intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo dây nano CoNiP

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:54

Thêm vào BST
Báo xấu
23
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm tìm hiểu về phương pháp lắng đọng điện hóa và một số tính chất của dây nano từ tính, những thí nghiệm ban đầu về việc chế tạo dây CoNiP có kích thước nano đã được tiến hành. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo dây nano CoNiP

  1. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN THỊ THU NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO CoNiP LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Hà Nội - Năm 2014 1
  2. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN THỊ THU NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO CoNiP Chuyên ngành: Vật lí Nhiệt Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ TUẤN TÚ Hà Nội - Năm 2014 2
  3. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu Lêi c¶m ¬n! Đƣợc sự giúp đỡ, chỉ bảo ân tình của thầy hƣớng dẫn TS Lê Tuấn Tú trong suốt quá trình tìm đọc tài liệu, thiết lập đề cƣơng, cũng nhƣ phƣơng pháp nghiên cứu, đến nay bản luận văn của em đã hoàn thành, cho phép em đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy Lê Tuấn Tú (Bộ môn Vật lý Nhiệt), ngƣời đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm việc. Có đƣợc luận văn này cũng là nhờ sự dạy bảo, giúp đỡ, động viên về mọi mặt của các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Vật lý Nhiệt trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội cũng nhƣ Ban giám hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa và Phòng Sau Đại học của nhà trƣờng. Bởi vậy, cũng trong dịp này, cho phép em đƣợc ghi nhận và mang ơn các thầy cô giáo, các Phòng, Ban trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình đào tạo. Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi tới Sở Giáo dục & Đào tạo Hƣng Yên, Ban giám hiệu trƣờng THPT Trần Quang Khải, các thầy giáo, cô giáo tổ Lý - Hóa cùng Hội đồng sƣ phạm nhà trƣờng và những ngƣời thân trong gia đình, những bạn bè đồng nghiệp gần xa lòng biết ơn vô hạn vì đã động viên, giúp đỡ và thắp lên ngọn lửa nhiệt tình để em có thể đạt đƣợc kết quả nhƣ ngày hôm nay. Hà Nội, ngày 06 tháng 01 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu 3
  4. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ................................................................... Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN ................................... Error! Bookmark not defined. 1.1. Giới thiệu về dây nano. ................................... Error! Bookmark not defined. 1.1.1. Các dây nano tạo mảng và phân tán. ........ Error! Bookmark not defined. 1.1.2. Các dây nano một đoạn, nhiều đoạn và nhiều lớp.. Error! Bookmark not defined. 1.2. Tầm quan trọng của dây nano từ tính. ............ Error! Bookmark not defined. 1.2.1. Một số ứng dụng của dây nano từ tính. .... Error! Bookmark not defined. 1.2.2. Tính chất từ của dây nano từ tính. ............ Error! Bookmark not defined. 1.3. Giới thiệu về vật liệu từ cứng CoNiP ............. Error! Bookmark not defined. 1.4. Phƣơng pháp lắng đọng điện hóa. .................. Error! Bookmark not defined. 1.4.1. Tế bào điện hóa. ....................................... Error! Bookmark not defined. 1.4.2. Quá trình lắng đọng ................................. Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 2 - CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ...... Error! Bookmark not defined. 2.1. Phƣơng pháp lắng đọng điện hóa. .................. Error! Bookmark not defined. 2.2. Phƣơng pháp Vol-Ampe vòng (CV). .............. Error! Bookmark not defined. 2.3. Hiển vi điện tử quét (SEM). ........................... Error! Bookmark not defined. 2.4. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD). ............. Error! Bookmark not defined. 2.5. Phổ tán sắc năng lƣợng tia X (Energy dispersive spectroscopy – EDS hay EDX ). .................................................................... Error! Bookmark not defined. 2.6. Thiết bị từ kế mẫu rung (VSM). ..................... Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........... Error! Bookmark not defined. 3.1. Kết quả đo Vol-Ampe vòng (CV). ................. Error! Bookmark not defined. 3.2. Kết quả đo hình thái học bề mặt của khuôn polycarbonate (PC) ........... Error! Bookmark not defined. 3.3. Kết quả hiển vi điện tử quét của mẫu. ............................................................35 3.4. Kết quả phân tích thành phần (EDS). ............. Error! Bookmark not defined. 4
  5. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 3.5. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X. ................... Error! Bookmark not defined. 3.6. Kết quả đo tính chất từ của dây. ..................... Error! Bookmark not defined. KẾT LUẬN ...............................................................................................................44 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................45 5
  6. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: (a) Dây nano Ni đƣợc tạo mảng có đƣờng kính 200nm; (b) Dây nano Co bị phân tán có đƣờng kính khoảng 70nm. ...................................................................4 Hình 1.2: (a) Dây nano Ni một đoạn (b) Dây nano Ni-Au hai đoạn (c) Dây nano nhiều lớp Co - Cu. ..................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 1.3: Sơ đồ phân tách các protein His đã đƣợc đánh dấu từ các protein chƣa đƣợc đánh dấu (a) và (b) phân tách các kháng thể poly–His từ các kháng thể khác. ................................................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 1.4: (a) Sự tƣơng tự giữa một mã vạch tiêu chuẩn và một đoạn dây nano kim loại đƣợc mã hóa. (b) Sơ đồ xét nghiệm miễn dịch tầng trung gian đƣợc thực hiện trên một dây nano. ..................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 1.5: Chức năng hóa của các dây nano Au - Ni. Error! Bookmark not defined. Hình 1.6: (a) Mũi MFM sử dụng dây nano Co 30nm tự lắp ráp và (b) Các đômen từ trên các mẫu micro NiFe (các mặt bên 400nm và 600nm) đƣợc phát hiện bằng cách sử dụng mũi dây Co (a). ..............................................................................................9 Hình 1.7: Hình ảnh (a) quang học, (b)SEM của dây nano nhiều đoạn Ag/ Au có đƣờng kính khoảng 550 nm Au và các đoạn Ag dài 60, 110, 170, 240nm (từ dƣới lên trên) ..................................