Luận văn: Nghiên cứu tính chất hạt nano từ bằng mô phỏng máy tính

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu tính chất hệ hạt nano từ bằng mô phỏng máy tính. Vật liệu và linh kiện nano. Tóm tắt luận văn chi tiết.

• Tác giả: Trần Nguyên Lân
• Người hướng dẫn: Pgs. Trần Hoàng Hải
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ
• Chuyên ngành: Vật Liệu và Linh Kiện Nanô
• Đề tài: Nghiên cứu một số tính chất cơ bản của hệ hạt nano từ bằng phương pháp mô phỏng trên máy tính
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• Nội dung
• Bảng chữ cái viết tắt
• Mở đầu
• 1. Chương 1: Tổng quan
• 1.1. Mô hình hóa và mô phỏng trong khoa học vật liệu
• 1.2. Ý tưởng cơ bản của việc mô hình hóa và mô phỏng
• 1.3. Xây dựng mô hình toán học từ những bức tranh hiện tượng
• 1.4. Một số lưu đồ mô tả quá trình mô hình hóa và mô phỏng
• 1.5. Phân loại mô hình
• 1.6. Phương pháp Monte Carlo
• 1.7. Phương pháp Monte Carlo lấy mẫu đơn giản
• 1.8. Phương pháp Monte Carlo lấy mẫu quan trọng - thuật toán Metropolis
• 1.9. Khái niệm và tính chất cơ bản của hạt nano từ
• 1.10. Sự phân chia domain trong vật liệu sắt từ
• 1.11. Sự từ hóa của hạt nano từ
• 1.12. Tính chất của hạt nano từ tại nhiệt độ hữu hạn
• 1.13. Một số phép đo xác định tính chất của hệ hạt nano từ
• 1.14. Sự tương tác giữa những hạt nano từ
• 1.15. Ứng dụng của hạt nano từ trong y sinh học
• 1.16. Truyền dẫn thuốc
• 1.17. Nâng thân nhiệt cục bộ
• 1.18. Tăng tính tương phản cho MRI
• 2. Chương 2: Mô hình và mô phỏng
• 2.1. Năng lượng của hệ hạt nano từ
• 2.2. Phương pháp mô phỏng
• 2.3. Tính toán năng lượng lưỡng cực
• 2.4. Thuật toán mô phỏng
• 2.5. Lựa chọn thông số
• 3. Chương 3: Kết quả và thảo luận
• 3.1. Nhiệt độ khóa của hệ hạt nano từ
• 3.2. Độ từ hóa trong quá trình zero-field-cooled
• 3.3. Sự phân bố rào thế trong hệ hạt nano từ
• 3.4. Sự tán sắc của mẫu
• 3.5. Tương tác tĩnh từ giữa các hạt
• 3.6. Sự phụ thuộc của đỉnh ZFC vào từ trường ngoài
• 3.7. Chu trình từ trễ của hệ hạt nano từ
• 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 3.9. Sự tán sắc của mẫu
• 3.10. Tương tác tĩnh từ giữa các hạt
• 3.11. Tính chất tập hợp của hệ hạt nano từ
• Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục: Các bài báo liên quan đến luận văn

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Hạt Nano Từ Bằng Mô Phỏng 55 ký tự

