- Ảnh hưởng của kích thước hạt đến lực kháng từ. - Sự thay đổi nhiệt độ chuyển pha trật tự - mất trật tự (T C ) khi giảm kích thước hạt. - Phương pháp chế tạo ảnh hưởng đến kích thước hạt. - Ảnh hưởng của kích thước hạt tới mômen từ của hạt nano CuFe 2 O 4. - Mômen từ tự phát phụ thuộc nhiệt độ, nhiệt độ Curie. - d : Kích thước trung bình của hạt. - D XRD : Kích thước tinh thể theo nhiễu xạ tia X.. - Nhiệt độ Curie, mômen từ của một số pherit spinen tính theo mẫu Néel và số đo mômen từ bão hòa ở 0 K. - Nhiệt độ khóa T B , năng lượng dị hướng E A , hằng số dị hướng từ hiệu dụng K eff và hằng số dị hướng từ bề mặt K S của mẫu nano CuFe 2 O 4 tương ứng với kích thước tinh thể trung bình tính theo nhiễu xạ tia X (d XRD. - Giá trị mômen từ bão hòa M S , lực kháng từ H C theo kích thước hạt d và các pha tương ứng. - Giá trị mômen từ tự phát đo tại nhiệt độ 88 K và 293 K của các mẫu CF600, CF700 tương ứng với kích thước tinh thể trung bình D XRD so sánh với mẫu khối ở nhiệt độ 293 K. - Nhiệt độ Curie của các mẫu hạt nano so sánh với mẫu khối. - Giá trị mômen từ tự phát ở nhiệt độ 293 K của các mẫu CF800, CF900 tương ứng với kích thước tinh thể trung bình D XRD so sánh với mẫu khối ở nhiệt độ 293 K. - Nhiệt độ Curie. - Mômen từ phụ thuộc vào nhiệt độ của pherit spinen. - c) dạng N có nhiệt độ bù trừ (T K. - Mômen từ thuộc vào nhiệt độ của pherit spinen. - Đường cong từ trễ của các mẫu vật liệu nano CuFe 2 O 4 được ủ ở các nhiệt độ (T 1 ) 350°C, (T 2 ) 550°C, (T 3 ) 750°C và (T 4 ) 950°C trong 5 giờ. - Sự phụ thuộc của kích thước hạt vào nhiệt độ nung T S ( o C) (a) và sự phụ thuộc của nhiệt độ Curie T C vào nhiệt độ nung T S ( o C) (b) của hệ mẫu nano pherit đồng. - Phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu CuFe 2 O 4 theo các nhiệt độ ủ mẫu tương ứng là 600. - Sự thay đổi kích thước tinh thể và hằng số mạng các mẫu CuFe 2 O 4 theo các nhiệt độ ủ (T a. - Đường cong từ hóa của mẫu CF700 ở nhiệt độ thấp (a) và ở nhiệt độ cao (b. - Đường cong từ hóa của mẫu CF800 ở nhiệt độ thấp (a) và ở nhiệt độ cao (b. - Đường cong từ hóa của mẫu CF900 ở nhiệt độ thấp (a) và ở nhiệt độ cao (b. - Đường cong từ hóa của các mẫu ủ ở nhiệt độ khác nhau đo tại nhiệt độ 293 K và 88 K. - Sự phụ thuộc của nhiệt độ Curie vào nhiệt độ ủ (T a. - hưởng của kích thước hạt và phân bố cation tới mômen từ bão hòa và nhiệt độ Curie.. - của pherit phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức:. - Tương tác trao đổi quyết định giá trị nhiệt độ chuyển pha trật tự - mất trật tự từ (T C ) [1].. - c) dạng N có nhiệt độ bù trừ (T K ) [2].. - Mômen từ thuộc vào nhiệt độ của pherit spinen [24].. - Nhiệt độ Curie, mômen từ của một số pherit spinen tính theo mẫu Néel và số đo mômen từ bão hòa ở 0 K [2].. - Ở nhiệt độ phòng, các ion Cu 2+ ổn định hơn. - Ở nhiệt độ cao, ion Cu 2+ dễ chuyển thành Cu + theo phản ứng:. - Pherit đồng có hai dạng đối xứng, khi ở nhiệt độ cao (T >. - hằng số mạng là 8,380 Å, còn ở nhiệt độ thấp hơn (T <. - Đường cong mômen từ phụ thuộc vào nhiệt độ có dạng Q. - Pherit đồng có mômen từ khá thấp so với các pherit khác (hình 1.5), tuy nhiên nhiệt độ Curie tương đối nhỏ, chỉ lớn hơn pherit Mn (bảng 1.3). - Có mômen từ tự phát dưới nhiệt độ Curie. - Xuất hiện nhiệt độ Blocking T B <. - Ở nhiệt độ cao hơn T B hạt chuyển sang trạng thái siêu thuận từ. - Hiệu ứng bề mặt phụ thuộc vào kích thước của hạt nano. - Giá trị K eff thường tăng khi kích thước hạt giảm.. - Nhiệt độ khóa T B , năng lượng dị hướng E A , hằng số dị hướng từ hiệu dụng K eff và hằng số dị hướng từ bề mặt K S của mẫu nano CuFe 2 O 4 tương ứng với kích thước tinh thể trung bình tính theo nhiễu xạ tia X (d XRD ) [18].. - Kích thước trung bình của hạt d (nm). - Các kích thước tới hạn (D C ) phụ thuộc vào mômen từ tự phát (M S. - Đối với γ-Fe 2 O 3 , kích thước tới hạn là 30 nm ở nhiệt độ phòng, với MnFe 2 O 4 giá trị này là 50 nm [13]. - Theo lý thuyết sóng spin, sự phụ thuộc nhiệt độ của mômen từ tự phát của chất sắt từ hay pherit ở nhiệt độ thấp (T <. - Hình 2.4 là kết quả nghiên cứu của Alves và cộng sự [16] trên hệ hạt nano CuFe 2 O 4 ở nhiệt độ thấp, sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X và phổ Mössbauer.. - Do vậy, hằng số Bloch của các mẫu tăng khi nhiệt độ tăng thì mômen từ tự phát trong các hạt kích thước nhỏ sẽ giảm nhanh hơn so với vật. - Miền có kích thước D <. - (300 K) chỉ ra: ở nhiệt độ 5 K, lực kháng từ H C = 122 Oe, các hạt nano thể hiện tính pheri từ. - Với hạt có kích thước không đổi thì tại nhiệt độ khóa (T B ) năng lượng dị hướng từ bị thắng thế bởi năng lượng nhiệt (ΔE <. - Nghiên cứu về nhiệt độ khóa của hạt nano từ được thực hiện trên hai cách đo khác nhau:. - có thể nhận thấy lực kháng từ Hc của mẫu hạt nano bị giảm về 0 ở nhiệt độ T B . - Dựa vào phép đo mômen từ phụ thuộc nhiệt độ khi làm lạnh mẫu không có từ trường ZFC (zezo field cooled) và làm lạnh mẫu có từ trường FC (field cooled):. - đường biểu diễn giá trị của mômen từ theo nhiệt độ trong hai phép đo sẽ gặp nhau tại nhiệt độ T B (hình 2.9).. - Giá trị nhiệt độ Curie của hạt nano có thể giảm do hiệu ứng kích thước hữu hạn và ảnh hưởng của hiệu ứng bề mặt. - (2.12) với d là kích thước hạt, T c. - Các giá trị của mômen từ bão hòa và nhiệt độ Curie của mẫu nano CuFe 2 O 4 cũng được so sánh với mẫu khối tương ứng. - Nhóm nghiên cứu của Shin [21] đã chế tạo các mẫu hạt nano CuFe 2 O 4 với các muối clorua, KOH 5M và duy trì pH =10 ở nhiệt độ 353 K, các hạt thu được có kích thước trung bình 18,63 nm. - Kết quả thu được đã cho thấy rằng kích thước hạt, mômen từ bão hòa và lực kháng từ tăng khi tăng nhiệt độ ủ mẫu từ 600 đến 800 o C trong 5h. - Đường cong từ trễ của các mẫu vật liệu nano CuFe 2 O 4 được ủ ở các nhiệt độ (T 1 ) 350°C, (T 2 ) 550°C, (T 3 ) 750°C và (T 4 ) 950°C trong 5 giờ [9].. - Dễ dàng nhận ra trên hình 2.12, khi kích thước hạt giảm nhanh theo sự giảm nhiệt độ nung từ 1100 xuống 1000 o C thì giá trị T C cũng giảm theo đáng kể.. - Sự phụ thuộc của kích thước hạt vào nhiệt độ nung T S ( o C) (a) và sự phụ thuộc của nhiệt độ Curie T C vào nhiệt độ nung T S ( o C) (b) của hệ mẫu nano pherit đồng [41].. - Nhiệt độ khóa T B cũng giảm theo kích thước hạt. - Đây có thể là nguyên nhân làm tăng nhiệt độ Curie của các mẫu hạt nano so với mẫu khối.. - Quan sát trên hình 2.12 nhận thấy khi tăng nhiệt độ thiêu kết của mẫu từ 800 đến 900 o C thì kích thước hạt giảm đột ngột. - Phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu CuFe 2 O 4 theo các nhiệt độ ủ mẫu tương