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 1.8: (a) Ghi từ song song; (b) Ghi từ vuông góc. ........... Error! Bookmark not defined. Hình1.9: Những chu trình từ trễ của một mảng dây nano Ni . Error! Bookmark not defined. Mr Hình1.10: Sự biến đổi của lực kháng từ và tỉ số vuông góc vào độ pH ..... Error! Ms Bookmark not defined. Hình1.11: a. Tế bào điện hóa điển hình b. Điện cực đƣợc cô lập .. Error! Bookmark not defined. Hình1.12: Điện cực làm việc .................................... Error! Bookmark not defined. Hình1.13: Điện cực chuẩn khan ................................ Error! Bookmark not defined. 6
  7. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu Hình 2.1: Mô tả quá trình lắng đọng điện hóa. ......... Error! Bookmark not defined. Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm lắng đọng điện hóa chế tạo dây nano. ......... Error! Bookmark not defined. Hình 2.3: Mô hình tổng quan của thí nghiệm CV. .... Error! Bookmark not defined. Hình 2.4(a): Kính hiển vi điện tử quét ...................... Error! Bookmark not defined. Hình 2.4(b): Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét. ... Error! Bookmark not defined. Hình 2.5: Hiện tƣợng nhiễu xạ trên tinh thể ............. Error! Bookmark not defined. Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo của hệ đo nhiễu xạ tia X. .... Error! Bookmark not defined. Hình 2.7: Hệ đo nhiễu xạ tia X (XRD) ..................... Error! Bookmark not defined. Hình 2.8: Khi chùm điện tử tới (1) đập vào mẫu (2), từ mặt mẫu phát ra các điện tử tán xạ ngƣợc (3), điện tử thứ cấp (4) và bức xạ tia X (5). ..... Error! Bookmark not defined. Hình 2.9:(a) Thiết bị VSM DMS Model 880 ............ Error! Bookmark not defined. Hình 2.9:(b) Mô hình từ kế mẫu rung. ...................... Error! Bookmark not defined. Hình 3.1: Kết quả đo CV của dung dịch CoNi và CoNiP ....... Error! Bookmark not defined. Hình 3.2: Kết quả đo CV của dung dịch CoNiP với các giá trị pH khác nhau. Error! Bookmark not defined. Hình 3.3: Ảnh SEM của khuôn PC với kích thƣớc lỗ 100nm Error! Bookmark not defined. Hình 3.4: Ảnh SEM của dây nano CoNiP đƣợc lắng đọng ở pH = 5,5 trong thời gian 20 phút. ...................................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 3.5: Ảnh EDS của dây nano CoNiP. ...............................................................36 Hình 3.6: Ảnh EDS của đế thủy tinh. ...................... Error! Bookmark not defined. Hình 3.7: Sự phụ thuộc của thành phần Co, Ni và P vào độ pH ...............................37 Hình 3.8: Giản đồ nhiễu xạ tia X .............................. Error! Bookmark not defined. Hình 3.9: Kết quả đo VSM với từ trƣờng đặt song song với dây (■) và vuông góc ở dây (●) với các giá trị pH khác nhau. ........................ Error! Bookmark not defined. Hình 3.10: Sự phụ thuộc của lực kháng từ vào độ pH ............ Error! Bookmark not defined. Hình 3.11: Tỉ số Mr/Ms của các đƣờng cong từ trễ có từ trƣờng song song với trục của dây....................................................................... Error! Bookmark not defined. 7
