Luận án tiến sĩ nghiên cứu hệ từ tính có kích thước nano của Phạm Hương Thảo

• Tác giả: Phạm Hương Thảo
• Người hướng dẫn: GS. Bạch Thành Công
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Vật lý
• Đề tài: Nghiên cứu một số hệ từ tính có kích thước nanô
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TỪ TÍNH CÓ KÍCH THƯỚC NANÔ
• 1.1. Một số vấn đề vật lý trong các hệ từ tính có kích thước nanô
• 1.2. Hiệu ứng phụ thuộc kích thước trong các hệ từ tính có kích thước nanô
• 1.3. Mô hình Heisenberg cho hệ spin định xứ và lý thuyết trường trung bình
• 1.4. Ảnh hưởng của sự giảm số chiều lên sự chuyển pha từ
• 1.5. Sự phụ thuộc nhiệt độ của độ từ hóa trong màng mỏng
• 1.6. Tình hình nghiên cứu lý thuyết một số vấn đề liên quan đến các hệ từ tính có kích thước nanô
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA HỆ PEROVSKITE PHA TẠP ĐẤT HIẾM R0,25CA0,75MNO3 VÀ HIỆU ỨNG TỪ TRỞ XUYÊN HẦM TRONG VẬT LIỆU NANÔ PEROVSKITE
• 2.1. Cấu trúc tinh thể và một số tính chất của perovskite
• 2.2. Lý thuyết phiếm hàm mật độ - DFT
• 2.3. Cơ sở cơ học lượng tử cho hệ điện tử trong chất rắn
• 2.4. Phương trình Schrodinger
• 2.5. Lý thuyết Hatree – Fock
• 2.6. Lý thuyết phiếm hàm mật độ. Các định lý Hohenberg-Kohn
• 2.7. Các phương trình Kohn-Sham
• 2.8. Các phiếm hàm tương quan-trao đổi
• 2.9. Gần đúng mật độ địa phương (LDA – local density approximation)
• 2.10. Gần đúng građien suy rộng (GGA – general gradient approximation)
• 2.11. Ảnh hưởng của sự pha tạp các nguyên tố đất hiếm lên các tính chất điện tử của các hệ R0,25Ca0,75MnO3
• 2.12. Chi tiết tính toán
• 2.13. Kết quả và thảo luận
• 2.14. Cấu trúc khối CaMnO3
• 2.15. Các hợp chất perovskite canxi manganat pha tạp đất hiếm
• 2.16. Hiệu ứng từ trở xuyên hầm trong các hệ perovskite dạng hạt kích thước nanô
• 2.17. Lý thuyết truyền dẫn đạn đạo – Công thức Landauer
• 2.18. Sự phân cực điện tử
• 2.19. Từ trở xuyên hầm
• 2.20. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TÍCH PHÂN PHIẾM HÀM CHO HỆ SPIN GIẢ HAI CHIỀU
• 3.1. Một số nghiên cứu lý thuyết về màng mỏng từ
• 3.2. Phương pháp tích phân phiếm hàm cho các màng mỏng từ
• 3.3. Các tính toán số và thảo luận
• 3.4. Gần đúng trường trung bình cho các trường hợp tích phân trao đổi khác nhau
• 3.5. Trường hợp tích phân trao đổi trên bề mặt lớn hơn tích phân trao đổi bên trong màng
• 3.6. Trường hợp tích phân trao đổi trên bề mặt và bên trong màng trái dấu
• 3.7. Các thăng giáng spin trong gần đúng phiếm hàm Gaussian
• 3.8. So sánh với thực nghiệm - Màng mỏng Niken
• 3.9. Ảnh hưởng của thăng giáng spin lên một số tính chất nhiệt động lực học của màng mỏng EuO
• 3.10. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu hệ từ tính nano của Phạm Hương Thảo

Luận án tiến sĩ của Phạm Hương Thảo tập trung vào việc nghiên cứu các hệ từ tính có kích thước nano, một lĩnh vực đang thu hút sự chú ý lớn trong cộng đồng khoa học. Các hệ từ tính nano, bao gồm màng mỏng và hạt nano, có những tính chất vật lý độc đáo mà không thể quan sát được trong các vật liệu khối. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các hiện tượng vật lý mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển vật liệu mới với các tính chất đặc biệt.

