Sau khi khảo sát sự phát xạ huỳnh quang của các mẫu theo nồng độ hạt trong dung môi, chúng tôi tiếp tục tiến hành khảo sát sự phát xạ huỳnh quang của các mẫu khi có sự tác động của từ trường bên ngoài. Kết quả mà chúng tôi đã đạt được như sau: 350 400 450 500 550 600 650 700 750 0 2000 4000 6000 8000 10000 7400 8600 Cu on g do Buoc song(nm) 0G 100G 150G 200G 270G 350 400 450 500 550 600 650 700 750 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 7400 6700 Cuo ng do Buoc song(nm) 0G 100G 150G 200G 270G 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 7 4 0 0 7 6 0 0 7 8 0 0 8 0 0 0 8 2 0 0 8 4 0 0 8 6 0 0 T a n g t u t r u o n g G i a m t u t r u o n g C u o n g d o t u t r u o n g ( G ) Cuon g do phat x a cuc dai 6 6 0 0 6 7 0 0 6 8 0 0 6 9 0 0 7 0 0 0 7 1 0 0 7 2 0 0 7 3 0 0 7 4 0 0 7 5 0 0 Cuong d o
phat xa cuc dai
Hình 3.8a: Phổ phát xạ của mẫu M21 khi tăng từ trường.
Hình 3.8b: Phổ phát xạ của mẫu M21 khi giảm từ trường.
Quan sát hình 3.8c chúng ta thấy khi cường độ từ trường tăng từ 0G đến 270G thì
cường độ phát xạ cực đại của mẫu M21 đã bị suy giảm từ 8600 xuống còn 7400. Khi giữ nguyên mẫu tại giá đỡ mẫu, chúng tôi tiếp tục cho từ trường dần giảm xuống từ 270G về 0 thì thấy cường độ phát xạ của mẫi M21 vẫn suy giảm tiếp từ 7400 xuống 6700 và không nhận thấy có sự dịch đỉnh phổ phát xạ.
350 400 450 500 550 600 650 700 750 0 1000 2000 3000 4000 5000 4140 4990 Cuong do Buoc song(nm) 0G 100G 150G 200G 270G 50G 350 400 450 500 550 600 650 700 750 0 1000 2000 3000 4000 5000 3900 4140 Cuong do Buoc song(nm) 0G 100G 150G 200G 270G 50G 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 4 0 0 0 4 2 0 0 4 4 0 0 4 6 0 0 4 8 0 0 5 0 0 0 T u t r u o n g t a n g T u t r u o n g g i a m C u o n g d o t u t r u o n g ( G ) C u ong do p
hat xa cuc dai
3 9 0 0 3 9 5 0 4 0 0 0 4 0 5 0 4 1 0 0 4 1 5 0 Cuong d o p h at x a cu c d a i
Hình 3.9a: Phổ phát xạ của mẫu M22 khi tăng từ trường.
Hình 3.9b: Phổ phát xạ của mẫu M22 khi giảm từ trường.
Tiến hành đo tương tự với mẫu M22 thì chúng tôi hiện tượng mà chúng tôi quan sát được vẫn tương tự như mẫu M21, cụ thể là khi điều chỉnh cường độ từ trường tăng từ 0 đến 270 G thì cường độ phát xạ cực đại của mẫu M22 bị suy giảm
từ 4990 xuống 4140 (hình 3.9a). Tiếp tục cho cường độ từ trường từ cực đại là 270
G đến khi tắt dần thì thấy cường độ phát xạ cực đại của mẫu M22 bị suy giảm từ
4140 còn 3900 (hình 3.9b). Thậm chí khi từ trường bên ngoài đã tắt sau 10 phút đo
lại thì sự suy giảm cường độ cực đại phát xạ vẫn xảy ra. Sự dịch đỉnh phổ phát xạ cũng không được quan sát thấy.
Như vậy chúng ta có thể có những suy đoán ban đầu rằng khi không có tác động của từ trường bên ngoài, các momen từ tính của các hạt gốm từ được định hướng một cách ngẫu nhiên. Khi có từ trường đặt vào, moment của các hạt gốm từ bắt đầu tự sắp xếp dọc theo hướng của từ trường hình thành một cấu trúc chuỗi. Khi từ trường bên ngoài bị tắt sau một khoảng thời gian thì hiện tượng suy giảm cường độ phát xạ cực đại của dung dịch hạt gốm từ vẫn được ghi nhận điều này chứng tỏ rằng cấu trúc chuỗi vẫn ổn định trong khoảng thời gian dài sau khi từ trường ngoài bị tắt. Nguyên nhân của sự suy giảm ánh sáng có thể là do nhiễu xạ nhiều lần trong cấu trúc, dẫn đến ánh sáng chiếu tới bị ”lan truyền” vào trong cấu trúc, làm cho ánh sáng bị suy giảm dần.
Khảo sát hiện tượng suy giảm ánh sáng cho trường hợp pha tap kép ruthenium và praseodym (CaPr)(MnRu)O3 thì kết quả thu được có khác so với trường hợp pha tạp đơn sắt Ca(FeMn)O3 (hình 4).
