ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



Đinh Thị Lan

TÍNH CHẤT QUANG CỦA HẠT GỐM TỪ CHỨA Mn TRONG DUNG
MÔI HỮU CƠ.

Chuyên ngành: Quang học
Mã số: 60 44 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. PHÙNG QUỐC THANH
Đại học quốc gia Hà Nội

Hà Nội – 2011

1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE VÀ CÁC HẠT NANO
TRONG DUNG DỊCH 8
1.1 Tổng quan về các vật liệu perovskite. 8

1.1.1 Cấu trúc vật liệu perovskite
ABO
3
. 8
1.1.2 Tổng quan về vật liệu CaMnO
3
pha Fe. 10
1.1.3 Tổng quan về vật liệu (CaPr)MnO
3
pha Ru. 11
1.2 Tổng quan về các hạt nano trong dung dịch. 12
1.2.1 Giới thiệu chung về chất lỏng nano. 12
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. 14
1.2.3 Một số ứng dụng của các hạt nano trong dung dịch. 15
CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 19
2.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu. 19
2.1.1 Phương pháp phản ứng pha rắn thông thường [18]. 19
2.1.2 Phương pháp lắng đọng hóa học CSD[19] 21
2.1.3 Phương pháp hoá siêu âm [18]. 22
2.2 Quá trình chế tạo mẫu. 24
2.2.1 Hệ Ca(FeMn)O3 chế tạo bằng phương pháp gốm. 24
2.2.2 Hệ (CaPr)(MnRu)O3 chế tạo bằng phương pháp gốm. 26
2.2.3 Hệ Hạt nano Ca(FeMn)O3 và (CaPr)MnO3 pha Ru khuếch tán trong dung dịch 28
2.3 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu. 32
2.3.1 Phương pháp phổ hấp thụ UV_VI [21]. 32
2.3.2 Phương pháp phổ huỳnh quang[21]. 33
Hình 2.7: Hệ đo huỳnh quang FL3-22-Jobin-Yvon-Spex 33
2.3.3 Đo phổ X-ray [21]. 34
2.3.4 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) [22]. 36
2

2.3.5 Phương pháp từ kế mẫu rung VSM [23]. 37
CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38
3.1 Cấu trúc tinh thể của các mẫu khối. 38
3.2 Kết quả đo tính chất từ của các mẫu khối 39
3.3 Phổ hấp thụ hồng ngoại của các mẫu dung dịch nano 39
3.4 Kết quả đo hình thái hạt SEM 43
3.5 Phổ phát xạ huỳnh quang của các mẫu dung dịch nano. 46
3.6 Đo phát xạ huỳnh quang trong từ trường. 49
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Chương 1
Hình 1.1: Cấu trúc perovskite lí tưởng.
Hình 1.2: Sơ đồ tách mức năng lượng của ion Mn
3+
trong tinh thể perovskite.
Hình 1.3: Méo mạng Jahn-Teller kiểu I (a) và méo mạng Jahn-Teller kiểu II (b).
Hình 1.4: Giản đồ pha từ của Ca
x
Pr
1-x
MnO
3
.
Hình 1.5: Số công trình về chất lỏng nano xuất bản hàng năm trên tạp chí
Microfluidics and nanofluidics.
Hình 1.6: Hệ số dẫn nhiệt hiệu dụng của chất lỏng nano CuO (trên nền H

2
O) theo một
số tác giả .
Hình 1.7: Sự dập tắt ánh sáng tán xạ trong chất lỏng nano có nồng độ ferromagnetite
khác nhau dưới tác dụng của từ trường ngoài.
Hình 1.8: Phát xạ coherent laser trên đơn tinh thể nano ZnO do các polariton phi
định xứ .
Chương 2
Hình 2.1: Sơ đồ tạo mẫu bằng phương pháp gốm.
Hình 2.1: Minh hoạ quá trình CSD.
Hình 2.3: Quá trình thay đổi kích thước bọt.
Hình 2.4a: Sơ đồ tạo hệ gốm caMnO
3
.
Hình 2.4b: Sơ đồ tạo mẫu CaFe
0.01
M
0.99
O
3
.
Hình 2.4c: Sơ đồ tạo hệ gốm (CaPr)(MnRu)O
3
.
Hình 2.5a: Sơ đồ tạo dung dịch trong suốt Ca(FeMn)O
3
, (CaPr)(MnRu)O
3
.
Hình 2.4b: Sơ đồ tạo dung môi hữu cơ.

Hình 2.5c: Sơ đồ tạo các mẫu dung dịch nano.
Hình 2.6: Hệ đo phổ hấp thụ UV-3101PC.
Hình 2.7: Hệ đo huỳnh quang FL3-22-Jobin-Yvon-Spex.
Hình 2.8: Sơ đồ khối thiết bị VSM.
4
Chương 3
Hình 3.1a: Phổ nhiễu xạ tia X của gốm CaFe
x
Mn
1-x
O
3
tổng hợp theo phương pháp
phản ứng pha rắn.
Hình 3.1b: Phổ nhiễu xạ tia X của gốm Ca
0.85
Pr
0.15
Mn
1-y
Pr
y
O
3
tổng hợp theo
phương pháp phản ứng pha rắn.
Hình 3.2a: Đường cong từ nhiệt của các mẫu M1 và M2 tại từ trường ngoài 500G.
Hình 3.2b: Đường cong từ nhiệt của các mẫu L1 và L2 tại từ trường ngoài 500G.
Hình 3.3a: Phổ hấp thụ của các mẫu Ca(FeMn)O
3

