Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu tính chất từ và khả năng sinh nhiệt của hệ nano Fe3O4

• Tác giả: Lê Thị Hồng Phong
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Hùng Mạnh
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Vật liệu
• Đề tài: Nghiên Cứu Tính Chất Từ Và Khả Năng Sinh Nhiệt Của Hệ Nano Fe3O4
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• 1. TỔNG QUAN VẬT LIỆU NANO TỪ Fe3O4 VÀ MẶT SẠ VẬT LIỆU NANO NÂN Fe3O4
• 1.1. CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU Fe3O4
• 1.2. TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU NANO Fe3O4
• 1.3. NGUỒN GỐC TỪ TÍNH VÀ TƯƠNG TÁC TRAO ĐỔI TRONG VẬT LIỆU Fe3O4
• 1.4. TÍNH CHẤT SINH NHIỆT TRONG TỪ TRƯỜNG XOAY CHIỀU CỦA CÁC HẠT NANO Fe3O4
• 1.5. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HIỆU ỨNG ĐỐT NÓNG CẢM ỨNG TỪ TRONG TỪ TRƯỜNG XOAY CHIỀU
• 2. MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG SINH NHIỆT CỦA HẠT NANO Fe3O4
• 2.1. ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC HẠT
• 2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA HÌNH DẠNG HẠT
• 2.3. ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN
• 3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MẶT SẠ VẬT LIỆU NÂN Fe3O4 LIÊN QUAN LUẬN ÁN
• 3.1. VẬT LIỆU NANO CoxFe3-xO4

I. Tính chất từ của hệ nano Fe3O4

Hệ nano Fe3O4 được biết đến với tính chất từ đặc biệt, bao gồm sự xuất hiện của từ tính siêu thuần và từ tính ferrimagnetic. Các nghiên cứu cho thấy rằng kích thước hạt nano có ảnh hưởng lớn đến tính chất từ của vật liệu. Khi kích thước hạt giảm xuống dưới 20 nm, tính chất từ của Fe3O4 trở nên mạnh mẽ hơn do sự gia tăng tỷ lệ bề mặt so với thể tích. Điều này dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc từ và sự phân bố của các ion Fe trong mạng tinh thể. Theo nghiên cứu, tính chất từ của Fe3O4 có thể được điều chỉnh thông qua các phương pháp tổng hợp khác nhau, như phương pháp hóa học ướt hoặc phương pháp sol-gel. Những thay đổi này không chỉ ảnh hưởng đến tính chất từ mà còn đến khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực như y học và công nghệ nano.

1.1. Nguồn gốc từ tính và tương tác trao đổi

Nguồn gốc của tính chất từ trong Fe3O4 liên quan đến sự tương tác giữa các ion Fe2+ và Fe3+ trong cấu trúc tinh thể. Sự phân bố của các ion này tạo ra các vùng từ tính khác nhau, dẫn đến hiện tượng từ tính ferrimagnetic. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự thay đổi trong tỷ lệ giữa Fe2+ và Fe3+ có thể làm thay đổi đáng kể tính chất từ của vật liệu. Hơn nữa, tương tác trao đổi giữa các ion cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất từ của Fe3O4. Việc hiểu rõ về các tương tác này sẽ giúp tối ưu hóa tính chất từ cho các ứng dụng cụ thể.

II. Khả năng sinh nhiệt của hệ nano Fe3O4

Khả năng sinh nhiệt của hệ nano Fe3O4 là một trong những đặc điểm nổi bật, đặc biệt trong ứng dụng y học như nhiệt trị liệu. Nghiên cứu cho thấy rằng khả năng sinh nhiệt của Fe3O4 phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước hạt, hình dạng và tần số của từ trường xoay chiều. Khi hạt nano Fe3O4 được đặt trong từ trường xoay chiều, chúng có khả năng chuyển đổi năng lượng từ trường thành nhiệt, tạo ra hiệu ứng nhiệt năng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tính chất từ của Fe3O4 có thể được tối ưu hóa để tăng cường khả năng sinh nhiệt, từ đó nâng cao hiệu quả trong các ứng dụng điều trị ung thư.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh nhiệt

Một số yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng sinh nhiệt của hệ nano Fe3O4 bao gồm kích thước hạt, hình dạng và thành phần hóa học. Kích thước hạt nhỏ hơn thường dẫn đến khả năng sinh nhiệt cao hơn do tăng cường hiệu ứng từ tính siêu thuần. Hình dạng hạt cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh nhiệt, với các hạt hình cầu thường có hiệu suất tốt hơn so với các hình dạng khác. Ngoài ra, việc thay đổi thành phần hóa học, chẳng hạn như thay thế một phần ion Fe bằng các ion khác, có thể làm thay đổi tính chất từ và khả năng sinh nhiệt của vật liệu. Những yếu tố này cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để phát triển các ứng dụng hiệu quả hơn trong lĩnh vực y học và công nghệ.