Chúng ta thấy với mẫu L21 gần như không quan sát thấy rõ sự suy giảm cường độ phát xạ cực đại khi cho từ trường tăng hoặc giảm tuy nhiên lại có sự dịch đỉnh phổ phát xạ về phía đỏ khi từ trường tăng và ngược lại, có sự dịch đỉnh phổ về phía xanh khi từ trường giảm.
Do thời lượng hạn chế của luận văn nên chúng tôi chưa thực hiện được các phép đo khác để kiểm nghiệm sự chính xác hơn của kết quả mà mới chỉ đưa ra được những nhận xét ban đầu, tuy nhiện chúng tôi hy vọng những suy đoán ban đầu này cũng đã đạt được một số kết quả mới có ý nghĩa lý luận và ứng dụng.
0 50 100 150 200 250 300 430 432 434 436 438 440 442 Din h p ho ph a t xa( n m) Cuong do tu truong(G)
Khi tu truong tang
0 50 100 150 200 250 300 430 432 434 436 438 440 442
Dinh pho phat x
a(nm)
cuong do tu truong(G)
Khi tu truong giam
Hình 3.10 a: Phổ phát xạ của mẫu L21 khi từ trường tăng.
Hình 3.10 b: Sự phụ thuộc đỉnh phổ phát xạ khi từ trường tăng.
Hình3.10 c: Phổ phát xạ của mẫu L21 khi từ trường giảm.
Hình3.10 d: Sự phụ thuộc đỉnh phổ phát xạ khi từ trường giảm.
KẾT LUẬN CHUNG
Mục đích của luận văn này là đi sâu nghiên cứu các tính chất quang của các hạt gốm từ chứa Mn, điển hình là hệ manganite CaMnO3 pha tạp đơn Fe vào vị trí của Mn và pha tạp kép Pr vào Ca, Ru vào Mn. Trên cơ cơ đó có cái nhìn toàn diện về tính chất quang, nhiệt, điện, từ của hai hệ vật liệu trên.
Trong phạm vi luận văn chúng tôi đã chế tạo được 14 mẫu, theo 4 chế độ công nghệ và khảo sát được 33kết quả. Các kết quả chính của luận văn bao gồm:
1. Chế tạo thành công các mẫu CaMnO3 và CaMnO3 pha tạp Fe, CaPrMnO3
pha tạp Ru bằng phương pháp phản ứng pha rắn có độ kết tinh tương đối tốt và đơn pha. Dựa vào các phép đo đường cong từ nhiệt cho thấy các mẫu chế tạo ở trạng thái rắn đều có từ tính tốt.
2. Đã có những kết quả nghiên cứu ban đầu về các đặc tính quang học của các dung dịch keo chứa hạt nano Ca(FeMn)O3 và (CaPr)MnO3 pha Ru phát tán trong môi trường hữu cơ aceton và Span-80. Các kết quả nghiên cứu cho thấy việc khuếch tán các hạt nano này trong dung môi trên đã làm gia tăng đáng kể diện tích bề mặt và mang lại khả năng hấp thụ quang học cũng như phát xạ cao.
3. Luận văn cũng đã cho thấy mối quan hệ giữa tính chất từ và tính chất quang của các hệ mẫu thông qua các phép đo phổ phát xạ trong từ trường. Các kết luận còn cần được nghiên cứu tiếp, nhưng các kết quả đạt được là khá lý thú và cho nhiều hứa hẹn thành công hơn nữa về phạm vi ứng dụng của các vật liệu perovskite trong tương lai
Việc biện luận sâu hơn về bản chất các quá trình vật lý phát sinh do tương tác bề mặt giữa vật liệu perovskite tinh thể và dung môi và mối liên quan giữa mô men từ của các hạt nano trong dung dịch với khả năng phát xạ và hấp thụ của chúng còn phải tiếp tục tiến hành các nghiên cứu sâu hơn khi cải tiến được thiết bị đo và triển khai các công cụ tính toán mô phỏng.
Như vậy luận văn đề cập đến một vấn đề chưa được nghiên cứu nhiều cả trong nước và trên thế giới là tính chất quang (phát xạ, hấp thụ, huỳnh quang) của
các dung dịch nano chứa hạt gốm từ nền Mn. Trong trạng thái rắn các tính chất quang của các hệ này thể hiện không đáng kể nhưng trong dung dịch nano, ở nhiệt độ phòng, các dung dịch này có huỳnh quang và khả năng hấp thụ, phát xạ thay đổi từ yếu đến mạnh và rất mạnh. Đây là các đóng góp chính của luận văn.
Việc nghiên cứu các dung dịch nano có một số khó khăn đáng kể là công nghệ chế tạo đòi hỏi phải sử dụng chất hoạt hóa bề mặt hợp lý và các công đoạn chế tạo đòi hỏi rất nhiều thời gian, từ chế tạo chất rắn, dung dịch rắn, tách chiết dung dịch nano ... Tuy nhiên trong nhiệm vụ mới mẻ và khó khăn này, luận văn đã đạt được một số kết quả mới có ý nghĩa.