.
Hình 3.3b: Phổ hấp thụ của các mẫu (CaPr)(MnPr)O
3
.
Hình 3.4: Phổ huỳnh quang của ZnS nano, cách đính phân tử SPAN lên hạt nano
[20].
Hình 3.5: Hình ảnh SEM của các mẫu M22, M2, L25 và L2.
Hình 3.6a: Sự phụ thuộc cường độ phát xạ cực đại
Hình 3.6b: Đồ thị sự dịch đỉnh phát xạ
Hình 3.7a: Phổ huỳnh quang của hệ mẫu Ca(FeMn)O
3
.
Hình 3.7b: Phổ huỳnh quang của hệ mẫu (CaPr)MnO
3
pha Ru.
Hình 3.8a: Phổ phát xạ của mẫu M21 khi tăng từ trường.
Hình 3.8b: Phổ phát xạ của mẫu M21 khi giảm từ trường.
Hình 3.8c: Sự giảm cường độ phát xạ cực đại theo từ trường của mẫu M21
Hình 3.9a: Phổ phát xạ của mẫu M22 khi tăng từ trường.
Hình 3.9b: Phổ phát xạ của mẫu M22 khi giảm từ trường.
Hình 3.9c: Sự giảm cường độ phát xạ cực đại theo từ trường của mẫu M22
Hình 4a: Phổ phát xạ của mẫu L21 khi từ trường tăng.
Hình 4b: Sự phụ thuộc đỉnh phổ phát xạ khi từ trường tăng.
Hình 4c: Phổ phát xạ của mẫu L21 khi từ trường giảm.
Hình 4d: Sự phụ thuộc đỉnh phổ phát xạ khi từ trường giảm.

5

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
6
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 Fe
3
O
4
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 CaMnO
3
, nhưng
một hệ là pha tạp đơn sắt Ca(FeMn)O

3
(tổ hợp sắt từ - phản sắt từ) và một hệ là pha
tạp kép ruthenium và praseodym (CaPr)(MnRu)O
3
(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.
7
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 công
nghệ 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 dung
dịch 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.

8
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE VÀ CÁC HẠT
NANO TRONG DUNG DỊCH
1.1 Tổng quan về các vật liệu perovskite.
1.1.1 Cấu trúc vật liệu perovskite
ABO
3
.
Vật liệu perovskite có công thức
hóa học chung là ABO
3
, trong đó A là
kim loại đất hiếm hoặc kiềm thổ và B là
kim loại chuyển tiếp. Các perovskite lý
tưởng có cấu trúc lập phương, thuộc
nhóm không gian Pm3m. Trong ô cơ sở,
các cation A
2+
chiếm vị trí đỉnh (các
cation vị trí A, (xyz) = (1/2, 1/2, 1/2)) và
các cation B
4+
ở tâm (các cation vị trí B,
(xyz) = (0,0,0)); các anion O
2-
giữ vị trí
ở tâm các mặt của hình lập phương (tức
là ba vị trí (0, 1/2, 1/2), (1/2, 0, 1/2) và
(1/2,1/2,0))[11].

Do cách sắp xếp như vậy, xung quanh mỗi cation A có 12 anion oxy phối vị
tạo thành đa diện AO
12
với khoảng cách trung bình A-O vào cỡ 0.278nm. Đặc trưng
quan trọng trong cấu trúc lập phương của các perovskite đó là sự tồn tại khối bát
diện BO
6
hình thành bởi một cation B và 6 anion oxy nội tiếp trong ô mạng cơ sở
(khoảng cách trung bình B-O cỡ 0.187nm). Cấu trúc perovskite lý tưởng có thể coi
như các bát diện BO
6
sắp xếp cạnh nhau (Hình 1.1). Trong hệ trục O(xyz) gắn với
tâm B của bát diện, góc liên kết B-O-B bằng 180
o
và độ dài liên kết B-O theo các
trục là bằng nhau. Từ cấu trúc lập phương lí tưởng này có thể thấy một số hệ quả
sau [3]:

Hình 1.1: Cấu trúc Perovskite lí tưởng
9
a) Bán kính ion của A phải lớn hơn của B
b) Các ion A, B phải tồn tại trong một trạng thái oxy hóa, để duy trì một kích
thước ion nhất định. Nhìn chung thì hóa trị tại B thường lớn hơn tại A, và hóa trị tại
A thường ít thay đổi (2+).
c) Độ lớn tương tác sắt từ (super-exchange) Mn-O-Mn
 

cos
2
2

d

chủ yếu
phụ thuộc khoảng cách (do góc α(Mn-O-Mn) là 180
o
).
d) Cấu trúc điện tử là không suy biến do ảnh hưởng của trường bát diện O
h
,
do vậy dao động quang học (IR, Raman) chủ yếu là các dao động đẳng hướng, đối
xứng, với số lượng vạch được phép tối thiểu (1). Sự tách mức t
2g
và e
g
không xảy
ra trong cấu trúc lập phương.
Hình 1.2 cho thấy quỹ đạo của các điện tử lớp 3d của Mn được tách thành
hai mức năng lượng: Mức năng lượng cao e
g
suy biến bội 2 gồm các quỹ đạo d
z
2,
d
x
2
-y
2 và mức năng lượng thấp t
2g
suy biến bội 3 gồm các quỹ đạo d
xy

, d
yz
và d
xz
. Sự
suy biến quỹ đạo của các điện tử làm cho cấu trúc bát diện MnO
6
bị biến dạng dẫn
e
g

orbitals

t
2g

orbi
tals

3
z

x

zx



a, Trong năm quỹ đạo d có ba quỹ
đạo t

2g
và hai quỹ đạo e
g

b, Các quỹ đạo d của các kim loại chuyển
tiếp gồm năm kiểu sắp xếp tương ứng.
Hình 1.2: Sơ đồ tách mức năng lượng của ion Mn
3+

trong tinh thể
perovskite.

