Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu chế tạo vật liệu từ nền Fe có cấu trúc micro - nano định hướng ứng dụng trong y sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Lê Việt Cường<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ<br /> NỀN Fe CÓ CẤU TRÚC MICRO-NANO<br /> ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH<br /> <br /> Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano<br /> Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ<br /> <br /> Hà Nội – 2017<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Công<br /> nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Phạm Đức Thắng<br /> Phản biện: PGS. TS. Nguyễn Anh Tuấn ...................<br /> Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội<br /> Phản biện: PGS. TS. Trần Đại Lâm ..........................<br /> Học viện Khoa học và Công nghệ<br /> Phản biện: PGS. TS. Lục Huy Hoàng .......................<br /> Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội<br /> Luận án được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia<br /> chấm luận án tiến sĩ tại phòng 212, nhà E3, Trường Đại học<br /> Công nghệ vào hồi 14h00, thứ Sáu, ngày 10 tháng 11 năm<br /> 2017.<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> <br /> Vật liệu dạng hạt kích thước micro và nano nói chung, hạt từ<br /> tính nói riêng được nghiên cứu ngày càng nhiều do khả năng ứng dụng<br /> rộng, đặc biệt trong lĩnh vực y sinh học. Ngoài việc có thể hoạt động<br /> độc lập trong các hệ thống sinh học, các hạt từ còn có thể được sử dụng<br /> để dánh dấu từ cho các tế bào sinh học. Vì vậy một số lượng lớn các<br /> ứng dụng liên quan tới việc bắt giữ, điều khiển các hạt từ dưới tác dụng<br /> của các nguồn từ trường đã được triển khai. Bên cạnh đó, đa số các<br /> loại tế bào sinh học trong các nghiên cứu đã công bố có tính nghịch từ<br /> nên chúng ta có thể sử dụng các nguồn từ trường để tác động lực điều<br /> khiển trực tiếp lên các tế bào sinh học. Trong các nghiên cứu đã được<br /> công bố, từ trường được tạo ra bằng cách sử dụng các nam châm khối,<br /> nam châm điện hoặc các nam châm bằng vật liệu từ mềm được phân<br /> cực bởi từ trường ngoài. Tuy nhiên các nguồn từ trường loại này bộc<br /> lộ một số hạn chế như: lực từ được tạo ra bởi các nam châm khối<br /> thường bị giới hạn trong một vùng không gian hạn chế xung quanh<br /> các cạnh và rất gần với chúng; các nam châm điện cần phải có nguồn<br /> điện bên ngoài và tạo ra nhiệt Joule; nam châm từ mềm không tạo ra<br /> nhiệt nhưng chỉ hoạt động khi được phân cực bởi từ trường của nam<br /> châm khối hoặc nam châm điện bên ngoài. Các hạn chế và nhược điểm<br /> này đã dẫn tới một mong muốn là phải có các nguồn từ trường tự động<br /> với độ ổn định cao, cường độ từ trường và sự biến thiên từ trường lớn<br /> trong vùng không gian mong muốn mà không cần các nguồn nuôi bên<br /> ngoài.<br /> Các màng từ tính kích thước micro-nano đã được nghiên cứu và<br /> phát triển trong những năm qua. Các màng có tính chất từ tốt phổ biến<br /> 1<br /> <br /> hiện nay là các màng hợp kim của Fe như Fe3O4, NiFe, NdFeB,<br /> FePt,… với tính chất từ có thể điều khiển được trong quá trình chế tạo.<br /> Chúng có thể được chế tạo với các phương pháp khác nhau như phún<br /> xạ, lắng đọng điện hóa, in,… Một số khó khăn hiện nay đó là cần tạo<br /> ra các dãy màng từ chất lượng tốt có kích thước các cạnh bề mặt từ vài<br /> µm đến vài mm và chiều dày từ vài trăm nm đến vài µm hoặc vài chục<br /> µm (vi cấu trúc từ); khả năng tích hợp thành các thiết bị để có thể tác<br /> động lực lớn đến các đối tượng nhỏ ở khoảng cách xa, đặc biệt là các<br /> tế bào sinh học. Những phát triển trong kỹ thuật vi chế tạo hiện nay<br /> cho phép nghiên cứu và chế tạo vi cấu trúc từ trên cơ sở các hợp kim<br /> trên với từ trường lớn và biến thiên từ trường mạnh.<br /> Mục tiêu của luận án là chế tạo được một số màng từ tính trên<br /> cơ sở các hợp kim của Fe kích thước micro-nano có dị hướng từ vuông<br /> góc với mặt phẳng màng hoặc có thể điều khiển được, các vi cấu trúc<br /> từ có từ trường cỡ mT trở lên và biến thiên thiên từ trường lớn cỡ 102<br /> T/m trở lên. Các vi cấu trúc từ sẽ được thử nghiệm để bắt giữ trực tiếp<br /> một số hạt từ và tế bào sinh học, qua đó nhằm định hướng khả năng<br /> ứng dụng của các vi cấu trúc từ trong y sinh. Ngoài ra, luận án cũng<br /> nghiên cứu và thử nghiệm việc phát triển phương pháp chế tạo nhanh<br /> các màng từ và vi cấu trúc từ với quy trình chế tạo đơn giản.<br /> <br /> 2<br /> <br /> CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN<br /> 1.1. Từ tính và vi nam châm<br /> 1.1.1. Một số đại lượng từ cơ bản<br /> <br /> ⃗ tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho từ trường<br /> Cảm ứng từ