  8. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu MỞ ĐẦU Năm 1959 giáo sƣ Richard Feynman (viện kĩ thuật Massatchusets - MIT) đề ra một thuyết táo bạo: “Thay vì phân chia nhỏ vật chất, tại sao chúng ta không đi từ cái vô cùng nhỏ?”. Mƣời năm sau, sinh viên Eric Drexler đƣa ra thuật ngữ Nanotechnologie. Năm 1985, hai nhà nghiên cứu Gerd Bining (Đức) và Heinrich Rohrer (Thụy Sĩ) tạo ra kính hiển vi có khả năng nhìn những vật chất chỉ nhỏ bằng 1/25 kích thƣớc phân tử. Một năm sau, họ đoạt giải Nobel. Năm 1990, một nhà nghiên cứu của hãng IBM Don Eigler mới đạt đƣợc những thành công từ kỹ thuật nano là vẽ lại đƣợc biểu tƣợng của nhiều công ty bằng những dạng vật chất siêu nhỏ. Từ đó, nano xem nhƣ đƣợc công chúng biết đến. Trong tiếng Hy Lạp, “nano” nghĩa là “nhỏ xíu” và đƣờng kính một sợi tóc ngƣời cũng lớn hơn 80.000 lần so với một nano. Theo nguyên tắc chung, công nghệ nano nằm trong vùng vật chất từ 0,1 – 100 nm (1nm=1 phần triệu mm). Những tính chất của vật chất trong lĩnh vực này còn có thể đƣợc quan sát và khảo sát ở quy mô vĩ mô hoặc vi mô và đƣợc ứng dụng để phát triển các nguyên liệu, dụng cụ với những chức năng và tính năng mới. Cho đến nay, nhiều ứng dụng của công nghệ nano đã đƣợc tiến hành trong nhiều lĩnh vực ít ai ngờ, những ý tƣởng mới và lạ nhất đang hình thành ở khắp các công ty lớn, các viện nghiên cứu trên thế giới. Chẳng hạn, những phân tử polyme 8
  9. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu siêu nhỏ và siêu bền, đƣợc dùng để chế tạo ván trƣợt tuyết, giúp trƣợt dễ hơn. Quần áo của các vận động viên hay nhà thám hiểm cũng đƣợc dệt từ các loại sợi nano siêu kín và siêu mỏng, chống chọi tốt với cái lạnh khắc nghiệt của vùng cực hay đỉnh Everest. Một quả bóng tennis đƣợc chế tạo từ kỹ thuật nano sẽ có sức chịu đựng gấp đôi so với bóng hiện nay. Hãng IBM đang tạo ra những phân tử nano có hai tính chất: vừa là kim loại vừa mang tính bán dẫn. Những phân tử này sẽ tạo ra những thế hệ máy tính cực khoẻ và bền. Các sản phẩm của công nghệ nano đã và đang đƣợc ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực nhƣ công nghiệp hóa học, nông nghiệp, điện tử và môi trƣờng... Hiện nay, công nghệ nano là một trong những mối quan tâm hàng đầu của chính phủ các nƣớc. Việt Nam cũng đã và đang nghiên cứu, chế tạo các vật liệu có cấu trúc nano nhằm hƣớng tới các ứng dụng của nó. Một số trung tâm mạnh trong nƣớc đang triển khai nghiên cứu về vật liệu có cấu trúc nano nhƣ Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, Viện Khoa học vật liệu, Đại học Bách Khoa Hà Nội… Tại bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp thuộc trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, nhóm nghiên cứu chế tạo dây có kích thƣớc nano cũng đã đƣợc hình thành và đang tiến hành các chƣơng trình nghiên cứu, trong đó nội dung chủ yếu là chế tạo các dây nano từ tính bằng phƣơng pháp lắng đọng điện hoá. Phƣơng pháp lắng đọng điện hoá có những ƣu việt hơn các phƣơng pháp khác ở chỗ không đòi hỏi thiết bị đắt tiền, nhiệt độ cao, hoặc chân không cao. Chế tạo các dây nano có tốc độ phát triển nhanh, phƣơng pháp này cũng không tốn thời gian. Để tìm hiểu về phƣơng pháp lắng đọng điện hóa và một số tính chất của dây nano từ tính, những thí nghiệm ban đầu về việc chế tạo dây CoNiP có kích thứớc nano đã đƣợc tiến hành. Chính vì vậy nhiệm vụ của luận văn này là: “Nghiên cứu chế tạo dây nano CoNiP”. Nội dung của luận văn đƣợc trình bày nhƣ sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm. Chương 3: Kết quả và thảo luận. 9
