Tóm tắt luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu cấu trúc, phân bố Cation và tính chất từ trong các pherit spinen hỗn hợp MFe2O4 (M=Cu 2+, Ni 2+ , Mg2+) có kích thước nanomét

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI<br /> <br /> Nguyễn Kim Thanh<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, PHÂN BỐ CATION VÀ TÍNH<br /> CHẤT TỪ TRONG CÁC PHERIT SPINEN HỖN HỢP<br /> MFe2O4 (M= Cu2+, Ni2+, Mg2+) CÓ KÍCH THƯỚC NANOMÉT<br /> Chuyên ngành: Vật liệu điên tử<br /> Mã số: 62440123<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU<br /> <br /> Hà Nội - 2017<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại:<br /> Trường Đại học Bách khoa Hà Nội<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> PGS.TS. Nguyễn Phúc Dương<br /> PGS.TS. Đỗ Quốc Hùng<br /> <br /> Phản biện 1:<br /> Phản biện 2:<br /> Phản biện 3:<br /> Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến<br /> sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội<br /> Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:<br /> 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội<br /> 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> <br /> DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA<br /> LUẬN ÁN<br /> 1. Nguyen Kim Thanh, Nguyen Phuc Duong, Do Quoc Hung, To<br /> Thanh Loan, Than Duc Hien (2016) “Structural and Magnetic<br /> Characterization of Copper Ferrites Prepared by Using Spray CoPrecipitation<br /> Method”,<br /> Journal<br /> of<br /> Nanoscience<br /> and<br /> Nanotechnology 16, 7949-7954.<br /> 2. Nguyen Kim Thanh, To Thanh Loan*, Luong Ngoc Anh, Nguyen<br /> Phuc Duong, Siriwat Soontaranoon, Nirawat Thammajak, Than Duc<br /> Hien (2016) “Cation distribution in CuFe2O4 nanoparticles: effects<br /> of Ni doping on magnetic properties”, Journal of Applied Physics<br /> 120, 142115.<br /> 3. To Thanh Loan, Nguyen Phuc Duong, Nguyen Kim Thanh, Luong<br /> Ngoc Anh, Tran Thi Viet Nga, Than Duc Hien (2016) “Crystal<br /> Structure, Cation Distribution and Oxidation State of Spinel Ferrite<br /> Nanoparticles: A Synchrotron XRD and XANES Study”, Journal of<br /> Nanoscience and Nanotechnology 16, p7973-7977<br /> 4. Nguyễn Kim Thanh , Nguyễn Phúc Dương, Đỗ Quốc Hùng, Lương<br /> Ngọc Anh, Đỗ Hoàng Tú, Tô Thanh Loan, Thân Đức Hiền (2014)<br /> “Sự hình thành pha và các đặc trưng từ của hệ hạt nano CuFe2O4 chế<br /> tạo bằng phương pháp phun sương đồng kết tủa”, Tạp chí khoa học<br /> và công nghệ, 52 (3B) 38-44<br /> 5. Nguyen Kim Thanh, To Thanh Loan, Nguyen Phuc Duong, Do<br /> Quoc Hung, Luong Ngoc Anh, Than Duc Hien (2016)“Magnetic<br /> Characterization and Cation Distribution of Nanosized Magnesium<br /> Ferrites Prepared by using Combustion Method”, Proceeding of the<br /> 3rd International Conference on Advanced Materials and<br /> Nanotechnology, Hanoi.<br /> 6. Nguyễn Kim Thanh, Nguyễn Phúc Dương, Đỗ Quốc Hùng, Tô<br /> Thanh Loan, Thân Đức Hiền, Dương Minh Tuân, (2015) “ Ảnh hưởng<br /> của việc pha tạp Ni2+ đến sự hình thành pha và các tính chất từ của<br /> hệ hạt nano CuFe2O4 chế tạo bằng phương pháp phun sương đồng kết<br /> tủa”, Kỷ yếu hội nghị vật lý chất rắn toàn quốc lần thứ 9, TP Hồ<br /> Chí Minh.<br /> 7. Nguyen Kim Thanh, Nguyen Phuc Duong, Do Quoc Hung, To<br /> Thanh Loan, Than Duc Hien, (2014) “Structural and Magnetic<br /> Characterization of Copper Ferrites Prepared by using Spray<br /> Coprecipitation Method”, Proceeding of the 2nd International<br /> Conference on Advanced Materials and Nanotechnology, Hà Nội<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> 1. Tính cấp thiết của đề tài<br /> Pherit spinen là vật liệu từ mềm có tính chất từ đặc trưng giống<br /> sắt từ được ứng dụng trong công nghiệp điện tử như công nghệ ghi từ,<br /> lưu trữ thông tin, các thiết bị thu phát truyền tín hiệu thông tin, các<br /> thiết bị điều khiển, thiết bị vi sóng…dựa trên nguyên lý chuyển đổi từ<br /> – điện. Gần đây với sự phát triển của khoa hoc, công nghệ và vật liệu<br /> nano, vật liệu pherit spinen có kích thước nano mét đang được quan<br /> tâm nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực như điện tử, y sinh, năng lượng,<br /> môi trường…. Trên thế giới, các nghiên cứu về phân bố cation trong<br /> hạt pherit spinen còn chưa nhiều và giới hạn ở một số spinen chủ yếu<br /> là các spinen thuận hay đảo hoàn toàn. Khi số lượng