Nghiên cứu từ trường bề mặt của vật liệu từ cứng cấu trúc micro-nano Nguyễn Thị Kiều Linh Trường Đại học Công nghệ Luận văn ThS. ngành: Vật liệu và linh kiện nano (Chuyên ngành đào tạo thì điểm) Người hướng dẫn: PGS.TS. Phạm Đức Thắng Năm bảo vệ: 2012 Abstract. Trính bày tổng quan từ trường và các đại lượng đặc trưng cho từ trường; hiện tượng từ trễ; dị hướng từ; cấu trúc từ; vật liệu cứng; các đặc trưng của vật liệu từ cứng. Tím hiểu các phương pháp thực nghiệm nghiên cứu từ trường bề mặt của vật liệu từ cứng cấu trúc micro-nano. Kết quả: ảnh hưởng của số lượng nam châm lên sự phân bố của từ trường bề mặt; khảo sát ảnh hưởng của kìch thước nam châm lên sự phân bổ của từ trường bề mặt; khảo sát ảnh hưởng của chiều dày nam châm lên sự phân bổ của từ trường bề mặt; khảo sát ảnh hưởng khoảng cách các nam châm lên sự phân bổ của từ trường bề mặt; quan sát hính ảnh tế bào hồng cầu bị bắt giữ. Keywords. Vật liệu nano; Vật liệu từ cứng; Linh kiện nano; Cấu trúc micro nano Content MỞ ĐẦU Từ tình là một thuộc tình của vật liệu. Nhín chung các chất, ở mọi trạng thái, dù ìt hay nhiều đều biểu hiện tình chất từ. Vật liệu có thể có tình chất sắt từ mạnh như các nam châm từ cứng đất hiếm - kim loại chuyển tiếp, cũng có thể có tình nghịch từ yếu như các phân tử sinh học. Việc nghiên cứu tình chất từ của vật liệu bằng phương pháp mô phỏng đang thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu ví phương pháp này rất đơn giản, cho kết quả nhanh và chình xác, qua đó có thể cho phép tiết kiệm về mặt thời gian thao tác cũng như chi phì thực hiện quá trính nghiên cứu. Các vật liệu từ có nhiều ứng dụng quan trọng trong khoa học kỹ thuật và cuộc sống. Một trong các hiệu ứng được quan tâm nghiên cứu đó là khả năng giữ các phần tử kìch thước nhỏ và có tình nghịch từ nhờ sự phân bố của từ trường không đồng nhất trên bề mặt của các cấu trúc sắt từ. Bằng việc sử dụng các cấu trúc từ có kìch thước phù hợp, chúng ta có thể lưu giữ được các phần tử sinh học mà không cần sử dụng đến quá trính chức năng hóa bề mặt vật liệu dùng để bắt giữ các phần tử sinh học. Luận văn này được thực hiện với mục đìch khảo sát sự phân bố của từ trường trên bề mặt của các nam châm từ cứng NdFeB có cấu trúc micro-nano sử dụng phần mềm mô phỏng. Ảnh hưởng của các thông số như số lượng nam châm, kìch thước nam châm, chiều dày nam châm và khoảng cách giữa các nam châm sẽ được nghiên cứu một cách hệ thống. Bên cạnh đó luận văn cũng đã thử nghiệm việc bắt giữ phần tử sinh học bằng cách sử dụng các vi nam châm NdFeB. Trong luận văn này phần tử sinh học bị bắt giữ là tế bào hồng cầu. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Từ trường và các đại lượng đặc trưng cho từ trường 1.1.1 Từ trường Từ trường là một môi trường vật chất đặc biệt bao quanh các điện tìch chuyển động và chỉ tác dụng lực từ lên điện tìch chuyển động trong nó. Từ trường có thể được tạo ra bằng hai cách: sử dụng các cuộn dây có dòng điện chạy trong dây dẫn hoặc nam châm vĩnh cửu. Trong các nam châm vĩnh cửu không có các dòng điện theo nghĩa thông thường mà chỉ có chuyển động quĩ đạo và chuyển động spin của điện tử. Đó là nguồn gốc cơ bản của hiện tượng từ trong vật liệu [3]. 