  10. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 10
  11. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về dây nano. Sự kết hợp giữa sinh vật học và vật lý học đã tác động đến nhiều lĩnh vực của khoa học và kỹ thuật ở quy mô micro và nano. Trong số những lĩnh vực đó thì từ y sinh là một lĩnh vực cực kì thú vị và đầy hứa hẹn. Ví dụ, các hạt nano từ đã đƣợc dùng để chọn lọc đầu dò và thao tác các hệ thống sinh học. Đây là lĩnh vực phát triển nhanh chóng, đã có một loạt ứng dụng đã đƣợc phát triển, nhƣ phân tách tế bào, cảm biến sinh học, nghiên cứu chức năng tế bào, cũng nhƣ một loạt các ứng dụng y học và trị liệu tiềm năng. Hầu hết các hạt từ tính sử dụng có dạng hình cầu, thƣờng bao gồm lõi từ và vỏ, nó cho phép chức năng hoá các phối tử độc hại về sinh học để thực hiện các mục đích y sinh mong muốn. Các ứng dụng của các hạt từ tính đang trở nên phổ biến hơn trong các nghiên cứu y học và công nghệ sinh học, các nghiên cứu này sẽ thuận lợi nếu các hạt từ tính có thể thực hiện nhiều chức năng. Để sử dụng các hạt nano từ tính trong các thiết bị và các linh kiện, chúng ta cần phải tuân thủ một số điều kiện nhƣ: phải điều khiển môi trƣờng hoá học hoặc giữ ổn định nhiệt độ. Trong nhiều trƣờng hợp riêng biệt, các dây nano từ có tính trật tự cao đã đƣợc tính đến. Dây nano từ tính là một dạng của hạt từ tính. Dây nano còn gọi là thanh nano, có cấu trúc dị hƣớng gần nhƣ một chiều với tỷ số giữa đƣờng kính và chiều dài rất cao[3] . Các dây nano từ tính sở hữa các tính chất đặc biệt, đó là sự khác nhau hoàn toàn giữa các vật liệu sắt từ dạng khối là hạt hình phỏng cầu và màng mỏng. Hầu hết các dây nano từ tính đƣợc sử dụng trong sinh y là các thanh kim loại hình trụ đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp điện hoá trên các tấm xốp có các lỗ kích thƣớc nano. Bán kính của chúng có thể kiểm soát trong phạm vi từ 5 đến 500 nm, chiều dài của chúng có thể đƣợc kiểm soát lên tới 60 µm. Cần lƣu ý rằng cả dây nano từ đơn thành phần và dây nano từ nhiều đoạn đều đƣợc sử dụng rộng rãi trong cả nghiên cứu khoa học và ứng dụng thực tế. Có thể biến đổi các tính chất từ quan trọng nhƣ nhiệt độ Curie, lực kháng từ, trƣờng bão hòa, từ dƣ, định hƣớng trục dễ từ 11
  12. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu hoá bằng cách thay đổi đƣờng kính, độ dày và thành phần của các đoạn từ tính/ không từ tính của dây nano nhiều đoạn[5]. Nhiều nỗ lực đã đƣợc thực hiện để phát triển các phƣơng pháp tổng hợp, chế tạo và điều khiển các dây nano từ để có thể ứng dụng đƣợc trong các lĩnh vực khác. 1.1.1. Các dây nano tạo mảng và phân tán. Trong hầu hết các ứng dụng của dây nano, chúng đều đƣợc sử dụng ở dạng cả mảng dây hoặc phân tán thành các dây rời rạc. Hình 1.1(a) chỉ ra một ví dụ về mảng dây nano Ni có đƣờng kính khoảng 200 nm. Cần lƣu ý rằng dây nano Ni biểu diễn trên hình 1.1(a) đƣợc tạo thành mảng một cách ngẫu nhiên. Trên hình 1.1(b) biểu diễn dây nano Co phân tán rời rạc có đƣờng kính 70nm. Trong các ứng dụng y sinh, các dây nano thƣờng bị treo lơ lửng trong các dung dịch[1,2]. Hình 1.1: (a) Dây nano Ni được tạo mảng có đường kính 200nm; (b) Dây nano Co bị phân tán có đường kính khoảng 70nm. 12
