Phòng Vật lý Vật liệu Từ và Siêu dẫn

1. Nghiên cứu tương tác từ và khả năng ứng dụng của các hệ hạt nano từ có cấu trúc lõi/vỏ và nano từ dị thể

Chúng tôi đã tổng hợp và nghiên cứu tương tác từ trong các hệ hạt nano từ có cấu trúc lõi/vỏ và nano từ dị thể như Fe₃O₄@CoFe₂O₄, Fe_3-xNi_xO₄@PANI, Co@CoO, FeCo@SiO₂, Fe/Fe₃O₄ và MFe₂O₄-Ag/Au... với một số độ dày lớp vỏ, kích thước lõi, kích thước hạt khác nhau. Thông qua các kỹ thuật hiển vi điện tử và đo từ độ, chúng tôi đã cung cấp những hiểu biết mới về ảnh hưởng của độ dày lớp vỏ và tương tác giữa các hạt đến tính chất từ của các hệ hạt nano từ này. Bên cạnh đó, đã đánh giá được khả năng sinh nhiệt trong từ trường xoay chiều, khả năng tải thuốc cũng như tính tương hợp sinh học của chúng. Các kết quả đạt được không chỉ góp phần hiểu sâu về bản chất tương tác từ trong các hệ hạt nano từ mà còn chỉ ra tiềm năng ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực y sinh và xử lý môi trường.

Hình 1. Ảnh bản đồ hoá học STEM-EDS (b), các đường cong từ trễ tại các nhiệt độ khác nhau thu được cho các trạng thái bột nhúng trong sáp (a) của hệ hạt nano lõi/vỏ Fe3O4@CoFe2O4. Hình nhỏ biểu thị các đường từ trễ trong vùng từ trường thấp.

2. Nghiên cứu tương tác từ trong các hệ hạt nano từ kim loại và ôxít phức hợp

Các hệ hạt nano từ kim loại (Fe, Ni, Co), nano ferit (MFe₂O₄: M = Fe, Co, Ni, Zn), nano hexagonal (SrFe₁₂O₁₉), nano perovskite manganite (RE_1-xM_xMnO₃: RE = La, Pr...; M = Ca, Sr...) và nano từ dị thể ferit-Ag/Au với kích thước hạt từ và nm đến 200 nm đã được nghiên cứu chế tạo bằng các phương pháp vật lý và hóa học khác nhau. Các đặc trưng từ, tương tác điện-từ, quá trình động học hạt tải và hiệu ứng tương tác điện-từ của chúng đã được nghiên cứu chi tiết, đồng thời chỉ ra tiềm năng ứng dụng của một số hệ hạt nano từ trong các lĩnh vực y sinh, xử lý môi trường, che chắn sóng điện từ và làm lạnh bằng từ trường.

3. Nghiên cứu các hiệu ứng điện-từ trong các hệ mảng mỏng từ đa lớp và các dây từ micro-nano cho các ứng dụng spintronics và bộ nhớ từ thế hệ mới

Chúng tôi đã và đang nghiên cứu chế tạo các màng mỏng từ đa lớp nền Co có dị hướng từ vuông góc cao ở nhiệt độ phòng như [Co/NM], AFM/[Co/NM], [Co/NM]/spacer/[Co/NM] (NM = Pd, Pt, Ni; AFM = IrMn, FeMn; spacer = Cu, Ru, Pd, IrMn, FeMn) và các dây từ micro-nano trên cơ sở hợp kim đơn/đa lớp (Gd, Tb, Dy)/(Fe, Co, Ni). Các đặc trưng cấu trúc, đặc tính bề mặt, lớp tiếp giáp, các tương tác trao đổi và các hiệu ứng điện-từ trở của chúng đã được khảo sát chi tiết ở cả dạng phẳng và dây micro-nano nhằm ứng dụng trong các linh kiện spintronics và bộ nhớ từ thế hệ mới (racetrack memory).  

