Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của các cấu trúc điện môi có cấu trúc tuần hoàn (tinh thể quang tử) chứa các hạt nano từ

Từ năm 2016 đến năm 2018, TS. Trịnh Đức Thiện cùng các cộng sự tại Trường Đại học sư phạm Hà Nội đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của các cấu trúc điện môi có cấu trúc tuần hoàn (tinh thể quang tử) chứa các hạt nano từ”.

Một số kết quả của đề tài nghiên cứu:

- Đã chế tạo thành công hạt nano sắt từ Fe3O4 và CoFe2O4 có kích thước nano mét. Ảnh TEM cho thấy kích thước hạt trung bình cỡ 11 nm. Đây là kích thước phù hợp để đưa các hạt nano từ tín vào trong các cấu trúc điện môi có kích thước từ hàng trăm nano mét đến vài micro mét. Kết quả đo đường cong từ trễ cho thấy các hạt nano sắt từ là vật liệu siêu thuận từ tại nhiệt độ phòng với từ độ bão hòa cỡ 60 emu/g với mẫu Fe3O4.

- Đã nghiên cứu việc phân tán hạt nano từ tính trong các môi trường chất cảm quang SU-8. Các hạt nano từ tính như những nam châm nhỏ tương tác với nhau bởi lực từ nên luôn có xu hướng kết đám thành những đám lớn với kích thước hàng chục đến hàng trăm micro mét. Đây là một trong những hạn chế lớn nhất khi đưa các hạt nano từ tính vào các cấu trúc kích thước nhỏ cỡ vài trăm nano mét đến hàng chục micro mét. Quá trình khảo sát đã được thực hiện với việc phân tán hạt nano từ tính Fe3O4 với nồng độ từ 0 wt% tới 10 wt% trong SU-8 với độ nhớt khác nhau như SU-8 2000.5, SU-8 2002, SU-8 2005, SU-8 2010 và SU-8 2025 với độ nhớt thay đổi từ 2,49 cSt đến 4500 cSt. Kết quả cho thấy Fe3O4 với nồng độ dưới 5 wt% phân tán tốt nhất trong SU-8 2005 với độ nhớt 45 cSt. Đặc biệt khả năng phân tán của hạt nano từ tính trong SU-8 2005 càng tốt theo thời gian. Sau 20 ngày chuẩn bị, các đám hạt sắt từ gần như biến mất.

- Đã thành công trong việc chế tạo các cấu trúc polymer có kích thước micro mét từ dung dịch SU-8 2005 chứa các hạt nano từ tính Fe3O4 đã được phân tán đều bằng phương pháp giao thoa ánh sáng. Cấu trúc polymer có thể điều khiển chuyển động bằng từ trường bên ngoài nhờ sự sự tương tác giữa từ trường ngoài với các hạt nano từ tính Fe3O4 bên trong cấu trúc. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trong 01 bài báo đăng trên tạp chí khoa học quốc tế trong danh mục ISI.

- Đã thành công trong việc chế tạo tinh thể quang tử từ có cấu trúc 2D và 3D và các cấu trúc có hình dạng như mong muốn từ dung dịch SU-8 2005 chứa các hạt nano từ tính Fe3O4 đã được phân tán đều bằng phương pháp khắc trực tiếp bằng laser nhờ quá trình hấp thụ 1 photon (LOPA). Các cấu trúc polymer tuần hoàn với kích thước từ 150 nm đã thể hiện từ tính mạnh thông qua việc tương tác lực từ với từ trường ngoài. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trong 02 bài báo đăng trên tạp chí khoa học quốc tế trong danh mục ISI.

- Đã chế tạo thành công hạt cầu silicar và polystyrene với kích thước phù hợp. Từ đó chế tạo tinh thể quang tử 3D bằng phương pháp tự sắp xếp. Kết quả đã đăng trong 01 bài báo trên tạp chí khoa học học nước. Các hat nano kim loại hiếm như vàng, hạt nano từ tính cũng đã được đưa vào tinh thể quang tử để nghiên cứu các tính chất của nó để ứng dụng làm đế SERS...

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 15177) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

N.P.D (NASATI)