1.1.2 Các đại lượng đặc trưng cho từ trường  Cường độ từ trường H  Cảm ứng từ B  Từ độ M  Trường khử từ H d 1.2 Hiện tượng từ trễ Từ trễ (magnetic hysteresis) là hiện tượng bất thuận nghịch giữa quá trính từ hóa và đảo từ ở các vật liệu sắt từ do khả năng giữ lại từ tình của các vật liệu sắt từ. Hiện tượng từ trễ là một đặc trưng quan trọng và dễ thấy nhất ở các chất sắt từ [8]. 1.3 Dị hướng từ Trong tinh thể, mômen từ (hay từ độ) luôn có xu hướng định hướng theo một phương ưu tiên nào đó của tinh thể, tạo nên khả năng từ hóa khác nhau theo các phương khác nhau của tinh thể, đó là tình dị hướng từ [3]. Dị hướng từ phụ thuộc vào năng lượng nội tại của hệ tại một hướng nhất định nào đó của từ độ tự phát. Năng lượng đó được gọi là năng lượng dị hướng từ. Nếu dị hướng từ gây ra bởi tình đối xứng trong cấu trúc tinh thể của vật liệu thí được gọi là dị hướng từ tinh thể. Bên cạnh nguồn gốc do tình đối xứng tinh thể, dị hướng từ tinh thể còn có thể được tạo ra do ứng suất hay do hính dạng của vật từ hay trật tự của các cặp spin với định hướng khác nhau [4]. 1.3.1 Dị hướng từ tinh thể Dị hướng từ tinh thể là dạng năng lượng trong các vật có từ tình có nguồn gốc liên quan đến tình đối xứng tinh thể và sự định hướng của mômen từ. Dị hướng từ tinh thể là một đặc điểm nội tại của vật liệu sắt từ, nó phụ thuộc nhiều vào kìch thước và hính dạng của vật liệu. 1.3.2 Dị hướng ứng suất Ngoài sự đóng góp của dị hướng từ tinh thể, còn có sự đóng góp đáng kể khác của dị hướng từ ứng suất. Dị hướng ứng suất thường được thấy trong các vật liệu từ giảo. Hiện tượng từ giảo là hiện tượng hính dạng, kìch thước của vật liệu từ (thường là sắt từ) bị thay đổi dưới tác dụng cả từ trường ngoài. Bản chất của hiện tượng từ giảo là do tương tác spin-quỹ đạo của các điện tử trong vật liệu sắt từ. 1.3.3 Dị hướng hình dạng Dị hướng hính dạng phụ thuộc vào kìch thước và hính dạng của mẫu. Dị hướng hính dạng có thể được định nghĩa một cách đơn giản là sự khác nhau về mặt năng lượng khi từ hóa theo chiều dài nhất và chiều ngắn nhất của mẫu sắt từ. Hính dạng mẫu sẽ quyết định các cực từ tự do. Do tương tác giữa các cực từ, sẽ xuất hiện một trường khử từ ngược với chiều từ hóa, chống lại sự từ hóa. Do đó, mômen từ sẽ có xu hướng định hướng theo trục có năng lượng từ hóa nhỏ nhất của vật liệu [4]. 1.4 Cấu trúc từ  Ở cấp độ nguyên tử, phân tử: cấu trúc từ liên quan đến sự sắp xếp có trật tự của các spin từ trong mạng tinh thể. Cấu trúc thuận từ. Cấu trúc sắt từ. Cấu trúc phản sắt từ. Cấu trúc ferri từ.  Ở cấp độ màng mỏng: cấu trúc từ là tổ hợp hai hay nhiều lớp vật liệu từ khác nhau sắp xếp xen kẽ nhau hoặc bị ngăn cách bởi lớp vật liệu phi từ.  