  13. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 1.1.2. Các dây nano một đoạn, nhiều đoạn và nhiều lớp. Hình 1.2:(a) Dây nano Ni một đoạn ; (b) Dây nano Ni-Au hai đoạn; (c) Dây nano nhiều lớp Co-Cu. Do mong muốn có một vật liệu nano đơn lẻ có thể thực hiện nhiều chức năng cùng một lúc nên cấu trúc nano nhiều đoạn đã đƣợc nghiên cứu chuyên sâu, cũng do đó mà các nhà nghiên cứu đã khám phá đƣợc nhiều chức năng vốn có của chúng[7]. Hình 1.2(a) biểu diễn một phần dây nano Ni một đoạn. Cần lƣu ý rằng, dây nano một đoạn có thể đƣợc làm từ nguyên tố đơn lẻ nhƣ kim loại, hợp kim hoặc oxit. Hình 1.2(b) biểu diễn một phần dây nano Ni - Au hai đoạn. Hình 1.2(c) biểu diễn một phần dây nano nhiều lớp Co - Cu[8]. 1.2. Tầm quan trọng của dây nano từ tính. 1.2.1. Một số ứng dụng của dây nano từ tính. Những năm gần đây, khoa học và công nghệ nano đƣợc các nƣớc trên thế giới quan tâm phát triển nhằm hƣớng tới phục vụ đời sống. Những tính chất ƣu việt của vật liệu nano đã giúp cho những vật liệu có rất nhiều ứng dụng quan trọng. 13
  14. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 1.2.1.1. Thao tác phân tử sinh học. Các dây nano từ tính có thể đƣợc sử dụng trong phân tách các phân tử sinh học hiệu suất cao. Cả các dây nano từ tính một đoạn và dây nano từ tính nhiều đoạn đều đƣợc sử dụng để phân tách tế bào. Nói chung, các dây nano từ tính tốt hơn các hạt nano từ tính trong việc phân tách tế bào. Có thể thao tác các phân tử sinh học bằng cách sử dụng các dây nano từ tính dƣới tác động của từ trƣờng ngoài, điều này là cơ sở của nhiều ứng dụng y sinh của các dây nano từ tính. Trong hình 1.3 là trƣờng hợp phân tách tế bào bằng cách sử dụng các dây nano nhiều đoạn[9]. Hình 1.3: Sơ đồ phân tách các protein His đã được đánh dấu từ các protein chưa được đánh dấu (a) và (b) phân tách các kháng thể poly–His từ các kháng thể khác. 1.2.1.2. Hệ thống cảm biến sinh học treo. Nhƣ biểu diễn trên hình 1.2, có thể sử dụng các dây nano nhiều lớp nhƣ một chất nền trong bộ điều khiển cảm biến sinh học để xét nghiệm miễn dịch tầng trung gian. Dây nano nhiều lớp bao gồm các lớp submicrometer của các kim loại khác nhau, và thông thƣờng đƣợc tổng hợp bằng cách mạ điện trong khuôn oxit nhôm 14
  15. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu xốp. Nhiều biến đổi có thể xảy ra trong tổng hợp các dây nano, một số lƣợng lớn các dây nano đƣợc mã hóa có thể nhận biết dễ dàng chứa trong một mẫu mảng nhiều lớp. Tok và các cộng sự đã nghiên cứu ứng dụng của các dây nano kim loại nhiều lớp trong mẫu treo cho xét nghiệm miễn dịch nhanh và chính xác[15]. Hình 1.4: (a) Sự tương tự giữa một mã vạch tiêu chuẩn và một đoạn dây nano kim loại được mã hóa. (b) Sơ đồ xét nghiệm miễn dịch tầng trung gian được thực hiện trên một dây nano. 1.2.1.3. Phân phối gen. Phân phối gen bằng cách sử dụng các dây nano từ tính nhiều đoạn có rất nhiều thuận lợi. Các tính chất của các hệ thống phân phối gen thông thƣờng có thể không đƣợc kiểm soát trên quy mô nano, chúng bị giới hạn bởi hiệu quả chuyển nạp tƣơng đối thấp của chúng, giới hạn khả năng của hệ thống để kết hợp DNA ngoại lai bên trong một tế bào mục tiêu[11]. Tuy nhiên, trong chế tạo dây nano nhiều đoạn, có thể kiểm soát chính xác vật liệu của mỗi đoạn và các tính chất của chúng ở quy mô kích thƣớc nano. Hơn nữa, các dây nano nhiều đoạn có thể cung cấp các chức 15
