Chê ́ tạo, nghiên cứu tính chất từ và đốt nóng cảm ứng từ của hệ hạt ferit spinel Mn 1-x ZnxFe2O4 có kích thước nano mét

- Chế ta ̣o, nghiên cứu tính chất từ và đốt nóng cảm ứng từ của hệ hạt ferit spinel Mn1-x.
- ZnxFe2O4 có kích thước nano mét.
- Trường Đại học Công nghệ.
- Luận văn Thạc sĩ ngành: Vật liệu và linh kiện Nanô (Chuyên ngành đào tạo thí điểm).
- Vật liệu nanô.
- Vật liệu ferit spinel.
- Vật liệu cấu trúc spinel có công thức chung AB 2 O 4 (vị trí A là các kim loại hóa trị 2.
- Trong tự nhiên vật liệu này tồn tại dưới rất nhiều dạng như đá quý MgAl 2 O 4 hay các khoáng vật như: ceylonit (Mg, Fe) Al 2 O 4 .
- Các ferit có cấu trúc spinel có công thức chung (MFe 2 O 4.
- cũng được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu trên cả hai khía cạnh cơ bản và ứng dụng..
- Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ nano, các vật liệu nano ferit spinel cũng là một trong những đối tượng được quan tâm nghiên cứu bởi những tính chất cơ, lý, hóa...
- khác biệt chỉ xuất hiện trong dải kích thước này và mở ra khả năng ứng dụng mới trong nhiều lĩnh vực như điện tử học, năng lượng, ysinh, môi trường….
- Hai cách tiếp cận chủ yếu để tạo ra vật liệu nano ferit spinel: (i) từ trên xuống (top- down), từ vật liệu có kích thước lớn cỡ micro mét tạo ra các hạt có kích thước nano mét bằng cách sử dụng các kỹ thuật như: quang khắc, ăn mòn, nghiền cơ năng lượng cao…(ii) Cách thứ hai là tiếp cận từ dưới lên (bottom-up), chủ yếu sử dụng phương pháp hóa học để kết hợp các nguyên tử hoặc phân tử lại với nhau nhằm thu được vật liệu cấu trúc nano..
- Trong y sinh, vật liệu nano ferit spinel cũng được chú ý trong nhiều ứng dụng: dẫn thuốc, nhiệt từ trị, tăng độ tương phản ảnh cộng hưởng từ, phân tách các phần tử sinh học .
- Trong số đó phải kể đến vật liệu nano Fe 3 O 4 bởi chúng có thể được điều chế một cách dễ dàng với lượng lớn bằng phương pháp đồng kết tủa, thủy nhiệt…và các hạt Fe 3 O 4 cũng được xem là không gây độc với cơ thể..
- Trên thế giới, các nghiên cứu về vật liệu nano ferit spinel diễn ra rất sôi động tạp trung vào các tính chất vật lý cơ bản có liên quan mật thiết với các ứng dụng, đặc biệt là các tính chất điện và từ.
- Ngoài ra, tương tác từ giữa các hạt nano cũng đã được nghiên cứu bước đầu [13]..
- Ở Việt Nam, nghiên cứu vật liệu ferit spinel với kích thước nano đã được quan tâm ở một số cơ sở : Viện Khoa học vật liệu, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội, Viện Đào tạo quốc tế về khoa học vật liệu – ITIMS.
- Tại ITIMS tác giả Nguyễn Thị Lan đã tổng hợp hệ hạt nano ferit spinel Mn 1-x Zn x Fe 2 O 4 (x bằng phương pháp đồng kết tủa và sol-gel.
- nghiên cứu chủ yếu tập trung vào: cấu trúc tinh thể, kích thước hạt, lực kháng từ và từ độ phụ thuộc vào nồng độ pha tạp.
- Đồng thời, từ độ phụ thuộc vào nhiệt độ tuân theo hàm Bloch cũng như các tính toán mô hình lõi - vỏ nhằm xác định ảnh hưởng của lớp vỏ phi từ đến tính chất từ của của hệ hạt nano cũng đã được đề cập… [6].