Cấu trúc GMR (Giant magnetoresistance)  Cấu trúc TMR (Tunneling magnetoresistance)  Cấu trúc Spin-van  Cấu trúc từ dạng dãy chuỗi: Cấu trúc từ dạng chuỗi là sự tổ hợp có hệ thống của rất nhiều các cấu trúc từ, các sensor, để tạo thành một sản phẩm có khả năng ứng dụng trong thực tế. Sự ra đời của các cấu trúc dạng chuỗi cho phép các phép đo, các thì nghiệm được tiến hành với tốc độ nhanh hơn và độ chình xác cao hơn [2]. Trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu một cấu trúc từ dạng chuỗi đơn giản chỉ là tổ hợp của các nam châm từ kìch thước micro (hính 1.18). Các nam châm được sắp xếp theo một trật tự nhất định và công việc của chúng tôi là khảo sát từ trường trên bề mặt của nam châm. 1.5 Vật liệu từ cứng Vật liệu từ cứng là vật liệu sắt từ, khó khử từ và khó từ hóa. Ý nghĩa của tình từ “cứng” ở đây chình là thuộc tình khó khử từ và khó bị từ hóa, chứ không xuất phát từ tình chất cơ học của vật liệu từ [9]. 1.5.1 Các đặc trưng của vật liệu từ cứng Vật liệu từ cứng có nhiều đặc trưng từ học, tình chất từ của vật liệu từ cứng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, độ bền, độ chống mài mòn Dưới đây liệt kê một số đặc trưng quan trọng.  Lực kháng từ  Cảm ứng từ dư  Tích năng lượng từ cực đại 1.5.2 Ứng dụng của vật liệu từ cứng Vật liệu từ cứng được ứng dụng rất rộng rãi trong các đồ chơi, máy làm lạnh từ, các thiết bị kỹ thuật điện thông dụng như các mô tơ điện, loa điện động, micro phôn, khóa từ và các thiết bị cao cấp như các ổ đĩa cứng,…[3]. Hiện nay, các vật liệu từ cứng liên kim loại đất hiếm – kim loại chuyển tiếp, điển hính là hợp chất NdFeB là vật liệu từ cứng tốt nhất. Cùng với những ứng dụng tuyệt vời trong các lĩnh vực đò chơi, thiết bị, đồ điện tử…thí hiện nay vật liệu từ cứng cũng đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học. Sự phát triển của các phương pháp mới dùng để điều chỉnh vị trì tế bào trên bề mặt là một thách thức quan trọng trong sinh học tế bào. Thật vậy, cải thiện công nghệ cho chuỗi tế bào làm cho nó có thể trao đổi với con người để giúp con người theo dõi sự tiến hóa của cá nhân [21]. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng đối tượng nghịch từ vi mô, chẳng hạn như những giọt kìch thước micro hoặc các vi hạt có thể được nâng lên hoặc bị mắc kẹt bằng cách sử dụng từ trường biến thiên cao. Trong luận văn này, chúng tôi sẽ khảo sát khả năng bắt giữ phần tử sinh học bằng việc sử dụng các vi nam châm NdFeB. Hiện nay trong phòng thì nghiệm Công nghệ micro và nano có sẵn tế bào hồng cầu do viện 103 cung cấp, tế bào này không gây hại gí cho người thì nghiệm nên trong luận văn này chúng tôi đã khảo sát khả năng bắt giữ tế bào hồng cầu của các vi nam châm NdFeB. CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Chuẩn bị màng mỏng từ cứng cấu trúc micro Lớp NdFeB được lắng đọng trên đế Si bằng phương pháp phún xạ triode. Nhiệt độ của đế khi màng mỏng phún xạ là 450 o C, và sau đó được ủ ở 750 o C trong 10 phút. Để ngăn chặn