Trong nghiên cứu này, chúng tôi sẽ i) nghiên cứu chế tạo các màng mỏng từ đa lớp FM/X/FM (FM =[Co/Pd] có dị hướng từ vuông góc lớn ở nhiệt độ phòng; X = NM (Pd, Cu, Ru), AFM (IrMn, FeMn)) có cấu trúc nano xốp; ii) làm rõ các nguyên lý vật lý, cơ chế của các tương tác từ; iii) tìm ra cách thức điều khiển các tương tác từ và vận chuyển điện tử phụ thuộc spin trong các màng đa lớp loại này thông qua việc sử dụng các vật liệu lớp đệm X và chiều dày lớp đệm X khác nhau cũng như thông qua sự thay đổi các thông số của cấu trúc xốp nhằm hướng tới các ứng dụng thực tế trong các linh kiện Spintronic thế hệ mới.

- Chế tạo thành công các màng [Co/Pd]/X/[Co/Pd] phẳng và xốp ((X = NM, AFM; NM=Cu, Pd; AFM=IrMn, FeMn) sử dụng các đế nano xốp AAO với kích thước lỗ xốp d_p và khoảng cách lỗ xốp khác nhau dip (d_p ~ 20-80 nm; d_ip ~ 60-280 nm).
- Đo đạc, khảo sát, phân tích các cơ chế tương tác từ trong các màng mỏng đa lớp [Co/Pd]/X/[Co/Pd] đã chế tạo ở các nhiệt độ khác nhau (4-300 K) và sự ảnh hưởng của vật liệu, chiều dày lớp đệm X thông qua các phép đo từ tính. Kết quả đo M(H), HC(T) trong các màng phẳng và xốp cho thấy với lớp đệm X là kim loại phi từ Cu được quy định bởi tương tác trường xa RKKY, trong khi tương tác trong các hệ có lớp đệm là chất phản sắt từ AFM (IrMn, FeMn) phức tạp hơn bởi có sự đóng góp của các cơ chế tương tác trường gần tại các bề mặt tiếp giáp FM/AFM. Ở các hệ có lớp đệm là chất phân cực từ cao như Pd (dễ dàng tạo ra cảm ứng phân cực từ khi Pd tiếp xúc với một lớp kim loại có từ tính), có thêm sự đóng góp của cơ chế tương tác trường lân cận. Bên cạnh đó việc tạo các lỗ xốp trong các màng này dẫn đến sự gia tăng đáng kể về tương tác loại sắt từ giữa các lớp FM trong màng do ảnh hưởng của sự hợp kim hóa của các lớp vật liệu ở các gờ lỗ xốp và sự không đồng nhất về chiều dày trong các lớp FM do sự lắng đọng màng trên bề mặt đế xốp có độ nhám cao.
- Đo đạc, khảo sát, phân tích sự phụ thuộc của điện trở vào từ trường ngoài MR(H) của màng đa lớp [Co/Pd]/X/[Co/Pd] đa lớp đã chế tạo ở các nhiệt độ khác nhau (4-300 K) cho thấy với màng có lớp đệm Pd hay Cu cơ chế từ trở chính là GMR, với màng có lớp đệm Pd cơ chế từ trở có thêm sự đóng góp của MMR (trường cao) và AMR (trường thấp). Trong trường hợp màng xốp với X = Pd còn có thêm sự đóng góp đáng kể của cơ chế DMR ở vùng trường thấp do ảnh hưởng của các tán xạ điện tử trên các vách đômen. Với các màng phẳng có lớp đệm AFM (IrMn và FeMn), cơ chế từ trở là sự cạnh tranh giữa MMR và LMR ở trường cao dẫn đến hiện tượng từ trở của màng tăng khi từ trường tăng, cùng với sự cạnh tranh giữa DMR và GMR ở trường thấp dẫn đến các đỉnh MR có dạng tam giác. Với các màng xốp có X=AFM cơ chế DMR không có biểu hiện rõ rệt như ở màng xốp có lớp đệm Pd bởi các cơ chế MMR, GMR trong các màng này vượt trội hơn.