4. Tính toán cấu trúc và tính chất của các cụm nguyên tử, nanocluster

Các cụm nguyên từ/nanocluster đã và đang tạo động lực cho các nghiên cứu cơ bản và có tiềm năng ứng dụng cao đã được nghiên cứu thông quan phương pháp phiếm hàm mật độ. Kết quả đạt được trên các cụm nguyên tử vàng Au₂₀ và Au₉M²⁺(M = Sc-Ni) đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc, tính chất vật lý và động học của quá trình hấp phụ, góp phần hỗ trợ thêm trong các nghiên cứu quá trình hydro hóa của vật liệu cấu trúc nano.

5. Chế tạo và nghiên cứu tính chất của một số vật liệu dây nano và hạt nano đơn thể ứng dụng trong các cảm biến sinh học

Chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo thành công hai loại cảm biến sinh học gồm: (i) Cảm biến điện hóa xác định hypoxanthine dựa trên điện cực hạt nano ZnO/graphen xốp có khoảng hoạt động tuyến tính 1-150 µM với giới hạn phát hiện là 0,14 µM và độ nhạy 7,5 µA·µM^-1·cm²; (ii) Cảm biến dây nano đơn thể ZnONW-FET có khoảng hoạt động hoạt động tuyến tính từ 50 fM đến 1 pM với giới hạn phát hiện là 5 fM và độ nhạy 0,11 µA·µM^-1·cm². Các cảm biến này đã được ứng dụng thành công trong phân tích hypoxanthine xác định độ tươi của thịt.

6. Nghiên cứu chế tạo và các đặc trưng của một số vật liệu bán dẫn nano cấu trúc lớp định hướng ứng dụng trong linh kiện chuyển đổi nhiệt-điện      

Cấu trúc và các tính chất nhiệt, điện của số hợp kim bán dẫn nano cấu trúc lớp như Sn-Se, Bi-Se, Cu-Se, Pb-Te... chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao kết hợp xử lý nhiệt đã được nghiên cứu chi tiết. Qua đó đánh giá được hiệu ứng nhiệt-điện, hệ số phẩm chất, hệ số công suất và khả năng ứng dụng của chúng trong linh kiện chuyển đổi nhiệt-điện.

[1].       Hung Manh Do, Thi Hong Phong Le, Dang Thanh Tran, Thi Ngoc Anh Nguyen, Ivan Skorvanek, Jozef Kovac, Peter Svec Jr., Manh Huong Phan, “Magnetic interaction effects in Fe₃O₄@CoFe₂O₄ core/shell nanoparticles”, J. Sci.: Adv. Mater. Dev. 9 (2024) 100658.

[2].       Tran Dang Thanh, Ngo Tran, Nguyen Thi Viet Chinh, Tran Thi Ha Giang, Do Hung Manh, Nguyen Quy Tuan, “Development of high-effciency tri-layer microwave absorbing materials based on SrMeFe₁₁O₁₉ hexaferrite”, J. Alloys Compd. 970 (2024) 172421.

[3].       Wen-Bin Wu, Julia Kasiuk, Janusz Przewoźnik, Czesław Kapusta, Ivan Svito, Tran Dang Thanh, Do Hung Manh, Dinh Hung Manh, Johan Åkerman, Thi Ngoc Anh Nguyen, “Observation of higher-order contribution to anisotropic magnetoresistance of thin Pt/[Co/Pt] multilayered films”, Appl. Surf. Sci. 648 (2024) 158957.

[4].       Ngo Thi Hong Le, N.X. Viet, N.V. Anh, T.N. Bach, P.T. Thu, N.T. Ngoc, D.H. Manh, V.H. Ky, V.D. Lam, V. Kodelov, S. Von Gratowski, N.H. Binh, T.X. Anh, “Non-enzymatic electrochemical sensor based on ZnO nanoparticles/porous graphene for the detection of hypoxanthine in pork meat”, AIP Advances 14 (2024) accepted.

[5].       Pham Hoai Linh, Julia Fedotova, Svetlana Vorobyova, Luu Huu Nguyen, Tran Thi Huong, Hong Nhung Nguyen, Thi Ngoc Anh Nguyen, Anh Son Hoang, Quang Anh Nguyen, Uladzislaw Gumiennik, Artem Konakov, Maxim Bushinskij, Pawel Zukowski, Tomasz N. Koltunowicz, “Correlation of phase composition, magnetic properties and hyperthermia efficiency of silica-coated FeCo nanoparticles for therapeutic applications”, Mater. Sci. Eng. B 295 (2023) 116571.