sự khuếch tán và sự ôxi hóa của lớp từ cứng ta phủ một lớp Ta dày 100 nm lên mặt lớp từ cứng. Màng mỏng có cấu trúc micro được tạo ra bằng 2 phương pháp hính thái học và từ nhiệt (hính 2.1). Hình 2.1 Hình ảnh màng mỏng sử dụng (a) phương pháp hình thái học, (b) phương pháp từ nhiệt 2.2 Mô phỏng từ trường bề mặt 2.2.1 Mô hình lý thuyết Từ trường được tạo ra bởi màng mỏng từ cấu trúc micro được tình toán bằng cách sử dụng mô hính dòng tương đương Amperian []. Mô hính này áp dụng cho màng mỏng nam châm nghiên cứu ở đây khi cho lực kháng từ cao và kết cấu ngoài mặt phẳng mạnh (sự từ hóa của màng có thể được coi là không thay đổi, ngay cả khi trường khử từ lớn, mặc dù có thể không đều). Độ bền của sự từ hóa này cũng cho phép áp dụng các nguyên tắc chồng chất cho hệ thống bao gồm nhiều yếu tố [13]. Áp dụng định luật Biot – Savart   3 0 4 R Rdl I dB     (2.1) Với R là bán kình véc tơ từ điểm quan sát tới phần tử dòng điện lId  Đối với trường hợp của cuộn solenoid giống như một lăng trụ chữ nhật kìch thước 2a × 2b × 2h, miêu tả một nam châm hính lăng trụ từ hóa dọc theo trục z. Biểu thức dB x , dB y , và dB z lấy tìch phân từ -a đến a, -b đến b và –h đến h. Giá trị cảm ứng từ tại điểm quan sát bất kỳ P(x 0 , y 0 , z 0 ) có thể được thể hiện bởi các công thức sau đây [23]:   2 1 2 1 2 1 )ln( 24 222 0                           h I B x (2.2)   2 1 2 1 2 1 )ln( 24 222 0                           h I B y (2.3) 2 1 2 1 2 1 222 0 arctan 24                                       h I B z (2.4) Phần mềm MacMMems dựa theo những cơ sở lý thuyết trên về từ trường của màng mỏng từ để mô phỏng và tình toán từ trường bề mặt của vật liệu từ NdFeB. 2.2.2 Phương pháp mô phỏng Mô phỏng hiện tượng khoa học đã nhanh chóng trở thành một phần của việc thiết kế và tối ưu hóa quy trính trong tất cả các lĩnh vực kỹ thuật. MacMMems là môi trường cho phép bạn thực hiện các nghiên cứu khoa học liên quan đến từ trường. Để khảo sát từ trường bề mặt của vật liệu NdFeB, chúng tôi đã sử dụng phần mềm mô phỏng MacMMems. Trước tiên chúng tôi sử dụng chương trính MacMmems để thiết kế mô hính gồm nhiều nam châm NdFeB kìch thước micro sắp xếp theo một trật tự nhất định trong không gian ba chiều. Sau đó nhập các giá trị biến cần thiết và viết phương trính để mô phỏng từ trường bề mặt. Cuối cùng chúng tôi sử dụng chương trính Calculator để xuất ra giá trị từ trường và hính ảnh từ trường của vật liệu. 2.3 Khảo sát khả năng bắt giữ tế bào hồng cầu Nghiên cứu ban đầu về cấu trúc và tình chất của các phân tử cho thấy các phần tử sinh học đều có thành phần nghịch từ. Nghiên cứu sinh học cũng cho thấy tình chất từ của các tế bào liên quan đến hemoglobine. Hemoglobine là nghịch từ khi ở trạng thái oxy hóa, và thuận từ trong trạng thái khử oxy. Hồng cầu, hay hồng huyết cầu (có nghĩa là tế bào máu đỏ), là loại tế bào máu có chức năng chình là hô hấp, chuyên chở hemoglobin, qua đó đưa O 2 từ phổi đến các mô. Trong luận văn này