Nghiên cứu hạt nano từ (MNPs) bằng phương pháp mô phỏng đang ngày càng trở nên quan trọng trong lĩnh vực khoa học vật liệu và công nghệ nano. Các phương pháp mô phỏng động lực học phân tử hạt nano từ và mô phỏng Monte Carlo hạt nano từ cho phép các nhà khoa học khám phá các tính chất từ của vật liệu ở cấp độ nguyên tử và phân tử, cung cấp thông tin chi tiết mà các phương pháp thực nghiệm khó có thể đạt được. Các phần mềm mô phỏng hạt nano từ đóng vai trò then chốt trong quá trình này. Ứng dụng của MNPs rất đa dạng, từ y sinh học (như dẫn thuốc, chẩn đoán hình ảnh) đến lưu trữ dữ liệu và xúc tác. Việc hiểu rõ các tính chất siêu thuận từ hạt nano của MNPs, bao gồm cả ảnh hưởng của kích thước hạt nano từ ảnh hưởng đến tính chất và hình dạng, tương tác lưỡng cực hạt nano, và ảnh hưởng bề mặt đến tính chất hạt nano từ, là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất của chúng trong các ứng dụng khác nhau. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phát triển các mô hình chính xác hơn và các phương pháp tính toán hiệu quả hơn để mô phỏng hành vi của MNPs trong các điều kiện khác nhau. Theo luận văn của Trần Nguyên Lân, hầu hết các nghiên cứu hiện nay tập trung vào ứng dụng của hạt nano từ mà chưa đi sâu vào nghiên cứu bản chất.

1.1. Giới Thiệu Chung về Vật Liệu Từ Cấu Trúc Nano

Vật liệu từ cấu trúc nano, bao gồm hạt nano từ và màng mỏng từ, đang thu hút sự quan tâm lớn nhờ những ứng dụng tiềm năng và sự khác biệt về tính chất so với vật liệu khối. Tính chất vật lý của hệ hạt nano từ có thể được điều chỉnh để phù hợp với mục đích ứng dụng hoặc nghiên cứu. Nghiên cứu vật liệu từ cấu trúc nano được thực hiện bởi một số nhóm nghiên cứu trong nước. Tuy nhiên, phần lớn tập trung vào ứng dụng mà chưa nghiên cứu tính chất cơ bản một cách sâu sắc.

1.2. Vai Trò của Mô Phỏng Trong Nghiên Cứu Vật Liệu

Mô phỏng đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu vật liệu, là cầu nối giữa lý thuyết và thực nghiệm. Nó giúp giải thích, dự đoán và tối ưu hóa các thí nghiệm. Phương pháp mô phỏng Monte Carlo là một công cụ hữu hiệu để nghiên cứu hệ nano từ do khả năng mô tả chính xác các hệ thống phức tạp.

1.3. Ứng Dụng Tiềm Năng của Hạt Nano Từ

Ứng dụng của hạt nano từ ngày càng mở rộng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm y sinh học (tách tế bào, dẫn thuốc, tăng tương phản MRI), điện tử (linh kiện, ghi từ), và môi trường (xử lý ô nhiễm). Việc nghiên cứu tính chất cơ bản của hạt nano từ là nền tảng để phát triển các ứng dụng hiệu quả hơn.

II. Thách Thức Vấn Đề trong Mô Phỏng Hạt Nano Từ 60 ký tự

Mặc dù mô phỏng là một công cụ mạnh mẽ, nhưng việc mô hình hóa hạt nano từ vẫn còn nhiều thách thức. Một trong những khó khăn lớn nhất là mô tả chính xác các tương tác trao đổi trong hạt nano và tương tác lưỡng cực hạt nano, đặc biệt trong các hệ có nồng độ cao. Các mô hình hóa hạt nano từ hiện tại thường đơn giản hóa các tương tác này, dẫn đến kết quả không chính xác. Hơn nữa, việc tính toán năng lượng dị hướng hạt nano và mật độ trạng thái điện tử hạt nano từ đòi hỏi các phương pháp tính toán phức tạp và tốn kém về mặt thời gian. Do đó, cần có sự phát triển liên tục của các thuật toán và phương pháp phương pháp phần tử hữu hạn hạt nano từ để giải quyết những thách thức này. Việc mô phỏng hiệu ứng lượng tử trong hạt nano từ tính cũng là một thách thức lớn.

2.1. Độ Chính Xác Của Các Mô Hình Hiện Tại

Các mô hình hiện tại thường đơn giản hóa tương tác tĩnh điện từ và các hiệu ứng bề mặt, dẫn đến kết quả không chính xác. Cần có sự phát triển của các mô hình chính xác hơn, có khả năng mô tả các tương tác phức tạp ở cấp độ nguyên tử.