thành phần các<br /> ion tăng lên trong spinen, sự đánh giá nồng độ và phân bố cation trong<br /> các vị trí sẽ trở nên khó khăn hơn. Hơn nữa, các thiết bị nghiên cứu<br /> khảo sát phân bố cation là các thiết bị tương đối đắt tiền và vận hành<br /> trong điều kiện kỹ thuật cao như phương pháp nhiễu xạ nơtron,<br /> phương pháp phổ Mӧssbauer, phương pháp nhiễu xạ tia X dùng tia X<br /> cường độ lớn từ máy gia tốc hạt. Các phương pháp kĩ thuật cao như<br /> nhiễu xạ nơtron, hay phổ Mӧssbauer chỉ đánh giá được sự phân bố của<br /> các ion Fe và ion có từ tính. Các nghiên cứu mới đánh giá xác định<br /> phân bố cation nhưng chưa đi sâu khảo sát ảnh hưởng của phân bố<br /> cation tới tính chất từ.<br /> Tại Việt Nam, các hạt pherit spinen có kích thước nanomét đã<br /> thu hút sự quan tâm nghiên cứu của rất nhiều đơn vị như Viện Khoa<br /> học vật liệu (Viện Khoa Học và công nghệ Việt Nam), Trung tâm khoa<br /> học vật liệu ( Khoa Vật lý, Trường Đại học khoa học Tự nhiên, Đại<br /> học quốc gia Hà Nội), Học viện Kỹ thuật quân sự, Viện Khoa học vật<br /> liệu Quân sự...Các cơ sở nghiên cứu này tập trung chủ yếu vào chế<br /> tạo, các tính chất vật lý cơ bản cần cho ứng dụng tại nhiệt độ phòng,<br /> và ứng dụng của vật liệu như dẫn thuốc, xử lý môi trường, vật liệu<br /> tàng hình…Các ảnh hưởng của thành phần, cấu trúc, kích thước, tương<br /> tác hạt nano, phân bố cation đến tính chất từ của vật liệu chưa được<br /> nghiên cứu sâu sắc. Trong nước, các luận án nghiên cứu trước đây của<br /> tiến sĩ Nguyễn Thị Lan và tiến sĩ Lương Ngọc Anh tại viện ITIMSTrường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các vật liệu spinen pherit đã được<br /> nghiên cứu phân bố cation dựa trên các số liệu đo đạc từ hay các số<br /> liệu về nhiễu xạ tia X. Tuy nhiên các luận án này nghiên cứu chủ yếu<br /> trên các hệ spinen pherit không có sự thay đổi phân bố cation so với<br /> <br /> 1<br /> <br /> vật liệu khối. Các ion kim loại chỉ định xứ tại vị trí bát diện hoặc tứ<br /> diện. Các phương pháp chế tạo mới chỉ thích hợp trong quy mô phòng<br /> thí nghiệm.<br /> Trước những tình hình nghiên cứu đó, tác giả và tập thể hướng<br /> dẫn đã lựa chọn đề tài nghiên cứu sự phân bố cation và tính chất từ<br /> của vật liệu pherit spinen hỗn hợp MFe2O4 trong đó M là các ion kim<br /> loại hóa trị 2 như Cu, Ni, Mg. Đây là các pherit spinen có phân bố cấu<br /> trúc phức tạp hơn các spinen thường, các ion hóa trị 2 như Cu2+, Mg2+<br /> không phân bố tại một vị trí mà có thể nằm cả hai vị trí tứ diện và bát<br /> diện trong mạng tinh thể do đó việc đánh giá phân bố và nồng độ của<br /> các ion này tại các vị trí trong tinh thể rất quan trọng trong việc lý giải<br /> các tính chất từ của vật liệu<br /> 2. Mục tiêu của luận án:<br /> Nghiên cứu các điều kiện chế tạo nhằm thay đổi phân bố cation,<br /> nghiên cứu ảnh hưởng của phân bố cation lên tính chất cấu trúc và tính<br /> chất từ của các hạt pherit spinen hỗn hợp MFe2O4 (M=Cu 2+, Ni 2+,<br /> Mg2+) có kích thước nanomét.<br /> 3. Đối tượng nghiên cứu:<br /> - Hệ hạt CuFe2O4 có kích thước nanomét chế tạo bằng phương pháp<br /> phun sương đồng kết tủa<br /> - Hệ hạt CuxNi1-xFe2O4 (x= 0, 0.3, 0.5, 0.7, 1) có kích thước nanomét<br /> chế tạo bằng phương pháp phun sương đồng kết tủa<br /> - Hệ hạt MgFe2O4 có kích thước nanomét chế tạo bằng phương pháp<br /> tự bốc cháy.<br /> 4. Nội dung nghiên cứu:<br /> I) Chế tạo các hạt từ đơn pha có kích thước nanomét của các<br /> pherit spinen hỗn hợp CuFe2O4, CuxNi1-xFe2O4, MgFe2O4. II) Dùng<br /> các điều kiện chế tạo mẫu như ủ tại nhiệt độ cao và làm nguội nhanh<br /> để thay đổi phân bố cation, tăng nồng độ các ion Cu2+, Mg2+ tại vị trí<br /> tứ diện từ đó tăng mômen từ bão hòa của hệ mẫu. III) Phân tích xu<br /> hướng phân bố cation trong CuFe2O4 theo các nhiệt dộ ủ khác nhau.<br /> Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ của ion Ni2+ thay thế tới phân bố<br /> ion của Cu2+ tại vị trí tứ diện, và tính chất từ của vật liệu. Nghiên cứu<br /> xu hướng phân bố nồng độ của ion phi từ Mg2+ trong spinen hỗn hợp<br /> MFe2O4 và ảnh hưởng của phân bố ion Mg2+ trong mạng tinh thể tới<br /> tính chất từ của vật liệu. IV) Bằng các phép đo cấu trúc tinh thể và<br /> phép đo từ kết hợp với các mô hình lý thuyết, xác định định lượng<br /> nồng độ, vị trí, hóa trị của các ion trong mạng tinh thể, từ đó là cơ sở<br /> <br /> 2<br /> <br />