chúng tôi sẽ mô tả việc sử dụng các vi nam châm từ cứng NdFeB để bẫy các tế bào hồng cầu. 2.3.1 Đặc điểm của tế bào hồng cầu Dưới kình hiển vi quang học, hồng cầu được thấy có hính tròn; nên thời trước người ta cho rằng các tế bào đó hính cầu (hính cầu nhín dưới mọi góc độ đều thấy tròn) - đây là nguồn gốc tên gọi "hồng cầu". Dưới kình hiển vi điện tử, tế bào hồng cầu có hính đĩa lõm hai mặt với đường kình khoảng 7.8 µm (1000.000µm = 1m), độ dày 2.5 µm ở chỗ dày nhất và không quá 1µm ở trung tâm. 2.3.2 Mô hình lý thuyết Các lực tác dụng lên một hạt tiếp xúc với từ trường được cho bởi biểu thức:   BB V F    0   (2.6) trong đó V là khối lượng của hạt, Δχ độ cảm từ chênh lệch giữa độ cảm từ của hạt (χ p ) và môi trường xung quanh bộ đệm (χ m ) và B cường độ từ trường. Khi Δχ <0, hạt được hướng đi từ bề mặt nam châm đối với 'bẫy', tức là vị trì ổn định, tương ứng với mức năng lượng tối thiểu [21]. Hiệu ứng này được gọi là magnetophoresis âm. Ví vậy, bẫy từ đòi hỏi độ cảm từ của hạt thấp hơn so với môi trường. Ngược lại khi độ cảm từ càng cao, bẫy tốt hơn. Mặc dù, hầu hết các vật liệu sinh học, bao gồm cả các tế bào sống, và môi trường là nghịch từ (độ cảm từ âm). Do đó, bẫy từ đạt kết quả tốt khi các tế bào không ghi nhãn được ngâm trong một môi trường thuận từ [21]. 2.3.3 Khảo sát khả năng bắt giữ tế bào hồng cầu. Tế bào hồng cầu mà chúng tôi sử dụng trong thì nghiệm này được viện 103 cung cấp. Lúc đầu tế bào hồng cầu được để trong 1 ống nghiệm chứa dung dịch NaCl 0.9 %. Tỉ lệ được sử dụng để thì nghiệm là: 1:50 (20 µl tế bào hồng cầu cộng với 980 µl NaCl). Để khảo sát khả năng bắt giữ tế bào hồng cầu của vi nam châm NdFeB, Chúng ta sẽ nhỏ 10 µl tế bào hồng cầu lên trên bề mặt các vi nam châm và sử dụng kình hiển vi quang học để quan sát sự phân bố của tế bào hồng cầu trên các vi nam châm NdFeB. Các vi nam châm NdFeB sử dụng trong thì nghiệm này có kìch thước 50×50 µm 2 , chiều dày h = 30 µm. Để bảo vệ bề mặt nam châm không bị ăn mòn, tình chất từ của các vi nam châm không bị thay đổi trong quá trính thì nghiệm, chúng tôi đã phủ một lớp PDMS dày 10 µm lên trên bề mặt vi nam châm NdFeB. CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng của số lượng nam châm lên sự phân bố của từ trường bề mặt Mô hình 1 nam châm Mô hính một nam châm vuông có kìch thước là 10×10 µm 2 , dày 4 µm được miêu tả trong hính 3.1a. Với mô hính này từ trường được khảo sát theo hai đường trên bề mặt của nam châm là đường màu đen (ở trung tâm của nam châm) và đường màu đỏ (ở mép của nam châm), với cảm ứng từ dư B r = 1 T. Kết quả khảo sát từ trường dọc theo đường màu đen (hính 3.1b) cho thấy từ trường giảm dần khi ta tăng khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm. Kết quả khảo sát từ trường dọc theo đường màu đỏ (hính 3.1c) cũng cho thấy từ trường giảm dần khi ta tăng khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm. Chúng ta có thể thấy khi khảo sát theo đường màu đen và