2.2. Khó khăn trong Tính Toán Hiệu Năng Cao

Việc tính toán tính chất từ của hạt nano đòi hỏi các phương pháp tính toán phức tạp và tốn kém về mặt thời gian. Cần có sự phát triển của các thuật toán hiệu quả hơn và sử dụng các tài nguyên tính toán hiệu năng cao.

2.3. Mô Tả Hiệu Ứng Lượng Tử Trong Hạt Nano

Hiệu ứng lượng tử có thể đóng vai trò quan trọng trong tính chất từ của hạt nano, đặc biệt ở kích thước nhỏ. Việc mô tả chính xác các hiệu ứng này là một thách thức lớn.

III. Cách Mô Phỏng Monte Carlo Nghiên Cứu Nano Từ 59 ký tự

Phương pháp mô phỏng Monte Carlo (MCM) là một công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu tính chất từ của hạt nano. MCM dựa trên việc tạo ra một chuỗi các cấu hình ngẫu nhiên và tính toán năng lượng của mỗi cấu hình. Xác suất chấp nhận một cấu hình mới phụ thuộc vào sự thay đổi năng lượng và nhiệt độ của hệ. MCM cho phép mô phỏng các hệ thống phức tạp với số lượng lớn các hạt, đồng thời xem xét ảnh hưởng của nhiệt độ và các yếu tố bên ngoài. Các thuật toán Metropolis đóng vai trò quan trọng trong việc lấy mẫu hiệu quả trong không gian cấu hình. Việc lựa chọn hàm năng lượng phù hợp (ví dụ, mô hình Ising, mô hình Heisenberg) là rất quan trọng để đạt được kết quả chính xác. Theo luận văn của Trần Nguyên Lân, có thể sử dụng phương pháp Monte Carlo lấy mẫu đơn giản hoặc mô phỏng Monte Carlo lấy mẫu quan trọng.

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động của Phương Pháp Monte Carlo

MCM tạo ra các cấu hình ngẫu nhiên và tính toán năng lượng. Xác suất chấp nhận cấu hình mới phụ thuộc vào sự thay đổi năng lượng và nhiệt độ, tuân theo phân bố Boltzmann.

3.2. Lựa Chọn Hàm Năng Lượng Phù Hợp

Lựa chọn hàm năng lượng phù hợp (ví dụ, mô hình Ising, mô hình Heisenberg) là rất quan trọng để mô tả chính xác tính chất từ của hạt nano.

3.3. Thuật Toán Metropolis và Lấy Mẫu Hiệu Quả

Thuật toán Metropolis cho phép lấy mẫu hiệu quả trong không gian cấu hình, đảm bảo rằng các cấu hình quan trọng được thăm dò thường xuyên hơn.

IV. Động Lực Học Phân Tử Mô Phỏng Tính Chất Nano Từ 60 ký tự

Ngoài MCM, mô phỏng động lực học phân tử (MD) là một phương pháp quan trọng khác để nghiên cứu tính chất từ của hạt nano. MD dựa trên việc giải các phương trình chuyển động của các nguyên tử và phân tử trong hệ, cho phép theo dõi sự tiến hóa của hệ theo thời gian. MD có thể được sử dụng để mô phỏng các quá trình động lực, chẳng hạn như sự đảo chiều từ hóa và sự hình thành các cấu trúc từ tính. Việc sử dụng các thế tương tác chính xác (ví dụ, thế spin-polarized) là rất quan trọng để đạt được kết quả chính xác. MD có thể cung cấp thông tin chi tiết về tương tác trao đổi trong hạt nano. MD rất hiệu quả trong việc nghiên cứu nhiệt độ Curie hạt nano.

4.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Động Lực Học Phân Tử

MD giải các phương trình chuyển động của các nguyên tử và phân tử trong hệ, cho phép theo dõi sự tiến hóa của hệ theo thời gian.