10
đến sự méo mạng tổng thể, để loại bỏ suy biến đó và làm giảm năng lượng của hệ.
Các méo mạng thường gặp trong cấu trúc perovskite gồm có méo mạng Jahn –
Teller và méo mạng kiểu GdFeO
3
(hình 1.3).





1.1.2 Tổng quan về vật liệu CaMnO
3
pha Fe.
Trong CaMnO
3
, các nguyên tố thường được pha tạp bao gồm đất hiếm (La,
Pr, Ru, Nd,…) hoặc kim loại chuyển tiếp như Co, Ni, Cr… Có hai khả năng pha tạp

chính là pha tạp vị trí A (La, Pr, Ru, ) hoặc pha tạp vị trí B (Co, Ni, Fe, ).
Nguyên tố sắt có có điện tích hạt nhân, khối lượng nguyên tử và bán kính ion
rất gần với Mn. Sắt có hai số oxi hóa là Fe
2+
và Fe
3+
. Tuy nhiên trong thực tế vẫn
tồn tại một số ít các perovskite chứa ion Fe
4+
. Cấu hình điện tử của Fe
4+
là t
2g
3
e
g
1
,
khác xa với cấu hình của ion cùng hóa trị Mn
4+

(t
2g
3
) [6]. Sự thay thế của Fe cho Mn
trong CaMnO
3
đã tạo ra các tính chất từ lý thú [6].
Hình 1.4a chỉ ra phổ hấp thụ của các mẫu gốm CaFe
x

Mn
1-x
O
3
đo tại nhiệt độ
phòng. Từ phổ hấp thụ của các mẫu có thể quan sát thấy có 4 đỉnh hấp thụ tương
ứng năng lượng cỡ khoảng 6.7, 4.7, 2.5 eV. Riêng đối với các mẫu pha tạp, xuất
hiện thêm một đỉnh hấp thụ rõ nét tương ứng năng lượng khoảng 1.2 eV. Sự xuất
hiện đỉnh 1.2eV là điều rất đặc trưng cho sự pha tạp Fe, mặc dù sự pha tạp nhỏ
không thể làm thay đổi cấu trúc vùng quá nhiều. Ngay cả khi không pha tạp thì mật
độ trạng thái trên mức Fermi của CaMnO
3
vẫn tồn tại đỉnh 1.2eV ứng với các điện
tử có spin thấp. Sự xuất hiện của đỉnh hấp thụ quang học tại 1.2eV cho thấy quá



Hình 1.3: Méo mạng Jahn-Teller kiểu I (a) và méo
m
ạ
ng Jahn
-
Teller ki
ể
u II (b)

11
trình kích thích bắt đầu có sự tham gia của các điện tử có spin cao. Các điện tử này
chủ yếu bắt nguồn từ các ion Fe.
Các ước đoán độ rộng vùng cấm cũng chỉ ra khi nồng độ pha tạp tăng lên, độ

rộng vùng cấm có xu hướng giảm đi [7] , Ngoài ra còn thấy có sự dịch các đỉnh hấp
thụ về phía đỏ khi nồng độ pha tạp tăng lên. Điều này có thể được giải thích là do
khi nồng độ Fe tăng lên làm cho mật độ điện tử 3d trong tinh thể tăng lên. Sự dịch
chuyển đỏ có thể là dấu hiệu của quá trình các điện tử 3d này được bơm lên vùng
dẫn.

1.1.3 Tổng quan về vật liệu (CaPr)MnO
3
pha Ru.
Hình 1.4b chỉ ra giản đồ pha từ tính có tính đối xứng của perovskite
Ca
x
Pr
1-x
MnO
3
. Hiệu ứng CMR xảy ra không những trong các mẫu có hàm lượng Ca
thấp và có trật tự sắt từ mà cả ở trong các mẫu có hàm lượng Ca cao (x~0.9) với trật
tự phản sắt từ. Đây là một điểm khá đặc biệt mà các perovskite khác không có.
Hình1.4: Phổ hấp thụ hồng ngoại của CaFe
x
Mn
1
-
x
O
3
tại nhiệt độ phòng
12
Trong vùng nồng độ 0.3 ≤ x≤ 0.9 vật liệu có hiệu ứng trật tự điện tích đặc trưng và

cấu trúc từ là phản sắt từ điện môi [8].

Khi pha tạp Pr vào vị trí A có tính chất nhiệt điện tốt nhất trong hệ Ca
x
Pr
1-
x
MnO
3
và tiếp tục thay thế một nguyên tố đa hoá trị là Ruthenium vào vị trí Mn thì
đã làm thay đổi mạnh tính chất từ nhiệt của vật liệu.
Ruthenium trong mạng tinh thể có thể có hoá trị từ +3 đến +8 và bán kính
ion không sai khác ion Mn nhiều lắm (xung quanh 0,53 đến 0,56 A
0
)
.
Vì vậy
Ruthenium có thể dễ dàng thay thế Mn trong hốc bát diện BO
6
và từ đó tỷ lệ
Mn
2+
/Mn
4+
sẽ thay đổi mạnh và đóng góp nhiều điện tử dẫn cho vật liệu, dẫn đến
điện trở suất sẽ giảm mạnh và tính chất điện và từ sẽ thay đổi theo.