- Tại Viện Khoa học vật liệu, tác giả Nguyễn Anh Tuấn đã tổng hợp hệ hạt nano ferit spinel bằng phương pháp đồng kết tủa.
- Cấu trúc pha, hình dạng và tính chất từ đã được bàn luận.
- Ngoài ra, các nghiên cứu hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ (MIH) trên hệ hạt spinel kích thước nano mét cũng đã thu được một số kết quả ban đầu [3].
- Tuy nhiên, công nghệ để tổng hợp được hệ hạt nano ferit spinel có phẩm chất tốt như từ độ bão hòa cao, lực kháng từ thấp và mối quan hệ giữa kích thước hạt tới các đặc trưng đốt nóng cảm ứng từ cho loại vật liệu này cho đến nay vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu, đặc biệt là sự thay đổi của lực kháng từ theo nhiệt độ, trạng thái động học của hệ hạt nano và các cơ chế MIH.
- Vì vậy, chúng tôi lựa chọn vấn đề nghiên cứu cho luận văn Thạc sĩ: Chế ta ̣o, nghiên cứu tính ch ất từ và đốt nóng cảm ứng từ của hệ hạt ferit spinel Mn 1-x Zn x Fe 2 O 4 có kích thước nano mét..
- Mục tiêu của luận văn:.
- (i) Tìm kiếm các thông số công nghệ tối ưu để tổng hợp vật liệu Mn 1-x Zn x Fe 2 O 4 (0,0 ≤ x≤.
- 0,7) có kích thước nano.
- Đồng thời cũng nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ ion Zn 2+.
- thay thế cho ion Mn 2+ trong cấu trúc ferit spinel đến cấu trúc, kích thước và tính chất từ của vật liệu..
- (iv) Khảo sát một số đặc trưng đốt nóng cảm ứng từ cho mẫu Mn 0,3 Zn 0,7 Fe 2 O 4 .
- Phương pháp nghiên cứu:.
- Luận văn được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm.
- Các mẫu sử dụng trong luận văn đều là mẫu đơn pha tinh thể được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Cấu trúc tinh thể, hình thái học của mẫu được kiểm tra bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM).
- Các phép đo đặc trưng tính chất từ và đốt nóng cảm ứng từ được tiến hành trên hệ từ kế mẫu rung VSM, hệ đo các tính chất vật lý PPMS và hệ đốt nóng cảm ứng từ hiện có tại Viện Khoa học vật liệu..
- Nội dung của luận văn bao gồm:.
- Sơ lược về vật liệu ferit spinel (MFe 2 O 4.
- tổng quan về tính chất vật lý cơ bản của hạt nano từ, các cơ chế đốt nóng cảm ứng từ.
- Các kỹ thuật thực nghiệm, các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của điều kiện tổng hợp đến cấu trúc, kích thước hạt, tính chất từ của vật liệu Mn 1-x Zn-.
- Từ các số liệu thực nghiệm thu được, chúng tôi phân tích và áp dụng các tính toán, khớp hàm nhằm đánh giá tính chất từ và các đặc trưng đốt nóng cảm ứng từ của vật liệu thu được..
- Đào Nguyên Hoài Nam (2001), Các tính chất thủy tinh từ trong một số vật liệu perovskite ABO 3 , Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu, Viện Khoa học vật liệu, Hà Nội..
- Đỗ Hùng Mạnh (2011), Nghiên cứu tính chất điện và từ của vật liệu perovskite ABO 3.
- kích thước nanômét (A = La, Sr, Ca và B = Mn) tổng hợp bằng phương pháp nghiền phản ứng, Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu, Viện Khoa học vật liệu, Hà Nội.
- Nguyễn Anh Tuấn (2008), Hiệu ứng đốt từ trong các hạt từ kích thước nanomet, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Công nghệ -Đại học Quốc gia Hà Nội.
- Nguyễn Hữu Đức (2008), Vật liệu từ cấu trúc nano và điện tử spin, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, pp.