- Kết quả nghiên cứu cho thấy các tương tác từ, loại tương tác cũng như các cơ chế từ trở trong các màng bánh kẹp 3 lớp [Co/Pd]/X/[Co/Pd] có thể được điều biến bằng cách thay đổi vật liệu dùng làm lớp đệm (thuận từ, phản sắt từ…), hoặc thông qua thay đổi các thông số cấu trúc (kích thước lỗ xốp, độ nhám bề mặt, khoảng cách hay mật độ lỗ xốp…) điều này có ý nghĩa cho cả nghiên cứu cơ bản và việc thiết kế các cấu trúc SAF thích hợp cho các ứng dụng spintronic.
- Kết quả nghiên cứu trên các cấu trúc xốp nano của các màng bánh kẹp 3 lớp [Co/Pd]/X/[Co/Pd] cho thấy kích thước lỗ xốp nhỏ d_p ≤ 20 nm được coi là thích hợp cho các ứng dụng thực tế trong các van spin và các linh kiện spintronic bởi việc bổ sung các điểm ghim từ kích thước nano (tại gờ các lỗ xốp) giúp cải thiện đáng kể dị hướng từ của  màng (HC tăng) trong khi đặc trưng từ trở (tỷ số từ trở, độ phẳng đỉnh từ trở) của màng xốp vẫn được duy trì như ở màng phẳng.
Ứng dụng:
Việc chế tạo thành công các màng mỏng từ đa lớp FM/X/FM (FM =[Co/Pd]; X = NM (Pd, Cu, Ru), AFM (IrMn, FeMn)) có cấu trúc nano bằng cách sử dụng các đế xốp nano AAO có mật độ cao, có khả năng thực hiện trên diện tích rộng mà không cần sử dụng phương pháp quang khắc truyền thống (vốn yêu cầu quy trình công nghệ phức tạp, mất thời gian cùng với các thiết bị công nghệ đắt tiền) là một hướng nghiên cứu mới, thành công của đề tài là một bước đột phá về công nghệ. Việc làm rõ ảnh hưởng của vật liệu, chiều dày lớp đệm X cũng như các thông số cấu trúc lỗ xốp lên các tính chất từ, từ trở trong các màng xốp đa lớp có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc làm rõ các nguyên lý vật lý, tìm ra cách thức điều khiển các cơ chế tương tác từ và vận chuyển điện tử phụ thuộc spin trong các màng mỏng từ đa lớp loại này tới các ứng dụng thực tế trong các linh kiện spintronic thế hệ mới. Các màng xốp với kích thước lỗ xốp nhỏ có khả năng ứng dụng trong các linh kiện ghi từ mật độ cao, cảm biến siêu nhạy trường,…

Đào tạo:
Nghiên cứu này cung cấp một nền tảng kiến thức về công nghệ và vật liệu nano, vật liệu và linh kiện từ tính vững chắc không chỉ cho sinh viên tham gia làm luận án tốt nghiệp mà còn mở rộng phạm vi cũng như kinh nghiệm nghiên cứu cho các thành viên tham gia đề tài.
Phát triển hợp tác:
Sự thành công của nghiên cứu này là tiền đề xây dựng và tăng cường các mối quan hệ hợp tác quốc tế. Cũng xuất phát từ sự thành công của đề tài này, hai nhóm đã tiếp tục đề xuất và được phê duyệt một đề tài hợp tác chung trong giai đoạn 2025-2026 với mã số QTBY01.07/25-26.

- Đề tài nghiên cứu này cung cấp một giải pháp công nghệ đơn giản, đáng tin cậy cho việc nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano thấp chiều nói chung và các cấu trúc nano từ tính nói  riêng, góp phần bổ sung thêm một hướng nghiên cứu mới, mang tính thời sự về công nghệ và có khả năng ứng dụng cao. Giúp tạo đà cho việc phát triển mảng nghiên cứu, chế tạo các linh kiện từ tính kích thước nano và các ứng dụng của chúng vốn hầu như còn đang bị bỏ ngỏ này ở Việt Nam bắt kịp với các nước trong khu vực và trên thế giới.