1.2 Tổng quan về các hạt nano trong dung dịch.
1.2.1 Giới thiệu chung về chất lỏng nano.
Chất lỏng nano là hướng nghiên cứu mới trên thế giới trong những năm vừa

qua. Chất lỏng nano được hiểu là môi trường đồng nhất của các hạt nano phát tán
trong dung dịch. Người ta cũng đã phát hiện được chất lỏng nano bao gồm các hạt
nano kết tụ dạng lỏng mà không có dung môi [8]. Sự nở rộ các nghiên cứu trong
Hình 1.4b: Giản đồ pha từ của Ca
x
Pr
1-x
MnO
3

13
lĩnh vực này trong thời gian vừa qua bị chi phối mạnh bởi những hứa hẹn ứng dụng
rất đa dạng của chất lỏng nano trong công nghệ hiện đại.
Các chất lỏng nano có tính chất vật lý riêng của chúng, khác biệt với tính
chất của các hạt nano. Trước hết phải nói đến tính chất quang. Tương tác bề mặt
giữa hạt nano và dung môi làm xuất hiện các hiệu ứng liên quan đến plasmon bề
mặt, tương tác electron-dipol, dipol-dipol, sự thay đổi trạng thái phân cực, tensor
phân cực tinh tế, sự xuất hiện hay dập tắt các giam cầm phonon vv Mặc dù các
hiệu ứng là những vấn đề được quan tâm và đôi khi được quan sát thấy chỉ bằng
mắt thường nhưng cho đến nay có rất ít nghiên cứu sâu đề cập đến các vấn đề này.
Hiện nay sự quan tâm chủ yếu vẫn chỉ tập trung vào ứng dụng chất lỏng
nano trong các thiết bị quang học lỏng, cụ thể là các phát xạ quang học mới do biến
đổi cấu trúc vùng năng lượng gây ra, kể cả phát xạ laser trong các chất lỏng nano
chứa bán dẫn từ pha loãng. Sự xuất hiện các mode quang học mới là tiền đề cho
việc ứng dụng chất lỏng nano như chất chỉ thị màu, bio-sensor trong y-sinh học.
Các công cụ lý thuyết modelling như phiếm hàm mật độ (DFT) sẽ được sử dụng để
tiên đoán, lý giải sự thay đổi cấu trúc vùng năng lượng.
Việc khuếch tán các hạt nano trong dung dịch cũng làm thay đổi đáng kể đến
tính chất cơ-lý và nhiệt động học của chất lỏng nano. Trước tiên nó làm thay đổi
chiết suất, nhiệt độ sôi, nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt và độ nhớt. Hầu hết các kết

quả nghiên cứu gần đây về chất lỏng nano đều tập trung vào lĩnh vực này, tuy rằng
các khai thác chỉ mới dừng lại ở mức độ sơ khai trên một số hệ hạt nano kim loại và
oxid kim loại như Cu, Fe, CuO, Al
2
O
3
, Fe
3
O
4
và Mn
1-x
Zn
x
Fe
2
O
4
. Hầu hết các chất
lỏng nano đều làm tăng đáng kể độ dẫn nhiệt, tuy nhiên mức độ tăng phụ thuộc vào
nhiều yếu tố khác nhau như kích thước hạt, nồng độ hạt, dung môi, chất đệm, chất
hoạt hoá bề mặt Để có thể ứng dụng trong thực tế, các chất lỏng nano cần đáp ứng
các đòi hỏi về độ nhớt, độ độc hại, mầu sắc, từ tính, độ dẫn điện và nhất là tính ăn
mòn của chúng đối với các vật liệu khác nhau.
Chất lỏng nano thường có độc tố tương đối mạnh đối với các vi sinh vật.
Trong quá khứ người ta cũng đã biết đến tác dụng kháng khuẩn của Ag và CuO hay
14
ZnO, TiO
2
. Các hợp chất này cũng vẫn thường xuyên được dùng trong dược phẩm

và mỹ phẩm (thuốc chống chàm cho trẻ sơ sinh, thuốc mỡ kháng khuẩn bôi ngoài,
kem chống nắng ). Hiện nay vì nhu cầu sử dụng các chất lỏng nano trong y học
điều trị gia tăng, nên việc khảo sát một cách có hệ thống sự tương thích sinh học
của nhiều hệ chất lỏng cũng trở nên cấp thiết hơn. Tuy vậy các nghiên cứu trong
lĩnh vực này mới đang bắt đầu và vẫn còn rất hạn chế. Nhìn chung độc tố của chất
lỏng nano phụ thuộc vào khá nhiều yếu tố trong đó có dung môi, thành phần vật liệu
nano, kích thước hạt Người ta biết rằng các hạt có kích thước dưới 150nm có thể
thẩm thấu qua mao mạch của hệ thống mạch máu và các hạt cỡ 20-30nm thường bị
lọc qua thận và gây tác hại ở đó. Các hạt lớn hơn 200nm thì thường bị hệ thống
miễn dịch phát hiện và loại trừ. Do vậy để ứng dụng được trong y học điều trị, thì
các chất lỏng nano cần chứa hạt có kích thước thích hợp, không có độc tố và có tính
tương thích sinh học cao. Việc lựa chọn các hệ vật liệu này không chỉ nhằm mục
đích ứng dụng trong y-sinh học mà còn góp phần giải quyết nhu cầu sử dụng chúng
trong công nghệ thực phẩm, công nghệ môi trường như các chất diệt khuẩn, chất tẩy
rửa, chất chống nấm, mốc.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.
Trước năm 1997 số lượng công
trình về chất lỏng nano chỉ đếm được trên
đầu ngón tay. Tình hình đã thay đổi từ
năm 1998 khi số lượng công trình đề cập
đến vấn đề này tăng gấp đôi hàng năm.
Trong năm 2003 có khoảng 300 công
trình xuất hiện trên 10 tạp chí chuyên
ngành khác nhau, từ vật lý, hoá học đến
sinh học và kỹ thuật. Năm 2004 xuất hiện
cả một tạp chí chuyên ngành về chất lỏng
micro và nano: Microfluidics and
nanofludics (Springer Verlag, 2004) [5].
0
100