  16. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu năng khác nhau trong khu vực không gian xác định, và do đó có thể kiểm soát chính xác sự bố trí kháng nguyên và sự kích thích của các phản ứng miễn dịch nhiều lớp. Hình 1.5: Chức năng hóa của các dây nano Au - Ni[9]. 1. Dây nano được ủ với AEDP. Đoạn Ni liên kết với nhóm muối của axit cacbonxylic. 2. Plasmit liên kết với nhóm amin có thêm một proton của AEDP. 3. Plasmit bất động bề mặt được cô đọng bằng CaCl2. 4. Đoạn Au liên kết chọn lọc với transferring hodamine-tagged . Tác giả Salem A.K. đã nghiên cứu việc ứng dụng của các dây nano Au/Ni tổng hợp tĩnh điện cho mục đích điều trị[9]. Hình 1.5 cho thấy các phƣơng pháp cho plastic DNA liên kết có chọn lọc và protein liên kết với các dây nano Au/Ni. Sau khi các dây nano đƣợc di chuyển ra khỏi mẫu, đoạn Ni của dây có chức năng với 3- [(2-aminoethyl) dithiol] – axit propionic (AEDP) thông qua đuôi axit cacbonxylic của nó. Plasmit DNA sau đó liên kết tĩnh điện với các nhóm amin có thêm một proton của AED. Đoạn Au của dây nano sau đó có chức năng với transferrin (transferring là một protein tế bào mục tiêu và bị biến đổi hoá học với thiol). 16
  17. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 1.2.1.4. Các mũi kính hiển vi đầu dò quét có độ phân giải cao. Độ phân giải của kính hiển vi đầu dò quét phụ thuộc nhiều vào dạng hình học và độ sắc nét của mũi (tip). Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) kích hoạt bằng các đầu ống nano cacbon (CNT). Mặt khác, khi dùng mũi kim loại có tính chất dẫn mạnh cho ta AFM dẫn điện (còn gọi là kính hiển vi lực điện, EFM), kính hiển vi quét điện thế bề mặt (SSPM), và kính hiển vi lực từ (MFM). Ví dụ, các mũi CNT có thể thu đƣợc bằng cách lắng đọng hơi hóa học từ một hạt chất xúc tác ở đầu và đƣợc dùng làm mũi cho AFM. Các mũi kim loại khác có thể đƣợc chế tạo bằng cách khắc điện hóa một dây/mũi kim loại, phủ vật lý mũi CNT hoặc bằng cách tự lắp ráp. Hình 1.6 mô tả một ví dụ về mũi dây nano Co và sử dụng nó trong việc tạo ảnh của hiển vi lực từ (MFM). Độ phân giải của MFM phụ thuộc vào đƣờng kính của dây. Vì vậy, ta có thể cải thiện độ phân giải của MFM bằng cách giảm đƣờng kính dây. Hình 1.6:(a) Mũi MFM sử dụng dây nano Co 30nm tự lắp ráp và (b) Các đômen từ trên các mẫu micro NiFe (các mặt bên 400nm và 600nm) được phát hiện bằng cách sử dụng mũi dây Co (a). 17
  18. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu 1.2.1.5. Dán nhãn sinh học. Có lẽ ứng dụng đơn giản nhất của các dây nano kim loại (MNWs) nhiều đoạn là trong trƣờng hợp dán nhãn sinh học. Dây đƣợc tạo thành từ kim loại có tính chấp nhận sự cộng hƣởng gen nguyên sinh mạnh nhƣ Au, Ag và Cu. Hình 1.7:Hình ảnh (a) quang học, (b)SEM của dây nano nhiều đoạn Ag/Au có đường kính khoảng 550 nm Au và các đoạn Ag dài 60, 110, 170, 240nm (từ dưới lên trên). Các đoạn Ag nhìn sáng hơn trong (a) và tối hơn trong (b), (c) hình ảnh quang học của dây nano 3 kim loại[3]. Các