ứng là 600℃, 700℃, 800℃, 900℃.. - trúc lập phương bắt đầu từ nhiệt độ ủ 600 o C. - Các đỉnh mở rộng khi hạ nhiệt độ ủ cho thấy kích thước tinh thể giảm dần.. - Nhiệt độ ủ Ta ( o C). - Kích thước tinh thể theo XRD, D XRD (nm). - Kích thước hạt theo TEM, d(nm). - Sự thay đổi hằng số mạng, kích thước tinh thể và kích thước tinh thể theo nhiệt độ ủ được thể hiện trong đồ thị hình 4.2. - Đường cong từ hóa của mẫu CF600 ở nhiệt độ thấp (a) và nhiệt độ cao (b).. - Đường cong từ hóa của mẫu CF700 ở nhiệt độ thấp (a) và ở nhiệt độ cao (b).. - Đường cong từ hóa của mẫu CF800 ở nhiệt độ thấp (a) và ở nhiệt độ cao (b).. - Đường cong từ hóa của mẫu CF900 ở nhiệt độ thấp (a) và ở nhiệt độ cao (b).. - Đường cong từ hóa của các mẫu ủ ở nhiệt độ khác nhau đo tại nhiệt độ 293 K và 88 K.. - Giá trị mômen từ phụ thuộc vào từ trường ngoài của các mẫu với nhiệt độ ủ khác nhau đo tại 293 K và 88 K được thể hiện trên hình 4.8. - Ảnh hƣởng của kích thƣớc hạt tới mômen từ của hạt nano CuFe 2 O 4 Bảng 4.2 là các giá trị mômen từ tự phát M S của các mẫu hạt CF600, CF700 đo ở nhiệt độ 88 K và 293 K được đem so sánh với mẫu khối ở 293 K. - Nhận thấy giá trị mômen từ của hạt có kích thước cỡ nano mét nhỏ hơn mẫu khối khi đo ở cùng nhiệt độ phòng (293 K). - Giá trị mômen từ tự phát đo tại nhiệt độ 88 K và 293 K của các mẫu CF600, CF700 tương ứng với kích thước tinh thể trung bình D XRD so sánh với mẫu khối ở nhiệt độ 293 K.. - Các tác giả trong [44] ghi nhận hiện tượng tăng giá trị mômen từ tự phát rất nhanh theo sự tăng của kích thước tinh thể phụ thuộc vào nhiệt độ ủ mẫu là kết quả của hiệu ứng lõi vỏ.. - Mômen từ tự phát phụ thuộc nhiệt độ, nhiệt độ Curie.. - Từ các đường M S (T) này ta có thể xác định được giá trị gần đúng của nhiệt độ chuyển pha từ trạng thái pheri từ sang trạng thái thuận từ (T C ) (dựa trên sự giảm mạnh của mômen từ về giá trị gần 0) bằng cách lấy giao điểm của tiếp tuyến có độ dốc lớn nhất của đường cong M S (T) ở vùng nhiệt độ cao với trục hoành. - Nhiệt độ Curie của các mẫu hạt nano so sánh với mẫu khối.. - Kích thước tinh thể trung bình D XRD. - T C tăng khi tăng nhiệt độ ủ mẫu. - Các nghiên cứu trước đây [28,44] cho thấy nhiệt độ T C được quyết định bởi sự phân bố cation và kích thước hữu hạn. - Ở nhiệt độ ủ thấp kích thước hạt rất nhỏ và các liên kết từ sẽ yếu vì phạm vi tương tác từ bị rút ngắn. - Khi tăng nhiệt độ ủ hay kích thước hạt thì các liên kết từ sẽ trở nên mạnh hơn.. - Tuy nhiên, kết quả trên bảng 4.4 cho thấy rằng với các mẫu CF800 và CF900 đã chế tạo được đo tại nhiệt độ phòng (293 K), giá trị mômen từ và nhiệt độ. - Nhiệt độ Curie.. - Giá trị mômen từ tự phát ở nhiệt độ 0 K, M S (0 K) được tính toán cho các mẫu bằng cách ngoại suy theo hàm Bloch (2.6): M T. - Bên cạnh đó, sự tăng của mômen từ tự phát ở nhiệt độ ủ cao hơn được giải thích bởi sự phân bố lại các cation trong các phân mạng A và B.. - Tìm hiểu về tính chất từ cho thấy sự ảnh hưởng mạnh của hiệu ứng giảm kích thước và sự phân bố cation tới mômen từ và nhiệt độ Curie, theo đó:. - Mômen từ tự phát và nhiệt độ Curie giảm khi kích thước hạt giảm.. - Sự thay đổi phân bố cation và hiệu ứng kích thước hữu hạn là những nguyên nhân chính gây nên sự thay đổi của momen từ tự phát và nhiệt độ Curie.