200
300
400
500
2004 2005 2006 2007 2008 2009
Hình1.5: Số công trình về chất lỏng
nano xuất bản hàng năm trên tạp
chí Microfluidics and
nanofluidics
[5]

15
Trong năm đầu tiên tạp chí này chỉ đăng tải được vẻn vẹn 8 công trình nhưng đến
cuối năm 2008 đã xuất bản được 134 công trình, và số bài đăng ký trong quý 1 năm
2009 đã vượt ngưỡng 100 (Hình 1.5). Thực sự thì đây vẫn còn là con số khiêm tốn
nếu so sánh với số lượng công trình về các vật liệu perovskite hay carbon nanotube
nhưng cũng nói nên phần nào sự quan tâm đáng kể của các nhà khoa học trên thế
giới về chất lỏng nano
.
Việc nghiên cứu chất lỏng nano mới đang trong giai đoạn
khởi động.
1.2.3 Một số ứng dụng của các hạt nano trong dung dịch.
 Ứng dụng chất lỏng nano
như chất làm mát trong công nghiệp ô-
tô dựa trên tính dẫn nhiệt vượt trội của
chúng [8]. Các hệ vật liệu đã được
nghiên cứu là Cu, Au, Fe, CuO, Al
2
O
3

,
Fe
3
O
4
, Mn
1-x
Zn
x
Fe
2
O
4
và Ag. Một số
nghiên cứu cũng sử dụng vật liệu
carbon nanotube. Người ta nhận thấy
rằng hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc khá
tuyến tính vào nồng độ hạt nano và kích
thước hạt nano (Hình 1.6). Tuy nhiên
hệ số dẫn nhiệt hiệu dụng còn hạn chế
vào khoảng 20-30% đối với kim loại và
oxid, 50-70% đối với ferrous spinels.
Để ứng dụng được trong thực tế, ví dụ
công nghiệp ô-tô, công nghệ điện tử
(làm mát CPU máy tính) thì hệ số dẫn nhiệt phải cao trong khi nồng độ pha tạp
thấp cỡ 1-1,5%. Đây là đòi hỏi không dễ và người ta vẫn phải tiếp tục tìm kiếm các
hệ vật liệu mới, khả thi hơn. Về mặt lý thuyết, tuy chưa có mô hình vi mô thỏa đáng
nhưng có nhiều mô hình thực nghiệm lý giải tính dẫn nhiệt của chất lỏng nano. Ví
dụ, mô hình truyền thống dựa trên phương trình Maxwell-Garnet lý giải được các
Hình 1.6: Hệ số dẫn nhiệt hiệu dụng

của chất lỏng nano CuO (trên nền
H
2
O) theo một số tác giả [9].
16
đặc tính dẫn nhiệt của chất lỏng nano tại nồng độ thấp khi không có các hiệu ứng
tập thể. Người ta cũng thấy rằng chuyển động Brown và tỉ lệ diện tích trên thể tích
hạt nano có ảnh hưởng lớn đến độ dẫn nhiệt của các chất lỏng nano.


 Ứng dụng các chất
lỏng nano quang-từ trong y-sinh
học như các chất chỉ thị mầu, bio-
sensor (xét nghiệm lâm sàng), các
chất kháng khuẩn (công nghệ thực
phẩm), các chất dẫn thuốc (y học
điều trị). Đây là lĩnh vực đang
được quan tâm nhiều trên thế giới
nhưng các nghiên cứu thường
không tách biệt hiệu ứng của hạt
nano và chất lỏng nano. Số lượng
các báo cáo về hiệu ứng riêng của
chất lỏng nano cho đến nay là không nhiều và tập trung chủ yếu vào độc tố của một
số chất lỏng nano nền nước thông thường chứa ZnO, CuO và TiO
2
đối với môi
trường ngoài. Ví dụ, trong số 6000 bài báo đề cập đến hạt nano ZnO trên các tạp chí
ISI trong năm 2008 chỉ có 21 bài liên quan đến độc tố của ZnO với vi khuẩn và
trong số 900 bài đề cập đến CuO thì chỉ có 4 bài viết về độc tố của nó [10]. Cơ chế
tác dụng thường không được xem xét tách bạch giữa tác dụng của hạt và của chất