1.1. Định nghĩa và ứng dụng của hệ từ tính nano

Hệ từ tính nano được định nghĩa là các hệ vật liệu có kích thước từ 1 đến 100 nm, nơi mà các hiệu ứng bề mặt trở nên quan trọng. Những hệ này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điện tử, lưu trữ thông tin và năng lượng. Việc nghiên cứu các hệ này giúp phát triển các linh kiện điện tử mới với hiệu suất cao.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu hệ từ tính nano

Nghiên cứu hệ từ tính nano không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các hiện tượng vật lý mà còn có thể dẫn đến việc phát triển các vật liệu mới với tính chất đặc biệt. Các ứng dụng của chúng trong công nghệ hiện đại như cảm biến, bộ nhớ từ và linh kiện điện tử đang ngày càng trở nên quan trọng.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hệ từ tính nano

Mặc dù nghiên cứu hệ từ tính nano mang lại nhiều tiềm năng, nhưng cũng đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là việc chế tạo và kiểm soát các hệ này với độ chính xác cao. Các hiệu ứng bề mặt và tương tác giữa các hạt trong hệ từ tính nano có thể dẫn đến những thay đổi lớn trong tính chất vật lý của chúng.

2.1. Các thách thức trong việc chế tạo hệ từ tính nano

Chế tạo các hệ từ tính nano đòi hỏi công nghệ tiên tiến và quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt. Việc duy trì tính đồng nhất và kiểm soát kích thước hạt là rất quan trọng để đảm bảo các tính chất mong muốn của vật liệu.

2.2. Hiệu ứng bề mặt và tương tác trong hệ từ tính nano

Khi kích thước của hệ giảm xuống, các hiệu ứng bề mặt trở nên quan trọng hơn. Những tương tác này có thể làm thay đổi đáng kể các tính chất từ tính của vật liệu, dẫn đến những thách thức trong việc dự đoán và kiểm soát các tính chất này.

III. Phương pháp nghiên cứu hệ từ tính nano hiệu quả

Luận án của Phạm Hương Thảo áp dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau để phân tích các hệ từ tính nano. Các phương pháp này bao gồm lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) và lý thuyết truyền dẫn kiểu đạn đạo, giúp hiểu rõ hơn về các tính chất điện tử và từ tính của vật liệu.

3.1. Lý thuyết phiếm hàm mật độ DFT trong nghiên cứu nano

Lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) là một công cụ mạnh mẽ trong việc nghiên cứu các tính chất điện tử của hệ từ tính nano. Phương pháp này cho phép tính toán các trạng thái cơ bản của vật liệu ở nhiệt độ không tuyệt đối, giúp dự đoán các tính chất vật lý một cách chính xác.

3.2. Lý thuyết truyền dẫn kiểu đạn đạo trong nghiên cứu từ trở xuyên hầm

Lý thuyết truyền dẫn kiểu đạn đạo được sử dụng để nghiên cứu hiện tượng từ trở xuyên hầm (TMR) trong các hệ từ tính nano. Phương pháp này giúp hiểu rõ hơn về cách mà các electron di chuyển qua các lớp vật liệu và ảnh hưởng của chúng đến tính chất từ tính.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của hệ từ tính nano

Kết quả nghiên cứu của Phạm Hương Thảo đã chỉ ra rằng các hệ từ tính nano có thể được điều chỉnh để đạt được các tính chất mong muốn. Những ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này bao gồm phát triển các linh kiện điện tử mới, cảm biến và thiết bị lưu trữ thông tin.

4.1. Các tính chất từ tính của hệ từ tính nano

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các tính chất từ tính của hệ từ tính nano phụ thuộc mạnh vào kích thước và cấu trúc của chúng. Các kết quả cho thấy rằng việc điều chỉnh kích thước và tỉ lệ pha tạp có thể dẫn đến những thay đổi đáng kể trong độ từ hóa và nhiệt độ Curie.

4.2. Ứng dụng trong công nghệ hiện đại

Các hệ từ tính nano có tiềm năng ứng dụng lớn trong công nghệ hiện đại, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử và lưu trữ thông tin. Việc phát triển các linh kiện điện tử mới dựa trên các hệ này có thể mang lại những cải tiến đáng kể về hiệu suất và khả năng lưu trữ.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu hệ từ tính nano

Nghiên cứu hệ từ tính nano của Phạm Hương Thảo đã mở ra nhiều hướng đi mới cho việc phát triển vật liệu mới. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong công nghệ hiện đại, đồng thời giải quyết các thách thức còn tồn tại trong lĩnh vực này.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hệ từ tính nano có thể được điều chỉnh để đạt được các tính chất mong muốn. Những phát hiện này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có thể được áp dụng trong thực tiễn.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Tương lai của nghiên cứu hệ từ tính nano sẽ tiếp tục tập trung vào việc phát triển các phương pháp chế tạo mới và cải tiến các phương pháp lý thuyết. Điều này sẽ giúp mở rộng khả năng ứng dụng của các hệ này trong công nghệ hiện đại.