4.2. Thế Tương Tác và Độ Chính Xác Của Mô Phỏng

Việc sử dụng các thế tương tác chính xác (ví dụ, thế spin-polarized) là rất quan trọng để đạt được kết quả chính xác.

4.3. Ứng Dụng MD Trong Nghiên Cứu Đảo Chiều Từ Hóa

MD có thể được sử dụng để mô phỏng các quá trình động lực, chẳng hạn như sự đảo chiều từ hóa và sự hình thành các cấu trúc từ tính.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn từ Mô Phỏng Hạt Nano Từ 56 ký tự

Các kết quả mô phỏng không chỉ cung cấp thông tin cơ bản về tính chất từ của hạt nano, mà còn có thể được sử dụng để thiết kế và tối ưu hóa các thiết bị và ứng dụng. Ví dụ, mô phỏng có thể giúp tối ưu hóa kích thước, hình dạng và thành phần của hạt nano để đạt được hiệu suất cao nhất trong ứng dụng dẫn thuốc hoặc chẩn đoán hình ảnh. Mô phỏng DFT hạt nano từ cho phép nghiên cứu các đặc tính điện tử và từ tính. Kết quả mô phỏng spin dynamics hạt nano có thể ứng dụng để tạo ra các vật liệu từ tính hiệu quả hơn trong các thiết bị lưu trữ dữ liệu.

5.1. Tối Ưu Hóa Hạt Nano Cho Ứng Dụng Dẫn Thuốc

Mô phỏng có thể giúp xác định kích thước và hình dạng tối ưu của hạt nano để tăng khả năng hấp thụ thuốc và giảm tác dụng phụ.

5.2. Cải Thiện Hiệu Quả Chẩn Đoán Hình Ảnh MRI

Mô phỏng có thể giúp thiết kế hạt nano có độ tương phản cao hơn trong MRI, cải thiện khả năng phát hiện bệnh.

5.3. Phát Triển Vật Liệu Lưu Trữ Dữ Liệu Mới

Mô phỏng có thể giúp tạo ra các vật liệu từ tính hiệu quả hơn trong các thiết bị lưu trữ dữ liệu mật độ cao.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai 50 ký tự

Nghiên cứu tính chất từ của hạt nano bằng phương pháp mô phỏng là một lĩnh vực đầy tiềm năng, hứa hẹn mang lại những đột phá trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ. Việc phát triển các mô hình chính xác hơn và các phương pháp tính toán hiệu quả hơn là rất quan trọng để giải quyết những thách thức hiện tại. Các hướng nghiên cứu tương lai bao gồm việc kết hợp các phương pháp mô phỏng khác nhau, xem xét ảnh hưởng của các yếu tố môi trường, và phát triển các công cụ mô phỏng dễ sử dụng hơn. Các mô phỏng động lực spin có thể được sử dụng để nghiên cứu quá trình từ hóa trong hạt nano từ.

6.1. Kết Hợp Các Phương Pháp Mô Phỏng Khác Nhau

Kết hợp MCM, MD, và các phương pháp tính toán lượng tử (ví dụ, DFT) có thể cung cấp một cái nhìn toàn diện hơn về tính chất từ của hạt nano.

6.2. Xem Xét Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Môi Trường

Việc xem xét ảnh hưởng của các yếu tố môi trường (ví dụ, dung môi, nhiệt độ, áp suất) là rất quan trọng để mô phỏng chính xác hành vi của hạt nano trong các ứng dụng thực tế.

