc trƣng quan trọng nhất từ giản đồ nhiễu xạ tia X là vị trí các vạch nhiễu xạ, cƣờng độ vạch nhiễu xạ và đƣờng cong phân bố của các vạch
nhiễu xạ đó. ằng việc phân tích các giản đồ nhiễu xạ tia X có thể thu đƣợc các thông tin định t nh, định lƣợng pha tinh thể, xác định đƣợc hệ cấu trúc và các hằng số mạng tinh thể.
Các vật liệu đa tinh thể có k ch thƣớc hạt cỡ nano hoặc có ứng suất và những khuyết tật về mạng tinh thể sẽ gây ra hiệu ứng mở rộng vạch nhiễu xạ. Dựa vào số lƣợng và hình dáng của cực đại nhiễu xạ có thể xác định đƣợc k ch thƣớc tinh thể trung bình. Kích thƣớc tinh thể trung bình càng nhỏ thì độ rộng của các vạch nhiễu xạ càng lớn. Hiệu ứng tán xạ góc bé cũng phụ thuộc vào k ch thƣớc tinh thể trung bình. K ch thƣớc tinh thể trung bình của hạt nano có thể đƣợc xác định từ giản đồ nhiễu xạ tia X thông qua công thức Scherrer:
(2.2)
trong đó là độ bán rộng của vạch nhiễu xạ tại vị trí góc ; D là k ch thƣớc trung bình của hạt tinh thể.
Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu nghiên cứu sử dụng bức xạ CuK với bƣớc sóng = 1,54056 Å đƣợc thực hiện trên hệ nhiễu xạ kế tia X D5005 của hãng ruker (Đức) tại Trung tâm Khoa học Vật liệu (TT KHVL), Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và máy đo nhiễu xạ bột Philips Xpert, Khoa Vật lý, Trƣờng Đại học Eötvös Loránd, Hungary.
2.3.3. Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM là một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùm điện tử có năng lƣợng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thể tới hàng triệu lần), ảnh có thể tạo ra trên màn huỳnh quang, hay trên film quang học, hay ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số.
- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của kính hiển vi điện tử truyền qua:
TEM sử dụng chùm tia điện tử thay cho ánh sáng khả kiến nên việc điều khiển sự tạo ảnh khơng cịn là thấu kính thủy tinh nữa mà thay vào đó là các thấu kính từ. Thấu kính từ thực chất là một nam châm điện có cấu trúc là một cuộn dây cuốn trên lõi làm bằng vật liệu từ mềm. Từ trƣờng sinh ra ở khe từ sẽ đƣợc t nh tốn để có sự phân bố sao cho chùm tia điện tử truyền qua sẽ có độ lệch thích hợp với từng loại thấu kính. Tiêu cự của thấu k nh đƣợc điều chỉnh thông qua từ trƣờng ở khe từ, có nghĩa là điều khiển cƣờng độ dòng điện chạy qua cuộn dây. Vì có dịng điện chạy qua, cuộn dây sẽ bị nóng lên do đó cần đƣợc làm lạnh bằng nƣớc hoặc nitơ lỏng. Sơ đồ nguyên lý TEM đƣợc đƣa ra trên hình 2.7.
Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).
Về nguyên lý, ảnh của TEM vẫn đƣợc tạo theo các cơ chế quang học, nhƣng t nh chất ảnh tùy thuộc vào từng chế độ ghi ảnh. Điểm khác cơ bản của ảnh TEM so với ảnh quang học là độ tƣơng phản khác so với ảnh trong kính hiển vi quang học và các loại kính hiển vi khác. Nếu nhƣ ảnh trong kính hiển
vi quang học có độ tƣơng phản chủ yếu đem lại do hiệu ứng hấp thụ ánh sáng thì độ tƣơng phản của ảnh TEM lại chủ yếu xuất phát từ khả năng tán xạ điện tử. Các chế độ tƣơng phản trong TEM:
- Tƣơng phản biên độ: Đem lại do hiệu ứng hấp thụ điện tử (do độ dày và thành phần hóa học) của mẫu vật.
- Tƣơng phản pha: Có nguồn gốc từ việc các điện tử bị tán xạ dƣới các góc khác nhau.
- Tƣơng phản nhiễu xạ: Liên quan đến việc các điện tử bị tán xạ theo các hƣớng khác nhau do tính chất của vật rắn tinh thể.
Ảnh hiển vi điện tử truyền qua của các mẫu đƣợc chụp trên máy JOEL- JEM - 1010, Viện vệ sinh dịch tễ TW và máy FEI Tecnai G2-20, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.3.4. Phƣơng pháp từ kế mẫu rung (VSM)