đường màu đỏ thí từ trường đạt cực đại tại vị trì y = 0 khi khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm tăng từ 2 µm đến 10 µm. Tại vị trì d =1 µm đỉnh cực đại gần như phẳng do các đường sức từ ở sát bề mặt nam châm đều có hướng đi lên, lúc này chúng chưa có hướng đi ra hai bên. Khi khoảng cách d > 15 µm thí từ trường giảm dần về 0 ví khoảng cách này rất xa bề mặt nam châm, khoảng cách này lớn hơn 3.75 lần chiều dày của nam châm nên có thể các đường sức từ không vượt qua được giới hạn này. (a) (b) (c) Hình 3.1 a) Mô hình 1 nam châm, b) hình ảnh từ trường bề mặt của một nam châm khảo sát dọc theo đường màu đen, c)) hình ảnh từ trường bề mặt của một nam châm khảo sát dọc theo đường màu đỏ. Từ kết quả đo trên hính 3.1b và hính 3.1c, các giá trị từ trường cực đại B zmax được liệt kê trong bảng 3.1. Ta thấy ở cùng một khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm (cùng khoảng cách d) thí giá trị B zmax khảo sát theo đường màu đen lớn hơn đường màu đỏ, có nghĩa là từ trường ở trung tâm của nam châm lớn hơn từ trường ở mép của nam châm. Điều này là phù hợp với sự phân bố của đường sức từ do nam châm tạo ra, các đường sức từ tập trung nhiều ở trung tâm của nam châm nên từ trường ở trung tâm của nam châm lớn hơn ở mép của nam châm. Mô hình 2 nam châm (a) (b) Hình 3.2 a) Mô hình 2 nam châm, b) hình ảnh từ trường của mô hình 2 nam châm được khảo sát dọc theo đường màu đỏ tại khoảng cách d khác nhau. Kết quả khảo sát từ trường dọc theo đường màu đỏ được thể hiện trên hính 3.2b, ta thấy giá trị B zmax giảm, giá trị B zmin tăng, khoảng cách từ đỉnh cực đại tới đỉnh cực tiểu giảm khi tăng khoảng cách từ đầu đo tới bề mặt nam châm. Mô hình 3 nam châm (a) (b) Hình 3.3 a) Mô hình 3 nam châm, b) hình ảnh từ trường của mô hình 3 nam châm được khảo sát dọc theo đường màu đỏ tại khoảng cách d khác nhau Mô hính 3 nam châm vuông có kìch thước là 10×10 µm 2 , dày 4 µm, khoảng cách giữa 2 nam châm là 10 µm được miêu tả trên hính 3.3a và kết quả khảo sát từ trường dọc theo đường màu đỏ của mô hính với cảm ứng từ dư B r = 1 T được thể hiện trên hính 3.3b. Với mô hính 3 nam châm ta thấy cũng giống như mô hính 2 nam châm là từ trường đều giảm khi tăng khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm. Nhưng khác với mô hính 2 nam châm là sự xuất hiện thêm của các đỉnh cực đại và đỉnh cực tiểu, tức là xuất hiện thêm các vùng từ trường biến thiên. Bảng 3.1 Giá trị B zmax , B zmin khảo sát dọc theo đường màu đỏ của mô hình 2 nam châm và 3 nam châm. Số lượng nam châm Kích thước nam châm Khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm d (µm) Bz max (T) Bz min (T) Chiều dài l (µm) Chiều rộng w (µm) Chiều dày h (µm) 2 10 10 4 1 0.242 -0.045 2 0.193 -0.027 3 0.15 -0.012 5 0.089 0.0065 10 0.028 0.014 3 10 10 4 1 0.241 -0.046 2 0.192 -0.028 3 0.149 -0.013 5 0.088 0.0066 10 0.027 0.013 Mô hình 4 nam châm Mô hính 4 nam châm vuông có kìch thước là 10×10 µm 2 , dày 4 