6.3. Phát Triển Các Công Cụ Mô Phỏng Dễ Sử Dụng

Phát triển các công cụ mô phỏng dễ sử dụng hơn sẽ giúp các nhà khoa học và kỹ sư khám phá và tận dụng tiềm năng của hạt nano từ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PTN CÔNG NGHỆ NANO Trần Nguyên Lân NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA HỆ HẠT NANO TỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nanô (Chuyên ngành đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS. Trần Hoàng Hải Thành phố Hồ Chí Minh - 2010 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Lêi c¶m ¬n §Çu tiªn cho t«i ®−îc c¶m ¬n §H C«ng NghÖ - §HQG Hμ Néi vμ PTN C«ng NghÖ Nano - §HQG Tp Hå ChÝ Minh ®· t¹o ®iÒu kiÖn ®Ó t«i ®−îc häc tËp vμ hoμn thμnh luËn v¨n nμy. T«i còng xin ®−îc ch©n thμnh c¶m ¬n c¸c ThÇy C« gi¸o ®· truyÒn ®¹t cho t«i nh÷ng kiÕn thøc quý b¸u trong suèt hai n¨m häc qua. §Æc biÖt cho t«i ®−îc tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c ®Õn PGS.

TrÇn Hoμng H¶i. ThÇy kh«ng chØ trùc tiÕp h−íng dÉn t«i mμ cßn t¹o nhiÒu c¬ héi ®Ó t«i ®−îc nghiªn cøu khoa häc. T«i xin ®−îc ghi nhí ®Õn ThÇy nh− lμ ng−êi ThÇy ®Çu tiªn trªn con ®−êng nghiªn cøu khoa häc cña m×nh. Cho t«i ®−îc gëi lêi c¶m ¬n ®Õn TS.

NguyÔn M¹nh TuÊn, ViÖn phã ViÖn VËt lý Tp Hå ChÝ Minh kiªm Tr−ëng phßng VËt liÖu míi vμ vËt liÖu cÊu tróc nano, ViÖn VËt lý Tp Hå ChÝ Minh. ThÇy ®· quan t©m vμ t¹o nh÷ng ®iÒu kiÖn tèt nhÊt ®Ó t«i hoμn thμnh luËn v¨n nμy. Cuèi cïng, t«i xin ch©n thμnh c¶m ¬n nh÷ng ®ång nghiÖp, b¹n bÌ vμ gia ®×nh ®· ®éng viªn, gióp ®ì t«i trong suèt qu¸ tr×nh häc tËp còng nh− thùc hiÖn luËn v¨n. Tp Hå ChÝ Minh, ngμy 25 th¸ng 02 n¨m 2010 T¸c gi¶ luËn v¨n TrÇn Nguyªn L©n 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Néi dung Trang B¶ng ch÷ c¸i viÕt t¾t 5 Më ®Çu 6 Ch−¬ng 1- Tæng quan 8 1.

M« h×nh hãa vμ m« pháng trong khoa häc vËt liÖu 8 1. ý t−ëng c¬ b¶n cña viÖc m« h×nh ho¸ vμ m« pháng 8 1. X©y dùng m« h×nh to¸n häc tõ nh÷ng bøc tranh hiÖn t−îng 9 1. Mét sè l−u ®å m« t¶ qu¸ tr×nh m« h×nh hãa vμ m« pháng 9 1.

Ph©n lo¹i m« h×nh 11 1. Ph−¬ng ph¸p Monte Carlo 11 1. Ph−¬ng ph¸p Monte Carlo lÊy mÉu ®¬n gi¶n 12 1. Ph−¬ng ph¸p Monte Carlo lÊy mÉu quan träng - thuËt to¸n Metropolis 12 1.

Kh¸i niÖm vμ tÝnh chÊt c¬ b¶n cña h¹t nano tõ 15 1. Sù ph©n chia domain trong vËt liÖu s¾t tõ 15 1. Sù tõ hãa cña h¹t nano tõ 17 1. TÝnh chÊt cña h¹t nano tõ t¹i nhiÖt ®é h÷u h¹n 19 1.

Mét sè phÐp ®o x¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña hÖ h¹t nano tõ 24 1. Sù t−¬ng t¸c gi÷a nh÷ng h¹t nano tõ 25 1. øng dông cña h¹t nano tõ trong y sinh häc 27 1. TruyÒn dÉn thuèc 28 1.

N©ng th©n nhiÖt côc bé 29 1. T¨ng tÝnh t−¬ng ph¶n cho MRI 30 Ch−¬ng 2- m« h×nh vμ m« pháng 33 2. N¨ng l−îng cña hÖ h¹t nano tõ 33 2. Ph−¬ng ph¸p m« pháng 35 2.