Chúng tôi hy vọng trong tương lai, trong phạm vi một luận văn sâu sắc hơn sẽ được tiếp tục khảo sát các vấn đề lý thú được nêu trên đây.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1. Đinh Thị Lan, Vũ Anh Tuấn, Nguyễn Đức Thọ, Phùng Quốc Thanh
and Hoàng Nam Nhật, Trạng thái kích thích trong dung dịch nano chứa hạt gốm từ
Manganate, Hội nghị vật lý chất rắn và khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 7
(SPMS- 2011) – TP Hồ Chí Minh 7-9/11/2011
2. Ngô Thu Hương, Vũ Thị Phương Thanh, Đinh Thị Lan, Hoàng Nam
Nhật, Phát xạ của dung dịch keo chứa hạt ZnO kích thước nano, Hội nghị Vật lý
toàn quốc năm 2010.
3. Vũ Thị Phương Thanh, Đinh Thị Lan, Hoàng Nam Nhật, Tính chất
quang của hạt nano TiO2 trong dung dịch, Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa học vật
TÀI LIỆU THAM KHẢO I.Tài liệu tham khảo tiếng Việt.
1. Phạm Văn Bền, Bài giảng về vật lý bán dẫn, ĐHQGHN, ĐHKHTN, 2006.
2. Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-VIS, NXB Đại học
quốc gia Hà Nội.
3. Phùng Quốc Thanh (2007), Nghiên cứ một số tính chất vật lý của vật liệu
Perovskite Ca1-xAxMn1-yByO3 (A = Nd, Fe, Pr;B=Ru) có hiệu ứng nhiệt điện lớn, Luận án tiến sĩ, ĐHQGHN, ĐHKHTN.
II. Tài liệu tham khảo tiếng Anh.
4. Anderson, J. E. (1985), "The Relative Inefficiency of Quota, The Cheese Case",
American Economic Review, 75(1), PP. 178-190.
5. Borkakati R. P., Virmani S. S. (1997), "Genetics of thermosensitive genic male
sterility in Rice", Euphytica, 88, pp. 1-7.
6. Boulding, K. E. (1955), Economics Analysis, Hamish Hamilton, London.
7. Burton G. W. (1988), "Cytoplasmic male-sterility in pearl millet (penni-setum
glaucum L.)", Agronomic Journal, 50, pp. 230-231.
8. Central Statistical Organisation (1995), Statistical Year Book, Beijing.
9. FAO (1971), Agricultural Commodity Projections (1970-1980), Vol. II. Rome. 10. Institute of Economics (1988), Analysis of Expenditure Pattern of Urban
Households in Vietnam, Departement of Economics, Economic Research
Report, Hanoi.
11. P. C. Lee and D. Miesel(1982), “Adsorption and surface-enhanced Raman
of dyes on silver and gold sols,” J. Phys. Chem. 86, pp. 3391-3395.
12. Paul D. Simonson (2004), “An Introduction to Raman Spectroscopy and the
Development of SERS”, Physics 598 OS, University of Illinois at Urbana -
Champaign.
13. Pauld L. Stiles, Jon A. Dieringer, Nilam C. Shah, and Richard P. Van Duyne
(2008) “Surface - Enhanced Raman Spectroscopy” Annu. Rev. Anal. Chem,.
14. Richard L. McCreery (2000), Raman spectroscopy for chemical analysis, A
John Wiley & Sons, Inc., Publication
15. Selena Chan, Sunghoon Kwon, Tae - Woong Koo, Luke P. Lee, and Andrew A. Berlin (2003) “Surface - Enhanced Raman scattering of Small Monlecules from
Silver - Coated Silicon Nanopores”, Adv. Mater ,15,No. 179 pp. 1595 - 1599
16. S. Franzen, Jacob C. W. Folmer, Wilhelm R. Glomm, and Ryan O'Neal (2002), Optical Properties of Dye Molecules Adsorbed on Single Gold and Silver
Nanoparticles, Journal of Physical Chemistry, A, 106, (28), 6533-6540,.
17. S. K. Kim, M. S. Kim and S. W. Suh(1987), “Surface-enhanced Raman scattering (SERS) of aromatic amino acids and their glycyl dipeptides
in silver sol,” J. Raman Spectroscopy 18, pp. 171- 175. 18. S. Shin et. al., J. Colloid. Interface Sci. 274 (2004) 89.
19. Steven K. Hughes, Robert C. Fry, Joseph Brady, Laser Ablation for Direct ICP
and ICP-MS Analysis, July/August 2008.44. Ujjal Kumar Sur (2010)
“Surface - Enhanced Raman scattering”, Resonance pp 154 - 164 20. William W. Parson (2007), Modern optical spectroscopy, Springer.
21. Won - Hwa Park, Sung - Hyun Ahn, and Zee Hwan Kim (2008) “Surface - Enhanced Raman Scatering from a Single Nanoparticle - Plane Junction”