µm, khoảng cách giữa 2 nam châm là 10 µm được thể hiện trên hính 3.4a, kết quả khảo sát từ trường trên bề mặt nam châm, với cảm ứng từ dư B r = 1 T được thể hiện trong hính 3.4b. Cũng giống như các mô hính 2 nam châm, 3 nam châm, từ trường khảo sát theo đường màu đen (từ trường trên bề mặt nam châm) giảm khi ta tăng khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm và đến khoảng cách d > 15 µm không còn xuất hiện các vùng từ trường biến thiên trên bề mặt nam châm, lúc này từ trường sẽ giảm dần về 0. (a) (b) (c) Hình 3.4 a) Mô hình 4 nam châm, b) hình ảnh từ trường của mô hình 4 nam châm được khảo sát dọc theo đường màu đen tại khoảng cách d khác nhau, c)hình ảnh từ trường của mô hình 4 nam châm được khảo sát dọc theo đường màu đỏ tại khoảng cách d khác nhau. Hính 3.4c là kết quả khảo sát từ trường dọc theo đường màu đỏ của mô hính, đây chình là hính ảnh từ trường tại vị trì giữa các nam châm. Chúng ta có thể thấy, ở khoảng cách d < 3 µm từ trường đạt cực đại tại vị trì giữa 4 nam châm, nhưng khi ở khoảng cách d > 3 µm từ trường đạt cực tiểu tại vị trì giữa 4 nam châm. Mô hình 6 nam châm (a) (b) [...]... của nam châm thí khi ở cùng 1 khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm, từ trường trên bề mặt nam châm sẽ tăng  Khi khoảng cách giữa các nam châm tăng thí từ trường ở vị trì giữa các nam châm sẽ giảm Khi khoảng cách giữa các nam châm bằng với kìch thước nam châm thí từ trường trên bề mặt nam châm sẽ đồng đều nhất  Luận văn cũng nghiên cứu khả năng sử dụng cấu trúc từ để lưu giữ các chất nghịch từ. .. (1996), Từ học, NXB khoa học và kỹ thuật 2 Lê Việt Cường (2011), Nghiên cứu chế tạo bẫy từ cấu trúc micro, nano định hướng ứng dụng trong y sinh hoc, Đề cương nghiên cứu sinh, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội 3 Nguyễn Hữu Đức (2008), Vật liệu từ cấu trúc Nanô và điện tử học spin, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội 4 Ngô Xuân Lộc (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dày lên tính chất của màng... nào đó trên bề mặt nam châm Hình 3.16 Sự phân bố của tế bào hồng cầu trên mảng vi nam châm KẾT LUẬN Trong luận văn này chúng tôi đã khảo sát được sự phân bố của từ trường trên bề mặt của các nam châm từ cứng NdFeB có cấu trúc micro- nano sử dụng phần mềm mô phỏng  Khi số lượng nam châm tăng thí sẽ có thêm các vùng từ trường biến thiên  Khi kìch thước nam châm thay đổi ta sẽ có các bẫy từ với kìch... hiện các vùng từ trường biến thiên nữa, từ trường lúc này sẽ giảm dần về không Kết quả khảo sát từ trường dọc theo đường chéo màu xanh của mô hính tương tự như khi chúng ta khảo sát theo đường màu đen, ví đây đều là hính ảnh từ trường trên bề mặt nam châm Hính 3.7 là kết quả khảo sát từ trường tại vị trì giữa các nam châm, chúng ta thấy rằng khi d > 15 µm sẽ không còn tồn tại các vùng từ trường biến... hình ảnh từ trường của mô hình 6 nam châm được khảo sát dọc theo đường màu đen tại khoảng cách d khác