lỏng chứa hạt đó và thường được cho là có liên hệ đến quá trình nhả ion kim loại
hoặc xúc tác oxy-hoá bởi hạt nano. Để ứng dụng được trong y học điều trị, các hạt
nano ngoài yếu tố không độc còn phải đáp ứng nhiều yêu cầu khác như kích thước,
hoạt tính bề mặt, độ tương thích sinh-hoá học Hiện nay còn có quá ít nghiên cứu
sâu về sử dụng hạt nano trong y học điều trị. Trong một vài năm trở lại đây, ở nước
ta cũng đã xuất hiện những nghiên cứu đáng kể về ứng dụng hạt nano trong y-sinh
học (ví dụ nhóm nghiên cứu của GS. Nguyễn Xuân Phúc, PGS. Lê Văn Hồng, Viện
Khoa học Vật liệu, Viện KH và CN VN). Các nghiên cứu này cũng đã đạt được
Hình 1.7: Sự dập tắt ánh sáng tán xạ
trong chất lỏng nano có nồng độ
ferromagnetite khác nhau dưới tác dụng
của từ trường ngoài [15]
17
những thành tựu mới trong việc nâng cao chất lượng hạt nano được chế tạo ra và
tính tương thích sinh-hoá của chúng.
 Tìm kiếm các hiệu ứng quang-lượng tử mới nhằm mục đích ứng dụng
chất lỏng nano trong công nghệ điện tử, spintronics hiện đại. Hiện nay có rất ít công
trình công bố các kết quả đạt được theo hướng này. Theo thống kê của chúng tôi thì
chỉ có hai công trình, một về hiệu ứng giam cầm tương tác dipol-dipol trong chất
lỏng nano (năm 2001) [17] và một về sự dập tắt ánh sáng trong chất lỏng nano chứa
Fe
3
O
4
dưới tác dụng của từ trường ngoài (năm 2008, Hình 1.7)[15]. Hay ví dụ về
các vật liệu nano ZnO dạng hạt thì hiện nay cũng có khá nhiều nghiên cứu nhưng
phải nói rằng cả trên thế giới lẫn ở nước ta thì việc phát hiện ra hiệu ứng lý thú liên
quan đến kích thước nano của ZnO là không đơn giản. Trong khi các nhóm nghiên
cứu tập trung vào pha tạp ZnO để điều chỉnh phát xạ quang học hoặc tăng hiệu suất
xúc tác, cảm biến của nano ZnO thì việc khảo sát các hiệu ứng quang-lượng tử ở

mức nano dường như diễn ra rất chậm chạp. Chỉ thời gian gần đây (2007-2008)
người ta mới phát hiện ra các hiệu ứng giam cầm thấp chiều và tương tác bề mặt
dung môi dẫn đến phát xạ laser phụ thuộc kích thước đơn tinh thể ZnO và dịch
chuyển vùng phát xạ phụ thuộc bước sóng kích thích [17].
 Nói chung các nghiên cứu về chất lỏng nano thường

nhằm mục tiêu
tiến tới các ứng dụng cụ thể trong các lĩnh vực sau:
 Trong công nghệ y-sinh học: Các bio-sensor từ chất lỏng nano dựa
trên các tương tác quang-từ đặc thù của chúng với các môi trường hữu cơ, ADN,
pathogen khác nhau.
 Trong công nghệ môi trường, công nghệ thực phẩm: Xử lý bề mặt dựa
trên tính kháng khuẩn, độc tố cao của chất lỏng nano đối với nhiều loại nấm, mốc,
vi khuẩn.
 Trong công nghệ năng lượng: Chất lỏng nano có hệ số dẫn nhiệt vượt
trội hơn chất lỏng thông thường nên có thể dùng làm chất làm mát trong công
nghiệp ô-tô và các ngành khác.
18
 Trong công nghệ điện tử hiện đại: Các hệ vật liệu từ thấp chiều phát
tán trong dung dịch có thể dẫn tới các hệ multi-qubit và máy tính lượng tử NMR.
19
CHƯƠNG 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

2.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu.
2.1.1 Phương pháp phản ứng pha rắn thông thường [18].
Đây là phương pháp truyền thống để chế tạo các oxit phức hợp bằng cách
trộn lẫn hỗn hợp các oxit hoặc các muối của các kim loại hợp phần sau đó nghiền
trộn, ép và nung để tạo sản phẩm mong muốn. Quá trình chế tạo mẫu theo phương
pháp này có thể được minh họa bằng sơ đồ hình 2.1.









Cân nguyên liệu là bước đầu tiên của quá trình chế tạo mẫu. Tùy thuộc vào
công thức hóa học của gốm, căn cứ vào độ sạch của hóa chất, các nguyên liệu được
tính khối lượng và đem đi cân theo đúng thành phần hợp thức với sai số của phép
cân không quá 0,1 %.
Sau khi cân theo tỉ lệ, các nguyên liệu sẽ được trộn lẫn với nhau, thực hiện
nghiền trộn lần 1. Thời gian nghiền trộn lần 1 là khoảng 8 giờ trong cối mã não
(nghiền khô 4h sau đó nghiền ướt trong dung môi cồn ethanol 4h). Quá trình này rất
quan trọng trong việc tạo sự đồng nhất cho gốm thông qua sự khuếch tán nguyên tử.
Tùy theo thành phần và hợp chất cần chế tạo mà chế độ nung sơ bộ là khác
nhau. Tuy nhiên, nhìn chung có 4 quá trình vật lý xảy ra trong giai đoạn này, bao
gồm:
Cân nguyên liệu

Ép, nung thiêu kết

Nghiền trộn lần 2

Nghiền trộn lần 1

Gia công mẫu và
Khảo sát tính chất
Ép, nung sơ bộ


Hình 2.1: Sơ đồ tạo mẫu bằng phương pháp gốm.
20
- Sự giãn nở tuyến tính của các hạt
- Phản ứng pha rắn
- Sự co của sản phẩm
- Sự phát triển của hạt
Phản ứng pha rắn là phản ứng hóa học xảy ra bởi sự khuếch tán của các hạt ở
nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của các vật liệu thô. Tốc độ của phản ứng
được tính theo định luật khuếch tán cho mẫu hạt hình cầu như sau:
 