kim loại này tán xạ ánh sáng nhìn thấy mạnh hơn ngay cả khi các đoạn riêng rẽ nhỏ hơn nhiều bƣớc sóng có thể nhìn thấy bằng cách sử dụng kính hiển vi quang học tiêu chuẩn với nguồn ánh sáng trắng (hình 1.7). Nếu phát hiện một phân tử sinh học nhất định, dây nhiều đoạn đƣợc kết cấu bất kỳ (hoặc „mã hóa‟) có thể hoạt động nhƣ dấu vân tay cho xác định nhanh và đơn giản các phân tử sinh học. Để minh họa cho khả năng của hệ thống mã hóa này, một dây nano có chứa 13 đoạn và đƣợc làm bằng hai kim loại (ví dụ Ag / Au) đƣợc tính toán có 4160 hoán vị . 1.2.1.6. Ghi từ vuông góc. Trong những năm gần đây, để tăng mật độ lƣu trữ thông tin, giảm kích thƣớc của thiết bị lƣu trữ ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp ghi từ vuông góc, điều này có thể làm tăng mật độ tích luỹ từ 1Tbit/in2 trên mỗi mức. Để thực hiện ghi từ vuông góc, chúng ta cần thiết phải có các màng mỏng chứa các hạt từ cứng đơn đômen, hoặc các hạt nano có tính dị hƣớng ở mật độ cao. Nói cách khác là mômen từ của các phần tử ghi riêng lẻ phải đƣợc sắp xếp thẳng hàng theo hƣớng vuông góc với mặt 18
  19. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu phẳng, sự dị hƣớng này có thể có đƣợc từ dị hƣớng từ tinh thể và dị hƣớng từ hình dạng. Nhƣ mô tả ở hình 1.8(a), đối với cách ghi từ song song và 1.8(b) là ghi từ vuông góc[2]. Hình 1.8: (a) Ghi từ song song; (b) Ghi từ vuông góc. 1.2.2. Tính chất từ của dây nano từ tính. 1.2.2.1. Dị hƣớng hình dạng. Đối với vật liệu có dạng hình cầu, elip hƣớng của từ trƣờng không ảnh hƣởng đến kết quả đo tính chất từ của mẫu. Tuy nhiên, đối với vật liệu có hình dạng khác nhƣ màng mỏng, dây thì hƣớng của từ trƣờng đo cho ta các kết quả khác nhau ngƣời ta gọi là dị hƣớng hình dạng. Một vật chịu tác dụng của từ trƣờng ngoài thì từ trƣờng bên trong vật sinh ra có một từ trƣờng chống lại từ trƣờng ngoài gọi là trƣờng khử từ. Trƣờng khử từ Hd tỉ lệ với từ độ M tạo ra nó, nhƣng có hƣớng ngƣợc lại, đƣợc cho bởi : 19
  20. Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu d = -Nd (1) Trong đó hằng số trƣờng khử từ Nd phụ thuộc vào hình dạng của vật. Do phép tính khá phức tạp nên giá trị chính xác của Nd chỉ có thể đƣợc tính toán bởi một vật hình elipxoit có từ hóa đồng đều trên toàn bộ vật. Một vật elipxoit có bán trục a, b và c (c b a), tổng của các hằng số trƣờng khử từ trên 3 bán trục (Na, Nb, Nc) bằng 4π. Na + Nb + Nc = 4π (2) Cho trƣớc hƣớng từ hóa thì năng lƣợng từ tĩnh ED (erg/cm3) đƣợc cho bởi: ED = NdMs2 (3) Trong đó: Ms là từ độ bão hòa của vật, Nd là hằng số trƣờng khử từ. 1.2.2.2. Chu trình từ trễ. Chu trình từ trễ của một mẫu bất kỳ có mối quan hệ mật thiết với từ trƣờng ngoài đặt vào. Bằng tính toán lý thuyết, ngƣời ta có thể thu đƣợc chu trình từ trễ của mẫu bằng cách cực tiểu hóa năng lƣợng tự do khi có từ trƣờng ngoài. Chu trình từ trễ của một vật bị ảnh hƣởng bởi các thông số nhƣ vật liệu, cấu trúc vĩ mô, hình dạng và kích thƣớc của vật, hƣớng của từ trƣờng và quá trình từ hóa của mẫu. Đối với mảng các dây nano, tƣơng tác giữa các dây nano đơn lẻ có thể ảnh hƣởng tới quá trình từ trễ. 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

TL.01: Bộ Tiểu Luận Triết Học
207 tài liệu
1470 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2