Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu chế tạo và đặc trưng từ tính của các hạt nano có cấu trúc lõi vỏ Co/CoO
Mã số đề tài QTSK01.01/18-19
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Khoa học Vật liệu
Cơ quan phối hợp Viện Hàn lâm khoa học Slovakia
Thuộc Danh mục đề tài Nhiệm vụ Hợp tác Quốc tế
Họ và tên TS. Nguyễn Trung Hiếu
Thời gian thực hiện 01/04/2018 - 31/12/2019
Tổng kinh phí 200 triệu đồng
Xếp loại Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu chế tạo, đặc trưng cấu trúc và từ tính của hạt nano có cấu trúc lõi vỏ Co/CoO, nghiên cứu sự ảnh hưởng của cấu trúc hình thái đến tính chất từ, từ đó tối ưu hóa và nâng cao hiệu ứng trao đổi dịch trong các hạt Co/CoO được chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao hoặc phương pháp hóa, kết hợp ủ nhiệt, đồng thời  đánh giá hiệu suất đốt nhiệt từ trong nhiệt từ trị sử dụng hệ vật liệu này.

Kết quả chính của đề tài

•    Các bột từ có cấu trúc lõi vỏ Co/CoO đã được chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ và phương pháp hóa theo sau bởi ủ nhiệt. Các tính chất đặc trưng về cấu trúc hình thái và pha tinh thể, cũng như các tính chất từ đã được khảo sát theo các tham số chế tạo như thời gian nghiền, chất trợ nghiền, thời gian ủ, nhiệt độ ủ,... Bột nghiền cơ có dạng mảnh với chiều dày cỡ 100 nm trong khi hạt chế tạo theo phương pháp hóa là tập hợp của các hạt có kích thước 20 -30 nm. Hiệu ứng trao đổi dịch đã được nhận thấy trong cả các mẫu chế tạo bằng phương pháp nghiền và phương pháp hóa. Giá trị của trường hiệu dịch đạt được từ 120 đến 155 Oe. Tuy không có bằng chứng trực tiếp về một cấu trúc lõi vỏ nhưng các phép đo gián tiếp cho thấy lớp vỏ ôxit CoO phản sắt từ đã được hình thành và bao bọc phần Co kim loại sắt từ. Các mô phỏng Monte-Carlo đã được thực hiện. Hiệu ứng dịch vòng từ trễ đã thu được trong các kết quả mô phỏng. Sự phụ thuộc của vòng từ trễ vào tỷ phần pha và định hướng của trục dễ so với từ trường đã được khảo sát trong mô phỏng. Sự bất đối xứng thú vị của vòng trễ được giải thích dựa trên kết quả mô phỏng, rằng vòng trễ thu được là trung bình của các vòng trễ của các hạt có định hướng tinh thể khác nhau so với phương từ trường. Đánh giá sơ bộ về hiệu ứng đốt nhiệt từ sử dụng các mẫu nghiền đã được thực hiện.
•    Nhiệm vụ công bố 02 bài báo trên tạp chí ISI (trong đó 01 bài báo SCI với IF=1.676 (2018) và 01 bài báo SCIE), 01 bài báo trên tạp chí quốc gia và hỗ trợ nghiên cứu của 01 nghiên cứu sinh.
•    Hai bên đã hợp tác tích cực trong công việc, phát huy được khả năng của mỗi bên, do đó có thể phát triển hợp tác trong các nghiên cứu sau này.

 

Những đóng góp mới

•    Các mẫu Co/CoO được chế tạo bằng các phương pháp đơn giản là nghiền cơ năng lượng cao và phương pháp hóa để tạo bột kim loại Co, sau đó ủ nhiệt để tạo lớp vỏ CoO. Kết quả cho thấy rằng cả hai phương pháp đều có thể cho hiệu ứng trao đổi dịch với giá trị khoảng 120 - 155 Oe tại 5 K.
•    Đã khảo sát chi tiết sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến tính chất của vật liệu. Kết quả cho thấy vai trò quan trọng của nhiệt độ ủ trong việc hình thành pha CoO mà không cho pha Co3O4 hình thành. Nhiệt độ tối ưu được xác định là 300 oC. Thời gian ủ cũng ảnh hưởng đến hiệu ứng trao đổi dịch thông qua việc thay đổi tỷ phần của pha CoO. Ngoài ra, kết quả cũng cho thấy vai trò của chất trợ nghiền trong việc thu được cấu trúc mảnh dẹt trong phương pháp nghiền.
•    Đã mô phỏng Monte-Carlo cho mô hình một chiều theo các định hướng khác nhau của trục dễ so với từ trường và thu được vòng từ trễ trung bình có hiệu ứng trao đổi dịch với sự bất đối xứng như trong thực nghiệm. Hiệu ứng trao đổi dịch và vòng từ trễ cũng được khảo sát theo các tỷ phần pha sắt từ/phản sắt từ khác nhau, từ đó so sánh với lý thuyết của Meiklejohn và Bean.
•    Đã đánh giá sơ bộ về hiệu ứng đốt nhiệt từ trong các mẫu đã chế tạo.

Sản phẩm đề tài

- Các bài báo đã công bố (liệt kê):
•    V. H. Ky, N. T. Hieu*, D. K. Tung, L. T. H. Phong, D. H. Manh, B. Kunca, J. Marcin and I. Skorvanek, Experimental study and Monte-Carlo simulation of exchange bias effect in Co-CoO composite powder fabricated by high-energy ball milling, Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 48, No. 12 (2019) 7952 – 7959, DOI:10.1007/s11664-019-07652-2.
•    Hung Manh Do, Thi Hong Le, Xuan Phuc Nguyen, Hong Nam Pham, Thi Hong Ngo, Trung Hieu Nguyen, Thanh Phong Pham, Manh Huong Phan, Jozef Kovac, Ivan Skorvanek, Oxidation-controlled magnetism and Verwey transition in Fe/Fe3O4 lamellae, Journal of Science: Advanced Materials and Devices 5 (2020) 263-269, DOI: 10.1016/j.jsamd.2020.04.001.
•    Vũ Hồng Kỳ, Nguyễn Trung Hiếu, Đỗ Khánh Tùng, Lê Thị Hồng Phong, Nguyễn Văn Đăng, Đỗ Hùng Mạnh, Chế tạo các hạt kim loại cobalt bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử dụng chất trợ nghiền oleylamine, Tạp chí Khoa học và công nghệ, Đại học Thái Nguyên, 190(14) (2018) 77 – 84.

- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích (liệt kê nếu có):
- Các sản phẩm (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ):
- Đào tạo: hỗ trợ nghiên cứu của 01 nghiên cứu sinh là thành viên đề tài.
Nghiên cứu sinh: Lê Thị Hồng Phong
Người hướng dẫn: PGS. TS. Đỗ Hùng Mạnh
Tên luận án: Chế tạo và khảo sát tính chất của một vài hệ hạt nano tổ hợp từ tính (nền Fe, Co) – plasmon (nền Au) định hướng ứng dụng trong nhiệt trị.

 

Ảnh nổi bật đề tài
1616146185926-1.jpg