- Nguyễn Phú Thùy (2003), Vật lý các hiện tượng từ, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, pp.
- Nguyễn Thị Lan (2011), Nghiên cứu chế tạo và các tính chất vật liệu nano ferite spinel, Luận án tiến sỹ, ITIMS, pp.
- Phan Văn Tường (2004), Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, pp.
- Vật liệu vô cơ, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, pp.
- A López-Quintela M., E Hueso L., Rivas J., and Rivadulla F (2003), Intergranular magnetoresistnce in nanomanganites, Nanotechnology, 14, pp.
- Arshak K.I., Ajina A., and Egan D (2001), Development of screen-printed polymer thick film planner transformer using Mn–Zn ferrite as core material, Microelectronics Journal, 32, pp.
- Arulmurugan R., Vaidyanathan G., Sendhilnathan S., and Jeyadevan B (2006), Mn–Zn ferrite nanoparticles for ferrofluid preparation: Study on thermal–magnetic properties, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 298, pp.
- Aslibeiki B., Kameli P., Salamati H., Eshraghi M., and Tahmasebi T (2010), Superspin glass state in MnFe 2 O 4 nanoparticles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 322, pp.
- Babincova M., Leszczynska D., Sourivong P., Cicmanec P., and Babinec P (2001), Superparamagnetic gel as a novel material for electromagnetically induced hyperthermia, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 225, pp.
- Balcells L.I., Fontcuberta J., Martínez B., and Obradors X (1998), Magnetic surface effects and low - temperature magnetoresistance in manganese perovskites, Journal of Physics: Condensed Matter, 10, pp.
- Battabyal Manjusha., and Dey T.K (2005), Electrical conductivity in La 1−x Ag x MnO 3 pellets between 10 and 350K, Physica B: Condensed Matter, 367, pp.
- Brabers V.A.M (1995), Progress in spinel ferrite research, in Handbook of Magnetic Materials, Elsevier, New York, NY, USA.
- Chen D.G., Tang X.G., Wu J.B., Zhang W., Liu Q.X., Jiang Y.P ( 2011), Effect of grain size on the magnetic properties of superparamagnetic Ni 0.5 Zn 0.5 Fe 2 O 4 nanoparticles by co-precipitation proces, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 323, pp.
- Chen J.P., Sorensen C.M., Klabunde K.J., and Hadjipanayis G.C (1994), Magnetic properties of nanophase cobalt particles synthesized in inversed micelles, Journal of Applied Physics, 76, pp.
- Christy Riann Vestal (2004), Magnetic Coupling and Superparamagnetic Properties Of Spinel ferrite nanoparticles, Doctor thesis, Georgia Institite Technology..
- Dormann J.L., Fiorani D., and Tronc E (1999), On the models for interparticle interactions in nanoparticle assemblies: comparison with experimental results, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 202, pp.
- Feng W.J., Li D., Ren W.J., Li Y.B., Li W.F., Li J., Zhang Y.Q., and Zhang Z.
- Gilchrist R.K., Medal R., Shorey W.D., Hanselman R.C., Parrot J.C., and Talor C.B (1957), Sellective inductive heating of lymph nodes, Ann.
- Gul E.I.H., and Maqsood A (2008), Structural, magnetic and electrical properties of cobalt ferrites prepared by the sol–gel route, Journal of Alloys and Compounds, 465, pp..
- Hergt R., Andra W., d'Ambly C.G., Hilger I, Kaiser W.A., Richter U., and Schmidt H.G (1998), Physical limits of hyperthermia usingmagnetite fine particles, IEEE Trans.
- Hergt R., Dutz S., Muller R., and Zeisberger M (2006), Magnetic particle hyperthermia:.
- nanoparticle magnetism and materials development for cancer therapy, J.
- Hergt R., Hiergeist R., Zeisberger M., Glöckl G., Weitschies W., Ramirez L.P., Hilger I., and Kaiser W.
- A (2004), Enhancement of AC-losses of magnetic nanoparticles for heating applications, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 280, pp.