Dtx 211
2
3/1


với








RT
E
CD

a
exp

Trong đó: C: Hệ số liên hệ với bán kính r của hạt.
R: Hằng số khí.
T: Nhiệt độ tuyệt đối.
E
a
: Năng lượng kích hoạt.
x: Tỉ lệ thể tích hạt.
t: Thời gian xảy ra phản ứng.
Như vậy tỉ lệ thể tích của hạt tăng theo nhiệt độ phản ứng T và thời gian phản
ứng t. Trong giai đoạn này, nhiệt độ nung sơ bộ có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng
xảy ra phản ứng hoàn toàn của các chất.
Có thể nói sau khi phản ứng pha rắn xảy ra, dung dịch rắn sẽ hình thành.
Dung dịch rắn là một thể rắn đồng nhất hình thành từ các pha rắn của các chất hợp
phần. Có hai loại dung dịch rắn là dung dịch rắn thay thế và dung dịch rắn xen kẽ.
Trong dung dịch rắn thay thế, các nguyên tử của nguyên tố chất hòa tan phân bố
trong mạng tinh thể dung môi bằng cách thay thế các nguyên tử của dung môi ở nút
mạng. Do sự sai khác về bán kính ion và điện tích của nguyên tố chất hoà tan với
nguyên tố mà nó thay thế trong mạng tinh thể dung môi mà mạng không gian xung
quanh nguyên tử chất tan xuất hiện những sai lệch cục bộ. Điều này dẫn đến những
thay đổi về tính chất và các thông số mạng. Mức độ thay đổi phụ thuộc nguyên tố
pha tạp và nồng độ pha tạp.
21
Quá trình nghiền trộn lần 2 cũng được thực hiện trong cối mã não với thời
gian khoảng 8 giờ (nghiền khô và nghiền ướt trong cồn ethanol 4h) với mục đích
tạo sự đồng nhất của hợp thức và giảm kích thước hạt sau khi nung sơ bộ.
Vật liệu sau khi nghiền trộn lần 2 được ép thành viên nhỏ và đưa vào nung
thiêu kết. Nếu phản ứng pha rắn xảy ra không hoàn toàn trong giai đoạn nung sơ bộ

thì sẽ tiếp tục xảy ra trong giai đoạn nung thiêu kết.
Trong quá trình nung, chuyển động nhiệt của các nguyên tử tăng và diện tích
bề mặt tiếp xúc giữa các hạt cũng tăng. Quá trình này làm tăng mật độ của mẫu và
do vậy chúng ta phải tính đến năng lượng tương tác giữa các nguyên tử bề mặt của
hai hạt khác nhau. Nhiệt độ nung cũng có ảnh hưởng lớn tới kích thước hạt và do đó
ảnh hưởng lớn tới mẫu nghiên cứu.
Với mong muốn chế tạo các mẫu có độ đồng nhất và đơn pha cao, các bước
nghiền trộn, ép viên, nung thường được tiến hành nhiều lần. Các mẫu được chế tạo
bằng phương pháp gốm thường kết tinh tốt, tuy nhiên kích thước hạt tương đối lớn.
2.1.2 Phương pháp lắng đọng hóa học CSD[19]
Phương pháp này tiến hành theo sơ đồ minh họa dưới đây.
Hình 2.2: Minh hoạ quá trình CSD

22
Cần phải lưu ý các điều sau trong khi ứng dụng phương pháp này:
- Các tiền chất phải được pha trộn với nhau theo các tỷ lệ thích hợp để tạo
thành dung dịch phủ ổn định. Sự ổn định của dung dịch phủ là chìa khóa để tạo
màng chất lượng cao.
- Trật tự phân tử của các tiền chất trong dung dịch phủ có thể tự thay đổi,
hoặc có thể phải sử dụng phương pháp nhiệt phân. Cần tránh gây ra hiện tượng
phân lập giữa các chất tham gia trong dung dịch phủ trong các quá trình nhiệt phân.
- Các chất đệm cần được giữ ở mức độ ướt cho phép.
- Độ kết dính (độ lưu biến) và các chỉ số biến dạng của dung dịch cần phải
phù hợp cho việc tạo thành các màng mỏng có kích thước, độ dày như mong muốn.
- Trong quá trình xử lí nhiệt không được để xảy ra hiện tượng bị đứt gãy
mạng hay bất cứ sự bất đồng nhất nào.
Ngoài ra cũng cần đảm bảo sự khuếch tán tối thiểu giữa dung môi và màng
nhưng cùng cần phải để ý rằng tác dụng phá hủy của dung môi lên màng trong quá
trình lắng đọng là tối thiểu.
Nếu tất cả các yêu cầu trên được đáp ứng đầy đủ trong quá trình thí nghiệm,