nhau, c)hình ảnh từ trường của mô hình 6 nam châm được khảo sát dọc theo đường màu đỏ tại khoảng cách d khác nhau Mô hình 9 nam châm Kết quả khảo sát từ trường bề mặt của mô hính 9 nam châm giống với kết quả của các mô hính trên Sự khác biệt ở đây chỉ là sự xuất hiện thêm của các vùng từ trường biến... lượng từ trường tại vị trì trung tâm giữa 4 nam châm là lớn hơn các vị trì xung quanh tại khoảng cách d < 40 µm Tại vị trì cao hơn d > 40 µm từ trường ở trung tâm của 4 nam châm lại trở lên nhỏ nhất Vậy khi tăng kìch thước của nam châm thí vị trì mà các phần tử sinh học tập trung ở giữa 4 nam châm sẽ xa bề mặt nam châm hơn 3.3 Khảo sát ảnh hưởng của chiều dày nam châm lên sự phân bố của từ trường bề mặt. .. hình 9 nam châm, b) hình ảnh từ trường của mô hình 9 nam châm được khảo sát dọc theo đường màu đen tại khoảng cách d khác nhau, c) hình ảnh từ trường của mô hình 9 nam châm được khảo sát dọc theo đường màu xanh tại khoảng cách d khác nhau Khi khảo sát dọc theo đường màu đen chúng ta cũng thấy từ trường trên bề mặt nam châm giảm dần khi tăng khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm Đến khoảng cách... nam châm Hình 3.7 Hình ảnh từ trường của mô hình 9 nam châm được khảo sát dọc theo đường màu đỏ tại khoảng cách d khác nhau 3.2 Khảo sát ảnh hưởng của kích thước nam châm lên sự phân bố của từ trường bề mặt Mô hính 9 nam châm vuông có kìch thước là 10×10 µm2, dày 4 µm, khoảng cách giữa 2 nam châm bằng với kìch thước nam châm, từ trường được khảo sát dọc theo đường màu đỏ của mô hính khi kìch thước... µm Hình 3.2 Hình ảnh từ trường của mô hình 9 nam châm kích thước 10×10 µm2 được khảo sát dọc theo đường màu đỏ tại khoảng cách d = 5 µm với độ dày khác nhau Hính 3.10 là kết quả khảo sát từ trường dọc theo đường màu đỏ của mô hính 9 nam châm ở khoảng cách d = 5 µm khi thay đổi độ dày của nam châm Chúng ta có thể thấy tại cùng một khoảng cách từ đầu đo đến bề mặt nam châm thí từ trường giữa các nam châm... dày của các nam châm thí từ trường trên bề mặt nam châm tăng, vùng năng lượng từ trường đạt cực tiểu tại vị trì giữa 4 nam châm cũng giảm xuống gần bề mặt nam châm hơn khi chiều dày tăng Khi chiều dày nam châm là 4 µm thí tại khoảng cách d > 20 µm năng lượng từ trường đạt cực tiểu tại vị trì giữa 4 nam châm (hính 3.8c), khi chiều dày bằng 10 µm thí với d > 15 năng lượng từ trường đã đạt cực tiểu tại . nghiệm nghiên cứu từ trường bề mặt của vật liệu từ cứng cấu trúc micro- nano. Kết quả: ảnh hưởng của số lượng nam châm lên sự phân bố của từ trường bề mặt; khảo sát ảnh hưởng của kìch thước. sát từ trường trên bề mặt của nam châm. 1.5 Vật liệu từ cứng Vật liệu từ cứng là vật liệu sắt từ, khó khử từ và khó từ hóa. Ý nghĩa của tình từ “cứng” ở đây chình là thuộc tình khó khử từ. khó bị từ hóa, chứ không xuất phát từ tình chất cơ học của vật liệu từ [9]. 1.5.1 Các đặc trưng của vật liệu từ cứng Vật liệu từ cứng có nhiều đặc trưng từ học, tình chất từ của vật liệu từ cứng