- Thành công của đề tài trong việc làm rõ các nguyên lý vật lý, tìm ra cách thức điều khiển các cơ chế tương tác từ và vận chuyển điện tử phụ thuộc spin trong các màng mỏng từ dạng bánh kẹp [Co/Pd]/X/[Co/Pd] sẽ thu hút được sự quan tâm của cộng đồng khoa học và các công ty công nghệ không chỉ trong và ngoài nước bởi khả năng ứng dụng to lớn của chúng trong lĩnh vực spintronics, đặc biệt là trong việc phát triển các linh kiện spintronic hoạt động không cần đến từ trường ngoài.
- Nghiên cứu đóng góp vào đào tạo bậc cao, tăng cường thứ hạng quốc tế trong công bố khoa học viện, của quốc gia.

*** Sản phẩm cụ thể giao nộp:

- Các bài báo đã công bố (liệt kê):
01 bài báo ISI đăng trên IEEE Trans. Magn: W.-B Wu, J. Kasiuk, J. Przewoźnik, C. Kapusta, I. Svito, K. Tung Do, T. Huong Nguyen, H. Manh Dinh, J. Åkerman, and T.N Anh Nguyen*, “Fundamentally Different Magnetoresistance Mechanisms in Related Co/Pd and Co/Pt Multilayers for Spintronic Applications”, Mater. Trans. 64(9), 2124-2127 (2023)
01 bài Scopus đăng trên ANSN: J. Kasiuk, L. Khoroshko, A. Baglov, K.T. Do, T.H. Nguyen, H.K. Vu, D.V. Zhyhulin, T.N. Anh Nguyen*, “Highly ordered porous templates for fabrication of multilayered nanostructures with perendicularal magnetic anisotropy”, Adv. Nat. Sci: Nanosci. Nanotechnol. 16, 015010 (2025)
01 bài báo đăng trên tạp chí quốc gia TNU trong hệ thống ACI: N.T.N. Anh*, P.Q. Ngan, D.K. Tung, N.T. Huong, V.H. Ky, N.T.V. Ha, P.T.T. Hang, D.H. Manh, “Effects of Cu spacer thickness on the interlayer exchange coupling and magnetic properties of spin valve with perpendicular anisotropy based on [Co/Pd] multilayered thin films”, TNU Journal of Science and Technology, Thai Nguyen University, T. 229, S. 10, 449-455 (2024)
02 bài báo đăng proceeding của hội thảo quốc tế:
- T.N. Anh Nguyen*, J. Kasiuk, W.-B. Wu, J. Przewoźnik, C. Kapusta, I. Svito, K.T. Do, T.H. Nguyen, Q.N. Pham, H.K. Vu, J. Åkerman, “Interlayer coupling and giant magnetoresistance in a symmetric spin-valve structure based on perpendicularly anisotropic [Co/Pd] multilayers”, IWNA2023 Conference proceeding paper, Pages 383-386, 2023
- J. Kasiuk, W.-B. Wu, J. Przewoźnik, Cz. Kapusta, I. Svito, K.T. Do, T.H. Nguyen, D.T. Tran, H.M. Do, J. Åkerman, T.N. Anh Nguyen, “Interlayer coupling and magnetoresistance mechanisms in thin [Co/Pd]/X/[Co/Pd] multilayered films with perpendicular magnetic anisotropy”, IWAMSN2024 Conference proceeding paper, Pages 96-99, 2024
09 báo cáo tại các hội thảo trong nước và quốc tế:
- W.-B Wu, T.N Anh Nguyen, J. Kasiuk, J. Przewoźnik, Cz. Kapusta, I. Svito, K. Tung Do, T. Huong Nguyen, H. Manh Dinh and J. Åkerman“Fundamentally Different Magnetoresistance Mechanisms in Related Co/Pd and Co/Pt Multilayers for Spintronic Applications”, FMS2022, Phu Quoc, Vietnam, Nov 21-23, 2022 (POSTER-MM-P28)
