ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
--------o0o--------
LÊ VIỆT CƯỜNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ
NỀN Fe CÓ CẤU TRÚC MICRO-NANO
ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
CHUYÊN NGÀNH VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO
Hà Nội - 2017
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
--------o0o--------
LÊ VIỆT CƯỜNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ
NỀN Fe CÓ CẤU TRÚC MICRO-NANO
ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH
Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
CHUYÊN NGÀNH VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. Phạm Đức Thắng
Hà Nội - 2017
LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. TS. Phạm Đức Thắng đã trực tiếp
hướng dẫn, giúp đỡ tận tình và kịp thời để tôi thực hiện luận án này. Tôi cũng xin trân
trọng cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Thế Hiện đã nhiệt tình nhận lời hướng dẫn tôi thực
hiện luận án trong thời gian đầu.
Lời cảm ơn chân thành tôi muốn tới GS. Nora Dempsey, Viện Néel, Cộng hòa
Pháp. Giáo sư đã giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian tôi làm việc tại thành phố
Grenoble, tạo cơ sở quan trọng để tôi thực hiện các nghiên cứu. Một số kết quả của
luận án được thực hiện tại Viện Néel, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các đồng
nghiệp ở đây về những hỗ trợ quý báu.
Tôi muốn gửi những lời cảm ơn chân thành tới PGS. TS. Hoàng Nam Nhật và
các thầy cô, đồng nghiệp ở Khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ nano và Phòng thí
nghiệm trọng điểm Công nghệ micro và nano. Họ đã dành nhiều thời gian để chia sẻ
và trao đổi công việc với tôi. Tôi sẽ nhớ mãi những buổi thảo luận hết sức chân tình,
cởi mở và tích cực trong công việc lẫn cuộc sống hàng ngày của mọi người.
Cảm ơn TS. Bùi Đình Tú và TS. Đặng Đình Long đã dành thời gian lắng nghe,
chia sẻ với tôi những khó khăn trong công việc và cuộc sống, giúp tôi hiểu rõ hơn về
bản thân mình, có những định hướng tốt trong công việc và cuộc sống.
Cảm ơn các anh, chị, em nghiên cứu sinh, các bạn học viên cao học và các em
sinh viên đã đồng hành cùng tôi trong suốt quá trình làm việc. Sự hỗ trợ, chia sẻ, giúp
đỡ nhiệt tình của mọi người đã góp một phần không nhỏ vào luận án này.
Luận án được hoàn thành với sự hỗ trợ một phần trong đề tài mã số 103.02-
2015.80 của Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia.
Lê Việt Cường
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án này do
tôi thực hiện. Kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, các tài liệu tham khảo
được trích dẫn đầy đủ.
Tác giả
Lê Việt Cường
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 5
1.1. Từ tính và các vật liệu từ ...................................................................................... 5
1.1.1. Một số đại lượng từ cơ bản....................................................................... 6
1.1.2. Phân loại vật liệu từ .................................................................................. 7
1.1.3. Vật liệu từ cứng và vật liệu từ mềm ......................................................... 9
1.1.4. Dị hướng từ ............................................................................................ 13
1.1.5. Hạt từ kích thước micro và nano mét ..................................................... 14
1.1.6. Tính chất từ của các phần tử sinh học .................................................... 15
1.2. Kỹ thuật điều khiển các đối tượng kích thước micro và nano ........................... 20
1.2.1. Nguồn từ trường ..................................................................................... 25
1.2.2. Điều khiển các vi đối tượng bằng lực từ: bắt giữ ................................... 27
1.2.3. Điều khiển các vi đối tượng bằng lực từ: dẫn đường ............................. 32
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ..................................... 39
2.1. Phương pháp phún xạ ......................................................................................... 39
2.2. Các phương pháp chế tạo cấu trúc từ ................................................................. 40
2.2.1. Phương pháp phún xạ kết hợp kỹ thuật quang khắc .............................. 40
2.2.2. Phương pháp phún xạ trên đế đã được tạo hình ..................................... 42
2.2.3. Phương pháp in từ .................................................................................. 43
2.2.4. Phương pháp in phun .............................................................................. 44
2.3. Các phương pháp khảo sát các tính chất đặc trưng ............................................ 47
2.3.1. Nhiễu xạ tia X ......................................................................................... 47
2.3.2. Hiển thị cấu trúc từ ................................................................................. 48
2.3.3. Kính hiển vi lực nguyên tử ..................................................................... 50
2.3.4. Kính hiển vi điện tử quét ........................................................................ 51
2.3.5. Từ kế mẫu rung ...................................................................................... 52