Thạc Sĩ Tính chất quang của hạt gốm từ chứa Mn trong dung môi hữu cơ

Mở đầu

Do có nhiều đặc tính điện - từ - hóa khác nhau nên perovskite có mặt trong rất nhiều ứng dụng [3] và được coi là một trong những vật liệu rất lý thú. Sự lý thú trong tính chất của perovskite là nó có thể tạo ra rất nhiều tính chất trong một vật liệu ở các nhiệt độ khác nhau. Nhà vật lý người Ấn Độ C.N.R. Rao từng phát biểu rằng perovskite là trái tim của vật lý chất rắn [13]. Với tính chất từ điện trở khổng lồ, perovskite rất hứa hẹn cho các linh kiện spintronics và các cảm biến từ siêu nhạy. Với nhiều tính chất đặc biệt như siêu dẫn nhiệt độ cao, sắt điện . perovskite rất hữu ích cho nhiều linh kiện điện tử. Ngoài ra, perovskite với các tính chất hấp phụ một số loại khí hoặc tính chất xúc tác hóa học nên còn được sử dụng trong các pin nhiên liệu, xúc tác trong các quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ, xúc tác dehydro hóa.
Các perovskite được ứng dụng rộng rãi không chỉ bởi các tính chất đã nêu trên mà còn vì vật liệu này dễ chế tạo và có thể chế tạo với lượng lớn, giá thành rẻ.
Bên cạnh đó bằng các phương pháp xử lí đặc biệt, vật liệu có tính ổn định cao, không gây độc hại với cơ thể và rất thân thiện với môi trường. Xu hướng chế tạo vật liệu gần đây là các vật liệu có cấu trúc nano, đặc biệt là cấu trúc nano một chiều vì đặc tính và phạm vi ứng dụng rộng rãi của nó trong các thiết bị ở kích thước nano.
Đã có nhiều hội nghị quốc tế chuyên ngành về perovskite được tổ chức, nhằm trao đổi các kết quả nghiên cứu của giới khoa học về các tính chất điện, từ và nhiệt của các hệ perovskite [3]. Nhiều kết quả lý thú từ các phòng thí nghiệm trên thế giới được công bố đã gây ra sự phát triển đột biến trong việc nghiên cứu loại vật liệu này [11]. Các tính chất điện-quang-từ của các hệ này ở trạng thái rắn đã được nghiên cứu kỹ và các kết quả đều được công bố trên các tạp chí quốc tế có hệ số ảnh hưởng cao.Tuy nhiên tính chất của các chất lỏng nano từ các hệ này lại chưa được đề cập đến, đặc biệt là các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy bản thân hiện tượng phát xạ huỳnh quang trên các vật liệu trong trạng thái rắn là chưa hề quan sát được và người ta cũng không mong đợi sự phát xạ trên các vật liệu này, hơn nữa ở trạng thái rắn chúng gần như hấp thụ hoàn toàn.
Một số hệ sắt từ trong trạng thái dung dịch đã cho thấy các tính chất rất đặc biệt hàm chứa nhiều khả năng khai thác ứng dụng như hiện tượng tăng cường cường độ hấp thụ của dung dịch hạt nano trong từ trường ngoài [3]. Khi đặt trong từ trường ngoài dung dịch hạt nano Fe3O4 trong suốt trở nên tối dần và chuyển sang trạng thái hấp thụ toàn phần tại một từ trưởng đủ lớn [4]. Trong những hệ chất rắn sắt từ như trên, các biểu hiện quang học (hấp thụ, huỳnh quang, tán xạ, nhiễu xạ .) thường không được nghiên cứu, chưa quan sát thấy. Hiện nay có rất ít tài liệu về tính chất quang của các hệ gốm từ, đặc biệt các nghiên cứu chỉ tập trung vào hiệu ứng hấp thụ chứ chưa có nghiên cứu về hiện tượng huỳnh quang của dung dịch hạt nano.
Tác giả luận văn này trong phạm vi khóa luận tốt nghiệp cử nhân năm 2009 đã nghiên cứu hiện tượng tăng cường cường độ huỳnh quang của dung dịch hạt nano chứa ZnO và đã cho thấy khả năng tăng cường phát xạ hơn nhiều cấp của dung dịch nano[5].
Do các dung dịch hạt nano đang được quan tâm vì nhiều ứng dụng khác nhau trong công nghệ và y học ứng dụng nên trong luận văn này chúng tôi đặt vấn đề nghiên cứu về tính chất quang của các chất lỏng nano được chế tạo từ các hệ gốm từ mà cụ thể là thử nghiệm khảo sát trên hai hệ gốm perovskite gốc CaMnO3, nhưng một hệ là pha tạp đơn sắt Ca(FeMn)O3 (tổ hợp sắt từ - phản sắt từ) và một hệ là pha tạp kép ruthenium và praseodym (CaPr)(MnRu)O3 (chủ yếu là hệ sắt từ).
Trên cơ sở như vậy mà Luận văn của tôi có tiêu đề : ‘‘Tính chất quang của hạt gốm từ chứa Mn trong dung môi hữu cơ’’, bao gồm các nội dung chính như sau:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về các hạt nano trong dung dịch và vật liệu perovskite.
Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm.
Chương 3: Kết quả và thảo luận.
Kết luận
Danh mục các công trình nghiên cứu đã được công bố.
Tài liệu tham khảo
Như vậy luận văn đề cập đến một vấn đề chưa được nghiên cứu nhiều cả trong nước và trên thế giới là tính chất quang (hấp thụ, huỳnh quang) của các dung dịch nano chứa hạt gốm từ nền Mn. Trong trạng thái rắn các tính chất quang của các hệ này thể hiện không đáng kể và trong dung dịch nano, ở nhiệt độ phòng, các dung dịch này là trong suốt. Thông thường chúng có tính kháng khuẩn, có huỳnh quang thay đổi từ yếu đến mạnh và rất mạnh. Chúng cũng thể hiện khả năng hấp thụ từ yếu đến 100%. Đây là các đóng góp chính của luận văn.
Việc nghiên cứu các dung dịch nano có một số khó khăn đáng kể là côngnghệ chế tạo đòi hỏi phải sử dụng chất hoạt hóa bề mặt hợp lý và các công đoạn chế tạo đòi hỏi rất nhiều thời gian, từ chế tạo chất rắn, dung dịch rắn, tách chiết dungdịch nano . Chúng tôi hy vọng đề tài mới đặt ra cho luận văn đã đạt được một số kết quả mới có ý nghĩa lý luận và ứng dụng.