- T. N. Anh Nguyen*, Q. N. Pham, D. K. Tung, T. H. Nguyen, H. N. Pham, T. Wanatabe, M. Goto, M. Fukumoto, H. Tomita, and Y. Suzuki, J. Åkerman, J. Fedotova, J. Kasiuk, “Tunable magnetic anisotropy in thin films and applications”, VAST-OU Joint Campus Programmes: The 6th IMS-INSD Joint Workshop on Frontier Nanomaterials “Advances in Materials Physics and Chemistry", IMS, Hanoi, Vietnam, May 22, 2023 (ORAL)
- V.C. Giap, T.D. Nguyen, K.H. Bui, Q.H. Phung, V.H. Dam, H.M. Dinh, K.T. Do, T.H. Nguyen, T.N. Anh Nguyen*, “Tuning Independently the Exchange Bias and Coercivity in Top-pinned and Bottom-pinned Co/Pd Multilayers by FeMn or IrMn Film” (Điều biến một cách độc lập trường trao đổi dịch và trường khử từ trong các màng đa lớp Co/Pd ghim bởi màng mỏng FeMn hoặc IrMn với cấu trúc ghim trên và ghim dưới), SPMS2023, ĐHSPKT-HCM, HCM, Vietnam, Nov 5-7, 2023 (POSTER)
- T.N. Anh Nguyen*, J. Kasiuk, W.-B. Wu, J. Przewoźnik, C. Kapusta, I. Svito, K.T. Do, T.H. Nguyen, Q.N. Pham, H.K. Vu, J. Åkerman, “Interlayer coupling and giant magnetoresistance in magnetically correlated [Co/Pd]/Pd/[Co/Pd] multilayered films with a spin-valve structure based on symmetric perpendicularly anisotropic magnetic layers”, The 8th International Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA 2023), 8th - 11th Nov. 2023, Phan Thiet, Vietnam (POSTER)
- Phạm Thị Thúy Hằng, Nguyễn Thị Việt Hà, Đinh Hùng Mạnh, Nguyễn Thị Ngọc Anh, “Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tính chất từ và từ trở trong các cấu trúc van spin đơn giản với dị hướng từ vuông góc dựa trên các màng đa lớp”, Hội nghị sinh viên NCKH, Khoa Vật lý, ĐHSPHN (NCKH 24-35, POSTER), Hà Nội 17/4/2024 (Giải khuyến khích SVNCKH)
- Nguyễn Thị Việt Hà, Đinh Hùng Mạnh, Nguyễn Thị Ngọc Anh, “Ảnh hưởng của chiều dày lớp ngăn cách Cu lên tính chất từ và từ trở trong cấu trúc van spin đơn giản với dị hướng từ vuông góc dựa trên các màng đa lớp [Co/Pd]”, Hội nghị sinh viên NCKH, Khoa Vật lý, ĐHSPHN (NCKH24-36, POSTER), Hà Nội 17/4/2024 (Giải khuyến khích SVNCKH)
- J. Kasiuk, W.-B. Wu, J. Przewoźnik, Cz. Kapusta, I. Svito, K.T. Do, T.H. Nguyen, D.T. Tran, H.M. Do, J. Åkerman, T.N. Anh Nguyen*, “Interlayer exchange coupling and magnetoresistance in [Co/Pd]/X/[Co/Pd] multilayers with perpendicular magnetic anisotropy”, IWAMSN2024, 22-25 Sept 2024 - Da Nang, Vietnam (INVITED-NMD-I15)
- J. Kasiuk, V.C. Giap, W.-B. Wu, J. Przewoźnik, Cz. Kapusta, D.T. Tran, H.M. Do, J. Åkerman, T.N. Anh Nguyen*, “The role of magnetic ordering of the IrMn/[Co/Pd]5 and [Co/Pd]5/IrMn multilayers in the magnetization reversal and coercivity”, IWAMSN2024, 22-25 Sept 2024 - Da Nang, Vietnam (POSTER-NMD-P21)
- J. Kasiuk, L. Khoroshko, A. Baglov, K.T. Do, T.H. Nguyen, H.K. Vu, D.V. Zhyhulin, T.N. Anh Nguyen*, “Highly ordered porous templates for fabrication of multilayered nanostructures with perendicularal magnetic anisotropy”, IWAMSN2024, 22-25 Sept 2024 - Da Nang, Vietnam (POSTER-NMD-P23)
- Đào tạo: Đào tạo 03 Cử nhân đã bảo vệ thành công luận văn tốt nghiệp trong đó có: 01 CN bảo vệ luận văn năm 2023 với số điểm 9,9/10 cùng với giải Nhì SV NCKH năm 2023; 02 CN bảo vệ luận văn năm 2024 với số điểm 9,9/10 cùng với 02 giải Khuyến khích SV NCKH năm 2024.