ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Vũ Anh Tuấn
TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHẤT KEO Fe3O4 CHỨC NĂNG HÓA BỀ MẶT TRONG TỪ TRƯỜNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Có thể bạn quan tâm!
-
Tính chất quang của chất keo Fe3O4 chức năng hóa bề mặt trong từ trường - 2 -
Tính Siêu Thuận Từ Của Hạt Nano Từ; (A) Moment Từ Hướng Theo Phương Trục Dễ Của Hạt T< T B . ; (B) Moment Từ Hướng Theo Từ Trường Ngoài T > T B -
Sự Dịch Của Đỉnh Nhiễu Xạ Về Phía Góc Nhỏ Quan Sát Tại Đỉnh (121) Khi Nồng Độ Fe Tăng. -
Sơ Đồ Chi Tiết Máy Đơn Sắc Ms257 Và Máy Quang Phổ Cùng Các Phụ Kiện -
Tính chất quang của chất keo Fe3O4 chức năng hóa bề mặt trong từ trường - 6 -
Tính chất quang của chất keo Fe3O4 chức năng hóa bề mặt trong từ trường - 7
Xem toàn bộ 65 trang tài liệu này.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Vũ Anh Tuấn
TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHẤT KEO Fe3O4 CHỨC NĂNG HÓA BỀ MẶT TRONG TỪ TRƯỜNG
Chuyên ngành: Quang Lượng tử Mã số: 60 44 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS HOÀNG NAM NHẬT
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5
MỞ ĐẦU 8
Chương 1: Tổng quan về tính chất quang học của hạt nano sắt từ 10
1.1. Hiệu ứng Quang - Từ trong dung dịch nano từ tính. 10
1.2. Tổng quan về hệ vật liệu nano từ Fe3O419
1.3. Tổng quan về hệ vật liệu CaMnO3 pha tạp Fe 23
Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm 28
2.1. Phát tán siêu âm để tạo hạt nano trong dung môi hữu cơ 28
2.2. Các phương pháp nghiên cứu 30
2.2.1. Phổ hấp thụ UV-Vis 30
2.2.2. Phổ huỳnh quang 31
2.2.3. Máy quang phổ MS257 33
2.2.4. Detector CCD Oriel InstaSpecTM VII và VIII 35
Chương 3: Thực nghiệm và biện luận kết quả 37
3.1. Nghiên cứu chế tạo từ trường yếu có cường độ điều khiển được 37
3.2. Bố trí thí nghiệm 40
3.3. Kết quả và thảo luận 41
KẾT LUẬN 51
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các mẫu chế tạo phục vụ thực nghiệm, nồng độ pha tạp của Fe trong các mẫu CaFexMn1-xO3 là 0.025.
Bảng 3.1. Kết quả thực nghiệm phép đo từ trường.
Bảng 3.2. Tóm tắt kết quả thu được trên từng mẫu.
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Chương 1
Hình 1.1. Hình ảnh nhiễu xạ khi E // H, hạt hình cầu từ tính 3µm tán xạ trong dung dịch nano từ tính (mật độ 28%); (a) H=0G, (b) H=30G, (c) H=60G, (d) H=100G, (e) H=200G, (f) H=500G.
Hình 1.2. Hình ảnh nhiễu xạ khi E H, hạt hình cầu từ tính 3µm tán xạ trong dung dịch nano từ tính (mật độ 28%); (b) H=30G, (c) H=60G, (d) H=100G, (e) H=200G, (f) H=500G. Tán xạ đạt giá trị không được quan sát tại H=100G (d)
Hình 1.3. Sự suy giảm quang-từ của ánh sáng trong dung dịch nano sắt từ; QL là tham số triệt tiêu trong trạng thái phân cực dọc; QR là tham số triệt tiêu trong trạng thái phân cực ngang; Đường liền được fit theo công thức (1) và (2)
Hình 1.4. Hình ảnh nhiễu xạ từ một sợi đơn (A) và các chuỗi được tập trung lại trong dung dịch nano từ tính khi có từ trường ngoài đặt vào (B)
Hình 1.5. Cường độ ánh sáng tán xạ là hàm của từ trường ngoài trong dung dịch nano từ tính tại những tỷ lệ pha trộn thể tích khác nhau. Đường kính hạt trung bình là 6.7nm. Mẫu nhiễu xạ tại những giá trị từ trường khác nhau cũng được chỉ ra
Hình 1.6. Hệ số truyền qua của ánh sáng trong dung dịch nano từ tính phụ thuộc vào thời gian. (A) Mặt phân cực vuông góc với hướng của từ trường.
(B) Mặt phân cực song song với hướng của từ trường. Tia tới luôn vuông góc với hướng của từ trường ngoài
Hình 1.7. Cấu trúc tinh thể của Fe3O4
Hình 1.8. Sự sắp xếp moment từ trong Fe3O4
Hình 1.9. Cấu trúc moment của hạt nano từ
Hình 1.10. Tính siêu thuận từ của hạt nano từ; (a) moment từ hướng theo phương trục dễ của hạt T< TB .; (b) moment từ hướng theo từ trường ngoài T > TB
Hình 1.11. Sự phụ thuộc nhiệt độ của hệ số từ hóa nghịch đảo (a) và đường cong M(H) của các mẫu CaFexMn1-xO3 (b)
Hình 1.12. Phổ nhiễu xạ tia X của gốm CaFexMn1-xO3 tổng hợp theo phương
pháp phản ứng pha rắn
Hình 1.13. Sự dịch của đỉnh nhiễu xạ về phía góc nhỏ quan sát tại đỉnh (121) khi nồng độ Fe tăng
Hình 1.14. (a)-Phổ tán xạ Raman của CaFeO3 ở 300K (λHe-Ne=632.8 nm)
(b)-Phổ tán xạ Raman của CaFexMn1-xO3 ở 300K (λHe-Ne=632.8 nm)
Hình 1.15. Phổ hấp thụ của các mẫu gốm CaFexMn1-xO3 đo tại nhiệt độ phòng
Chương 2
Hình 2.1. Sơ đồ chế tạo dung dịch Fe3O4
Hình 2.2. Sơ đồ chế tạo dung dịch span và aceton Hình 2.3. Sơ đồ khối của thiết bị UV-Vis Agilent 8453 Hình 2.4. Cách bố trí thu phổ huỳnh quang
Hình 2.5. Máy đơn sắc 1/4m và máy quang phổ MS257TM
Hình 2.6. Sơ đồ chi tiết máy đơn sắc MS257 và máy quang phổ cùng các phụ kiện
Hình 2.7. Sơ đồ khối của đường hình ảnh - tín hiệu.
