1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------
Nguyễn Khắc Thuận
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN - TỪ
CỦA HẠT VÀ MÀNG MỎNG Au CÓ KÍCH THƢỚC NANO
Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số: 60 44 07
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS HOÀNG NAM NHẬT
Hà Nội - năm 2011
2
Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS HOÀNG NAM NHẬT
Phản biện 1: TS NGUYỄN ANH TUẤN - Trường Đại học KHTN - ĐHQGHN
Phản biện 2: PGS. TS CHỬ ĐỨC TRÌNH - Trường Đại học Công nghệ -
ĐH QGHN
Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm thi luận văn thạc sĩ khoa học tại:
Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Vào hồi 14giờ 00, ngày 04 tháng 01 năm 2012
Có thể tìm đọc tại:
Trung tâm thông tin thư viện Đại học quốc gia Hà Nội
1
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ...........................................................................................................
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................
1.1. Vật liệu nano ....................................................................................
1.2. Tính chất điện, từ của vàng ..............................................................
1.3. Hiện tượng cộng hưởng Plasmon trên bề mặt hạt vàng kích thước nano
1.4. Antenna siêu cao tần ........................................................................
Chƣơng 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................................
2.1. Phương pháp hóa học ướt chế tạo hạt Au kích thước nano .............
2.2. Phương pháp thủ công chế tạo lá vàng có kích thước nanomet…...
2.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X .............................................................
2.4. Kính hiển vi điện tử quét SEM ........................................................
2.5. Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM ..............................................
2.6. Các phương pháp phân tích quang học ............................................
2.7. Đo độ dày màng mỏng bằng phương pháp vạch mũi dò .................
2.8. Phương pháp bốn mũi dò xác định điện trở suất .............................
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................
3.1. Tính chất của lá vàng chế tạo bằng phương pháp thủ công .............
3.2. Plasmon trên hạt Au kích thước nano ..............................................
3.3. Chế tạo antenna siêu cao tần có bề mặt được chức năng hóa bằng hạt
Au kích thước nano .........................................................................
KẾT LUẬN ......................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................
9
12
12
17
22
26
29
29
30
36
39
42
44
47
49
52
52
57
62
68
69
2
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình vẽ Chƣơng 1
Trang
Hình 1.1. Cấu trúc vùng 6s của Au theo phương pháp liên kết chặt
trong vùng Brilouin thứ nhất; Thang năng lượng theo đơn vị
t; Es = 0;
Hình 1.2. Cấu trúc vùng của Au theo phương pháp sóng phẳng tăng
cường: trường hợp phi tương đối (trên) và trường hợp tương
đối tính (dưới)
Hình 1.3. Biểu đồ mật độ trạng thái của Au tính toán theo phương
pháp sóng phẳng tăng cường tương đối tính
Hình 1.4. Cấu trúc lập phương tâm mặt của tinh thể Au
Hình 1.5. Dạng sản phẩm nano vàng được sản xuất trên thế giới với
kích thước khác nhau có màu sắc khác nhau tuỳ thuộc kích
thước của hạt
Hình 1.6. Sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ của vàng kim
loại
Hình 1.7. Đường cong từ trễ của hạt vàng 1,4nm phủ dodecanethiol (a)
và hạt vàng 1,5nm phủ tetraoctylammonium bromide (b) đo
ở các nhiệt độ 5K và 300K
Hình 1.8. Sơ đô mô
t mô hình hiê
u ư
ng plasmon
Hình 1.9. Hạt nano vàng với 2 liên kết điện tích bề mặt
Hình 1.10. Sự kích thích dao động plasmon bề mặt lưỡng cực
Hình 1.11. Phổ hấp thụ của vật liệu nano vàng
Hình 1.12. Anten trong máy điện thoại di động Nokia 6120
Hình 1.13. Cấu tạo của một anten vi dải đơn giản
Hình vẽ Chƣơng 2
Hình 2.1. Câu đối, các bức tượng dát vàng có giá trị thẩm mỹ cao
Hình 2.2. Một số dụng cụ chế tạo lá vàng quỳ
6
7
8
8
9
10
12
15
15
16
17
19
19
23
24
3
Hình 2.3. Một số khâu trong quy trình chế tạo
Hình 2.4. Sơ đồ nhiễu xạ kế tia X
Hình 0.5. Nhiễu xạ kế tia X D5005 - Bruker SIEMENS
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thiết bị đo mẫu lá vàng mỏng
Hình 0.7. Chùm điện tử tới (1), bề mặt mẫu (2), điện tử tán xạ ngược
(3), điện tử thứ cấp (4), và bức xạ tia X (5).
Hình 0.8. Kính hiển vi điện tử quét JSM5410LV, JEOL, Nhật Bản và
modun EDS ISIS300, Oxford, Anh (a); Sơ đồ nguyên lý của
kính hiển vi điện tử quét (b).
Hình 2.9. Kính hiển vi điện tử truyền qua (a) và sơ đồ nguyên lý (b)
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý của hệ đo hấp thụ quang học UV 2450
Hình 2.11. Thiết bị đo hấp thụ quang học UV 2450PC
Hình 2.12. Sơ đồ mô tả nguyên lý đo độ dày màng mỏng
Hình 2.13. Thiết bị đo độ dày màng mỏng Veeco Dektak 150
Hình 2.14. Sơ đồ đo điện trở bốn mũi dò; 1,4 - mũi dò dòng; 2,3 - mũi
dò thế
Hình 2.15. Hình dạng các mẫu đo theo phương pháp Van-der-Paul
Hình 2.16. Thiết bị DLTS tại trung tâm khoa học vật liệu
Hình vẽ Chƣơng 3
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của lá vàng Au
Hình 3.2. Ảnh SEM (a) và FESEM (b) của lá vàng
Hình 3.3. Bề mặt lá vàng được chụp bằng máy ảnh gắn trên thiết bị (a)
và đường profile phép đo độ dày lá vàng bằng phương pháp
vạch mũi dò (b)
Hình 3.4. Phổ hấp thụ của lá vàng
Hình 3.5. Dải hấp thụ, truyền qua của thanh nano vàng có 128 nguyên
tử tính toán từ nguyên lý ban đầu
Hình 3.6. Đặc trưng V-A của lá vàng tại 300K và 170K
28
29
30
31
32
34
35
38
38
40
40
41
42
43
44
45
46
47
47
48