- Hiergeist R., Andrä W., Buske N., Hergt R., Hilger I., Richter U., and Kaiser W (1999), Application of magnetite ferrofluids for hyperthermia, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 201, pp.
- Hua Li., Hua-zhong Wu., Guo-xian Xiao (2010), Effects of synthetic conditions on particle size and magnetic properties of NiFe 2 O 4 , Powder Technology 198, pp.
- Jae Gwang., Lee Jung., Hoon Kim and Kwang Pyo Chae (2006), Crystallographic and Magnetic Properties of Zn-Mn Ferrite, Journal of the Korean Physical Society, 49, pp..
- Jun Wang., Chuan Zeng., Zhenmeng Peng., Qianwang Chen (2004), Synthesis and magnetic properties of Zn 1-x Mn x Fe 2 O 4 nanoparticles, Physica B 349, pp.
- Lu Xiao., Tao Zhou., Jia Meng (2009), Hydrothermal synthesis of Mn–Zn ferrites from spent alkaline Zn–Mn batteries, Particuology 7, pp.
- Nam D.N.H., Jonason K., Nordblad P., Khiem N.V., and Phuc N.
- Nikam D.S., Jadhav S.V., Khot V.M., Phadatar M.R., Pawar S.H (2014), Study of AC magnetic heating characteristics of Co0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles for magnetic hyperthermia therapy, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 349, pp.
- Parekh K., and Upadhyay R.
- V (2010), Magnetic field induced enhancement in thermal conductivity of magnetite nanofluid, Journal of Applied Physics .
- Pollert E., Knizek K., Marysko M., Kaspar P., Vasseur S., and Duguet E (2007), New TC- tuned magnetic nanoparticles for self-controlled hyperthermia, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 216, pp.
- Rath C., Sahu K.K., Anand S., Date S.K., Mishra N.C., Das R.P ( 1999), Preparation and characterization of nanosize Mn-Zn ferrite, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 202, pp.
- Sharifi Ibrahim., Shokrollahi H., Doroodmand Mohammad Mahdi and Safi R (2012), Magnetic and structural studies on CoFe 2 O 4 nanoparticles synthesized by co- precipitation, normal micelles and reverse micelles methods, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 324, pp.
- Structural and magnetic properties, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 321, pp.
- Wang Jun., Zeng Chuan., Peng Zhenmeng., and Chen Qianwang (2004), Synthesis and magnetic properties of Zn 1-x Mn x Fe 2 O 4 nanoparticles, Physical B 349, pp.
- Xavier Batlle., Labarta Amílcar (2002), Finite-size effects in fine particles: magnetic and transport properties, Journal of Physics D Applied Physics, 35, pp.
- Xiao Lu., Zhou Tao., Meng Jia (2009), Hydrothermal synthesis of Mn–Zn ferrites from spent alkaline Zn–Mn batteries, Particuology, 7, pp.
- S., and Wang Y.J (1998), Magnetic properties of nanosized MnFe 2 O 4 particles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 183, pp.
- Zheng Z.G., Zhong X.C., Zhang Y.H., Yu H.Y., and Zeng D.C (2008), Synthesis, structure and magnetic properties of nanocrystalline Zn 1-x Mn x Fe 2 O 4 prepared by ball milling, Journal of Alloys and Compounds, 466, pp.
- Zuo Xu., Barbiellini Bernardo., and Vittoria Carmine (2004), Calculation of exchange constants in manganese ferrite (MnFe 2 O 4.
- Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 272–276, Part 1, pp.
- Phạm Hồng Nam, Trần Đại Lâm, Nguyễn Xuân Phúc, Đỗ Hùng Mạnh,“Ảnh hưởng của nồng độ Zn tới tính chất từ và đặc trưng đốt nóng cảm ứng từ của hệ hạt nano Mn 1-.
- Phuc, “The magnetic and specific absorption rate studies of Mn 0.3 Zn 0.7 Fe 2 O 4 nanoparticles”, revised manuscript had sent to journal Sensors and Actuators A: Physical, 7- 2014.