Chương 3
Hình 3.1. Nguồn cung cấp dòng 1 chiều PWR36-1 Kenwood
Hình 3.2. Hình ảnh chụp thực tế 2 cuộn dây từ tính lòi ferrite, khoảng cách hai lòi khoảng 10mm
Hình 3.3. Sự phụ thuộc của từ trường vào cường độ dòng điện
Hình 3.4. Sơ đồ thí nghiệm
Hình 3.5. Hình ảnh thực tế bố trí thí nghiệm
Hình 3.6. Phổ phát xạ của dung dịch nano sắt từ Fe3O4 suy giảm khi từ trường tăng dần.
Hình 3.7. Phổ phát xạ của dung dịch nano sắt từ Fe3O4 suy giảm khi từ trường giảm dần
Hình 3.8. Phát xạ của dung dịch Fe3O4 suy giảm theo thời gian trong môi trường từ tính 270G (Mẫu số 1)
Hình 3.9. Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian khi đặt trong môi trường từ tính 270G (Mẫu số 1)
Hình 3.10. Phát xạ của dung dịch Fe3O4 suy giảm theo thời gian trong môi trường từ tính 270G (Mẫu số 2)
Hình 3.11. Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian khi đặt trong môi trường từ tính 270G (Mẫu số 2)
Hình 3.12. Phát xạ của dung dịch CaFexMn1-xO3 suy giảm theo thời gian trong môi trường từ tính 270G (Mẫu số 3)
Hình 3.13. Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian khi đặt trong môi trường từ tính 270G (Mẫu số 3)
Hình 3.14. Phát xạ của dung dịch CaFexMn1-xO3 suy giảm theo thời gian trong môi trường từ tính 200G (Mẫu số 4)
Hình 3.15. Cực đại phổ phát xạ suy giảm theo thời gian khi đặt trong môi trường từ tính 200G (Mẫu số 4)
Hình 3.16. Nhiễu xạ nhiều lần trong dung dịch nano từ [11]
Hình 3.17. (A) Sợi quang học với đoạn đầu chứa dung dịch nano từ tính; (B) Khi chưa có từ trường đặt vào; (C) Sau khi có từ trường đặt vào [11]
MỞ ĐẦU
Hai hiện tượng tán xạ và hấp thụ ánh sáng khi truyền qua một dung dịch làm suy giảm cường độ của tia sáng truyền qua. Sự suy giảm cường độ được gọi là hiện tượng triệt tiêu cường độ sáng. Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta đã trải nghiệm sự triệt tiêu cường độ sáng của ánh sáng mặt trời bởi các hạt chất lỏng có trong bầu khí quyển. Tuy nhiên sự tương tác của dung dịch chứa hạt rắn kích thước nanomét với ánh sáng có nhiều biểu hiện vật lý khác biệt so với sự tương tác của dung dịch lỏng thông thường hay dung dịch chứa hạt kích thước lớn hơn với ánh sáng. Sự tán sắc của hạt nano trong chất lỏng có thể hoạt động như là một bộ lọc băng tần quang học (optical band-pass filter) khi những đường cong tán sắc của cả hai môi trường lỏng và rắn trùng nhau tại cùng một bước sóng. Dung dịch chứa hạt từ kích thước nano có thể cho thấy khả năng điều khiển cường độ sáng truyền qua thông qua từ trường ngoài - điều đó đã tạo ra những ý tưởng mới cho nhiều ứng dụng thực tiễn, như là các công tắc quang học, bộ lọc, cách tử, thiết bị điều khiển quang học, thiết bị lưu trữ quang học, ... Nếu các hạt từ kích thước nano đồng thời có khả năng huỳnh quang mạnh dưới tác dụng của ánh sáng kích thích, thì phạm vi các ứng dụng của dung dịch hạt nano còn được mở rộng hơn nữa.
Trong luận văn này, chúng tôi đặt vấn đề nghiên cứu tính chất huỳnh quang của dung dịch hạt nano sắt từ Fe3O4 (và của hạt gốm từ Ca(FeMn)O3) khi đặt trong từ trường ngoài. Từ trường ngoài là từ trường yếu có cường độ nhỏ hơn 500 G, được chúng tôi tự chế tạo, cho phép thay đổi cường độ theo dòng cấp. Đây là nghiên cứu đầu tiên về hiện tượng huỳnh quang của dung dịch hạt từ kích thước nano ở nước ta cũng như trên thế giới. Đối với dung dịch nano Fe3O4 có một vài nghiên cứu về phổ hấp thụ quang học nhưng không có nghiên cứu nào được biết đến về tính chất huỳnh quang của hệ này (với hệ gốm từ Ca(FeMn)O3 thì không có công bố nào cả về huỳnh quang lẫn hấp thụ).
Luận văn có tiêu đề “Tính chất quang của chất keo Fe3O4 chức năng hóa bề mặt trong từ trường”.