TÝnh to¸n n¨ng l−îng l−ìng cùc 35 2. ThuËt to¸n m« pháng 36 2. Lùa chän th«ng sè 38 Ch−¬ng 3- kÕt qu¶ vμ th¶o luËn 39 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. NhiÖt ®é khãa cña hÖ h¹t nano tõ 39 3.

§é tõ hãa trong qu¸ tr×nh zero-field-cooled 39 3. Sù ph©n bè rμo thÕ trong hÖ h¹t nano tõ 40 3. Sù t¸n s¾c cña mÉu 41 3. T−¬ng t¸c tÜnh tõ gi÷a c¸c h¹t 42 3.

Sù phô thuéc cña ®Ønh ZFC vμo tõ tr−êng ngoμi 43 3. Chu tr×nh tõ trÔ cña hÖ h¹t nano tõ 47 3. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é 47 3. Sù t¸n s¾c cña mÉu 48 3.

T−¬ng t¸c tÜnh tõ gi÷a c¸c h¹t 49 3. TÝnh chÊt tËp hîp cña hÖ h¹t nano tõ 51 KÕt luËn vμ h−íng nghiªn cøu t−¬ng lai 53 Tμi liÖu tham kh¶o 55 Phô lôc: C¸c bμi b¸o liªn quan ®Õn luËn v¨n 59 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] B¶ng ch÷ c¸i viÕt t¾t STT Ch÷ viÕt t¾t NghÜa tiÕng Anh NghÜa tiÕng ViÖt 1 DDI Dipolar Interaction T−¬ng t¸c l−ìng cùc 2 FC Field-Cooled Lμm l¹nh cã tõ tr−êng 3 MCM Monte Carlo method Ph−¬ng ph¸p Monte Carlo 4 MNPs MagneticNanoparticles Nh÷ng h¹t nano tõ 5 SPM Superparamagnetism Siªu thuËn tõ 6 ZFC Zero-Field-Cooled Lμm l¹nh kh«ng tõ tr−êng 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Më ®Çu Cïng víi xu h−íng ph¸t triÓn chung cña khoa häc, ngμnh vËt liÖu ngμy cμng gãp phÇn to lín vμo nhiÒu mÆt trong ®êi sèng cña con ng−êi. Kh«ng nh÷ng chÕ t¹o nh÷ng c«ng cô hiÖn ®¹i gióp ®ì con ng−êi mμ cßn më ra nh÷ng kh¶ n¨ng míi trong viÖc trÞ bÖnh còng nh− b¶o vÖ m«i tr−êng. V× vËy viÖc nghiªn cøu khoa häc vËt liÖu, c¶ lý thuyÕt vμ thùc nghiÖm, mang tÝnh chÊt cÊp b¸ch.

Mét trong sè nh÷ng vËt liÖu mμ c«ng nghÖ tiªn tiÕn ®em l¹i ®ã lμ vËt liÖu tõ cÊu tróc nano bao gåm h¹t nano tõ vμ mμng máng tõ. ThËt ra, vËt liÖu tõ ®· ®−îc øng dông tõ rÊt sím vμ hiÖn nay vËt liÖu tõ cÊu tróc nano høa hÑn nh÷ng øng dông réng r·i trong rÊt nhiÒu lÜnh vùc. Nh÷ng hÖ h¹t nano tõ cã thÓ bao gåm nh÷ng h¹t nano tõ ®−îc ph©n bè trong c¸c m«i tr−êng nh− chÊt r¾n (granular solids) hoÆc trong chÊt láng (magnetic fluid). C¸c m«i tr−êng nμy cã thÓ lμ c¸ch ®iÖn hoÆc kh«ng c¸ch ®iÖn, tinh thÓ hoÆc v« ®Þnh h×nh vμ cã thÓ cã vμi pha kh¸c nhau cña vËt liÖu.