thì phương pháp lắng đọng hóa học (CSD) sẽ cho các sản phẩm màng (phim) có
chất lượng cao.
2.1.3 Phương pháp hoá siêu âm [18].
Hóa học ứng dụng siêu âm (sonochemistry) đã trở thành một lĩnh vực nghiên
cứu mới trong thập kỷ qua. Siêu âm có thể làm tăng tốc độ phản ứng lên gấp nhiều
lần. Sóng siêu âm có chiều dài bước sóng khoảng 10cm – 10
-3
cm, với chiều dài
bước sóng này thì không tạo đủ năng lượng để tương tác trực tiếp lên liên kết hóa
học (không thể làm đứt liên kết hóa học). Tuy nhiên, sự chiếu xạ siêu âm trong môi
trường lỏng lại sản sinh ra một năng lượng lớn, do nó gây nên một hiện tượng vật lý
đó là sự xuất hiện bong bóng gọi là cavitation (Hình 2.3). Đây là hiện tượng xảy ra
khi đặt dung dịch trong một vùng âm học, sự nén và rút khí luân phiên theo chu kỳ
xảy ra trong chất lỏng dẫn đến quá trình tăng giảm nội áp. Khi khoảng cách giữa
phân tử chất lỏng vượt quá khoảng cách liên kết giữa các phân tử, chất lỏng sẽ bị
23
phá vỡ từng phần và hình thành các bong bóng do sự lấp đầy của hơi và các vi bọt
khí hay còn gọi là “sự tạo bọt âm học”. Quá trình này phụ thuộc vào môi trường
phản ứng (môi trường đồng thể lỏng rất khác so với cavitation ở bề mặt tiếp xúc
rắn-lỏng) [18].
Hiện tượng cavitation xảy ra khi áp suất chân không vượt quá so với độ bền
kéo của chất lỏng, độ bền này thay đổi tùy theo loại và độ tinh khiết của chất lỏng.
Thông thường sự tạo-vỡ bọt là một quá trình tạo mầm, nó hấp thụ dần năng lượng
từ sóng và sẽ phát triển. Khi bọt phát triển tới kích thước không thể phát triển tiếp
được, nó sẽ vỡ vào trong dưới áp lực nén của chất lỏng. Sự phá vỡ nhanh các bọt
âm học diễn ra trong khoảng 10μs, nhiệt độ trong vi bọt sắp vỡ có thể đạt đến 4200-
5000
o
C và áp suất tới 200-500atm - hiện tượng này được gọi là sự hình thành điểm
nóng. Có thể quan sát thấy sự phát quang do siêu âm. Khi quét phổ phát xạ có thể

thấy đỉnh ở 310nm tương ứng có mặt các gốc OH

, H

, O

, HO
2

Do vậy, siêu âm
có tác dụng xúc tác mạnh. Nó có các ưu điểm sau:
- Có thể điều chỉnh năng lượng xúc tác thông qua công suất âm.
- Trộn đều vi hạt, tách các hạt bám dính, hạn chế sự bám dính tái hợp của các
hạt kích thước nano.
- Trong môi trường có chất hoạt hóa bề mặt, siêu âm năng lượng thấp có thể
dùng vào việc nâng cao hiệu suất hoạt động bề mặt của chất hoạt hóa bề mặt và khả
năng bám dính đều của nó lên bề mặt hạt nano.
Hình 2.3: Quá trình thay đổi kích thước bọt [18]
Th
ờ
i gian

Áp su
ấ
t âm

Sóng nén

Thay đổi kích
thước bọt

24
- Tăng hiệu suất khuếch tán hạt nano trong dung môi, môi trường dị thể. Hạn
chế sự hình thành các hạt kích thước lớn.
2.2 Quá trình chế tạo mẫu.
Sau khi tham khảo nhiều tài liệu và những bài báo đăng trên tạp chí khoa học
của các tác giả khác [20], chúng tôi đã chọn ra nồng độ pha tap Fe và Ru thích hợp
vào vật liệu mà chúng tôi đang nghiên cứu, nhằm mục đích chọn ra vật liệu
perovskite có từ tính tốt nhất để tiếp tục khảo sát tính chất quang ở kích thước nano
được phân tán trong môi trường dung dịch.
Để có cái nhìn xuyên suốt toàn bộ quá trình chế tạo mẫu nghiên cứu, trong
chương này chúng tôi xin trình bày các quá trình tiến hành từ chế tạo mẫu ở trạng
thái rắn bằng phương pháp gốm truyền thống cho đến dạng dung dịch bằng phương
pháp hoá học uớt, sử dụng các chất hoạt hóa bề mặt như span 80, acetone… và các
muối, các oxit có độ tinh khiết cao. Các hệ vật liệu được chế tạo bao gồm:
Hệ CaMnO
3
(mẫu M1)
Hệ CaFe
x
Mn
1-x
O
3
, chọn nồng độ pha tạp x = 0.01(mẫu M2)
Hệ Ca
0.85
Pr
0.15
MnO
3

(mẫu L1)
Hệ Ca
0.85
Pr
0.15
Mn
1-y
Ru
y
O
3,
chọn nồng độ pha tạp y=0.07 (mẫu L2)
Các thiết bị chung được sử dụng gồm có: Cân điện tử Metteor Toledo AG245
(Thụy sỹ), lò nung điều khiển nhiệt độ Carbolite (Mỹ), cối mã não, khuôn ép đường
kính trong d = 9 mm và máy ép mẫu STENJHO 60.
2.2.1 Hệ Ca(FeMn)O3 chế tạo bằng phương pháp gốm.
Các hóa chất ban đầu cần thiết cho hệ này gồm có: bột CaCO
3
độ sạch 98%,
bột CuO độ sạch 99%, bột MnO
2
độ sạch 99%, ethanol 96
o
và chất kết dính PVA
(polyvinyl ancohol).
Quy trình chế tạo mẫu theo phương pháp gốm gồm các bước chính được mô
tả như sơ đồ Hình 10. Các oxit và muối trên được đem đi cân theo đúng tỉ lệ với sai
số <0.1% và được trộn lẫn. Hỗn hợp bột được nghiền khô trong cối mã não cho
đồng nhất rồi tiếp tục được nghiền ướt trong dung môi cồn. Sau đó, mẫu được sấy
khô, ép viên và nung sơ bộ. Chế độ nung sơ bộ cho các mẫu khác nhau dựa trên