[6].       Dinh Chi Linh, Nguyen Thi Viet Chinh, Nguyen Thi Dung, Le Viet Bau, Nguyen Huu Duc, Do Hung Manh, Tran Dang Thanh, “Critical behavior and room temperature magnetocaloric effect of La-doped Pr_0.7Sr_0.3MnO₃ compounds”, Physica B 661 (2023) 414945.

[7].       Trung Kien Mac, Tran Dang Thanh, Huu Tuan Nguyen, Nguyen Thi Viet Chinh, Dinh Chi Linh, Hung Manh Do, Anh Tuan Duong, “Infuence of sintering temperature on structure and thermoelectric properties of Cu₂Se_0.75Te_0.25”, J. Electron. Mater. 52 (2023) 3165.

[8].       Le Thi Hong Phong, Do Hung Manh, P. H. Nam, V. D. Lam, B. X. Khuyen, B. S. Tung, T. N. Bach, D. K. Tung, N. X. Phuc, T. V. Hung, Thi Ly Mai, The-Long Phan, Manh Huong Phan, “Structural, magnetic and hyperthermia properties and their correlation in cobalt-doped magnetite nanoparticles”, RSC Adv. 12 (2022) 698.

[9].       Tran Dang Thanh, Nguyen Thi Dung, Nguyen Thi Viet Chinh, Dao Son Lam, Duong Anh Tuan, A.G. Gamzatov, “Magnetic, magnetotransport and critical properties of polycrystalline Pr_0.7Sr_0.3MnO₃ located at the tricritical point” J. Alloys Compd. 884 (2021) 161046.

[10].    Thi Ngoc Anh Nguyen, Q.N. Pham, M. Fukumoto, M. Goto, R. Okuno, H. Tomita, H. Kubota, A. Fukushima, K. Yakushiji, T. Watakabe, S. Hasebe, D.D. Lam, K.T. Do, T.H. Nguyen, H.K. Vu, D.L. Vu, Y. Suzuki, “Low frequency 1/f noise in deep-submicron sized magnetic tunnel junctions”,  J. Appl. Phys. 129 (2021) 024503.

[11].    Nguyen Thi Mai, Ngo Thi Lan, Ngo Tuan Cuong, Nguyen Minh Tam, Son Tung Ngo, Thu Thi Phung, Nguyen Van Dang, Nguyen Thanh Tung, “Systematic investigation of the structure, stability, and spin magnetic moment of CrM_n clusters (M = Cu, Ag, Au, and n = 2-20) by DFT calculations”, ACS Omega 6 (2021) 20341.

[12].    S. Tacchi, F. Casoli, M.G. Pini, A. Rettori, M. Madami, J. Åkerman, T.T. Le, Q.N. Pham, H.L.Pham, and Thi Ngo Anh Nguyen, “Brillouin light scattering investigations of films and magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy at the CoFeB/MgO interface”, J. Phys. D: Appl. Phys. 54 (2021) 135005.

[13].    Pham Hoai Linh, Pham Do Chung, Nguyen Van Khien, Le Thi Mai Oanh, Vu Thi Thu, Ta Ngoc Bach, Lam Thi Hang, Nguyen Manh Hung, Vu Dinh Lam, “A simple approach for controlling the morphology of g-C₃N₄ nanosheets with enhanced photocatalytic properties”, Diam. Relat. Mater. 111 (2021) 108214.

[14].    Hoai Linh Pham, Van Dang Nguyen, Van Khien Nguyen, Thi Hong Phong Le, Ngoc Bach Ta, Do Chung Pham, Quoc Toan Tran, and Van Thanh Dang “Rational design of magnetically separable core/shell Fe₃O₄/ZnO heterostructures for enhanced visible-light photodegradation performance”, RSC Adv. 11 (2021) 22317.

[15].    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”, J. Sci.: Adv. Mater. Dev. 5 (2020) 263.

[16].     Do Bang, Pham Van Thach, Hiroyuki Awano, “Current-induced domain wall motion in antiferromagnetically coupled structures: Fundamentals and applications”, J. Sci.: Adv. Mater. Dev. 3 (2018) 389.