Theo ®ã, tÝnh chÊt vËt lý cña hÖ h¹t nano tõ cã kh¶ n¨ng ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó tïy vμo môc ®Ých øng dông hoÆc nghiªn cøu. ë n−íc ta hiÖn nay, viÖc nghiªn cøu vËt liÖu tõ cÊu tróc nano ®−îc thùc hiÖn bëi mét sè nhãm. HÇu hÕt c¸c nghiªn cøu chó träng vμo vÊn ®Ò øng dông cña h¹t nano tõ, trong khi ®ã nh÷ng tÝnh chÊt c¬ b¶n vÉn ch−a ®−îc t×m hiÓu mét c¸ch s©u s¾c. Do vËy chóng t«i tiÕn hμnh hμnh nghiªn cøu nh÷ng tÝnh chÊt c¬ b¶n cña hÖ h¹t nano tõ b»ng ph−¬ng ph¸p m« pháng trªn m¸y tÝnh.

Trªn thÕ giíi, trong nhiÒu n¨m gÇn ®©y, c¸c nhμ khoa häc ®· nç lùc nghiªn cøu nh»m ®−a ra mét lý thuyÕt tæng qu¸t cho hÖ h¹t nano tõ bao gåm c¶ ¶nh h−ëng cña t−¬ng t¸c vμ sù t¸n s¾c. Nh÷ng m« h×nh nμy chØ dõng l¹i ë tr−êng hîp mÉu lo·ng [21,43] hoÆc t−¬ng t¸c yÕu [1,21,24]. GÇn ®©y, dùa trªn ph−¬ng ph¸p m« pháng Monte Carlo, rÊt nhiÒu nghiªn cøu ®· chØ ra sù th¨ng gi¸ng nhiÖt cña hÖ h¹t nano tõ [10,15], hoÆc ¶nh h−ëng cña t−¬ng t¸c m¹nh lªn tÝnh chÊt cña hÖ h¹t nano tõ [3,10,12,16,22,23,27,40,41,42,45]. Tuy nhiªn, vÉn cßn mét sè vÊn ®Ò ch−a ®−îc s¸ng tá nh− lμ sù phô thuéc cña nhiÖt ®é khãa vμo tr−êng thÊp, còng nh− ¶nh h−ëng liªn kÕt cña sù t¸n s¾c vμ t−¬ng t¸c tÜnh tõ gi÷a c¸c h¹t lªn tÝnh chÊt tõ trÔ cña hÖ.

§©y chÝnh lμ lý do v× sao chóng t«i tËp trung nghiªn cøu hai vÊn ®Ò nμy. Bμi luËn v¨n gåm bèn ch−¬ng, (i) trong ch−¬ng mét, chóng t«i sÏ giíi thiÖu s¬ l−îc vÒ ngμnh khoa häc vËt liÖu tÝnh to¸n, mÆc dï cßn kh¸ non trÎ so víi lý thuyÕt vμ thùc nghiÖm nh−ng tÝnh to¸n sè gãp phÇn kh«ng nhá vμo sù ph¸t triÓn chung cña khoa häc vËt liÖu, ®ång thêi trong ch−¬ng nμy chóng t«i ®Ò cËp ®Õn ph−¬ng ph¸p Monte Carlo, mét ph−¬ng ph¸p rÊt h÷u hiÖu vμ th−êng ®−îc sö dông trong viÖc nghiªn cøu hÖ nano tõ. Mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n vμ øng dông cña hÖ 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] h¹t nano tõ trong y sinh häc còng ®−îc tãm t¾t trong ch−¬ng nμy. (ii) Ch−¬ng hai, chóng t«i ®−a ra m« h×nh chi tiÕt vμ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n, ch−¬ng nμy rÊt quan träng bëi v× nã ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn ý nghÜa vËt lý còng nh− kÕt qu¶ m« pháng.

(iii) Trong ch−¬ng ba, chóng t«i sÏ th¶o luËn vÒ nh÷ng kÕt qu¶ ®· thu ®−îc, nh÷ng kÕt qu¶ m« pháng cña chóng t«i ®−îc so s¸nh víi nh÷ng kÕt qu¶ thùc nghiÖm còng nh− tiªn ®o¸n tÝnh chÊt cña hÖ h¹t nano tõ. TÊt c¶ c¸c kÕt qu¶ nμy ®Òu ®−îc gi¶i thÝch râ rμng. (iv) Cuèi cïng, mét sè vÊn ®Ò chÝnh yÕu cña luËn v¨n còng nh− nh÷ng dù ®Þnh nghiªn cøu trong t−¬ng lai ®−îc tãm t¾t trong phÇn kÕt luËn. 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Ch−¬ng 1 - TæNG QUAN 1.

M« H×nh hãa Vμ M« Pháng Trong Khoa Häc VËt LiÖu Trong phÇn chóng ta sÏ s¬ l−îc mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n cña khoa häc vËt liÖu tÝnh to¸n. Nh− chóng ta thÊy trªn h×nh 1.1, m« pháng m¸y tÝnh lμ mét m¾c xÝch kh«ng thÓ thiÕu trong khoa häc vËt liÖu hiÖn ®¹i. Thùc nghiÖm M« pháng Lý thuyÕt m¸y tÝnh H×nh 1. Sù liªn hÖ gi÷a thùc nghiÖm, lý thuyÕt vμ m« pháng m¸y tÝnh trong khoa häc vËt liÖu hiÖn ®¹i.

ý tưởng cơ bản của viÖc m« h×nh ho¸ vμ m« pháng Mục đÝch chung của khoa học là để t×m hiểu và điều khiển thế giới vật chất. Tuy nhiªn, cã rất nhiều vấn đề kh«ng thể quan s¸t một c¸ch đầy đủ hoặc kh«ng thể hiểu thấu và điều khiển nếu kh«ng cã trừu tượng hãa khoa học. Trừu tượng hãa khoa học cã nghÜa lμ thay thế những phần của thế giới thực dưới sự xem xÐt bằng một m« h×nh. Qu¸ tr×nh thiết kế những m« h×nh được xem như lμ nguyªn lý tổng qu¸t vμ cơ bản nhất của việc m« phỏng.

Nã m« tả phương ph¸p khoa học của việc đưa ra một sự “bắt chước” đơn giản với hệ thực mμ vẫn bảo tồn những đặc tÝnh quan trọng của hệ thực đã. Nãi c¸ch kh¸c, một m« h×nh m« tả một hệ thực bằng c¸ch sử dụng một cấu tróc tương tự nhưng đơn giản hơn. Những m« h×nh trừu tượng như vậy cã thể xem như là điểm bắt đầu cơ bản của lý thuyết. Tuy nhiªn, cÇn phải nhấn mạnh rằng kh«ng cã sự tồn tại thống nhất hoàn toàn giữa những m« h×nh và hệ thực.

Hay nãi c¸ch kh¸c mỗi m« h×nh kh«ng thể bao gồm một c¸ch đầy đủ những tÝnh chất của một hệ thực. Và điều này càng đóng hơn trong khoa học vật liệu, bởi v× nã bao gồm rất nhiều những kÝch thước và cơ chế kh¸c nhau. 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. X©y dùng m« h×nh to¸n học tõ nh÷ng bøc tranh hiÖn t−îng Tr−íc khi ®−a ra nh÷ng ph−¬ng ph¸p gi¶i sè, nh÷ng nhμ khoa häc tÝnh to¸n ph¶i ®−a ra nh÷ng m« h×nh to¸n häc võa phï hîp víi nh÷ng tÝnh chÊt ®· quan s¸t tõ thùc nghiÖm, võa cã kh¶ n¨ng gi¶i ®−îc.

Mét m« h×nh to¸n häc sau khi ®−îc x©y dùng cã thÓ ¸p dông cho nh÷ng tr−êng hîp víi nh÷ng th«ng sè vμ ®iÒu kiÖn kh¸c nhau.