Luận án Nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của pherit ganet R3Fe5O12 (R = Y, Gd, Tb, Dy, Ho) kích thước nanomet

c hạt pherit ganet dysposi (DyIG), holmi (HoIG) và terbi (TbIG) kích thước nanomet, được chế tạo bằng phương pháp sol-gel với quy trình công nghệ tương tự như mẫu YIG và GdIG, như đã nêu trong chương 2, 3 và 4. Kết quả nghiên cứu sẽ được trình bày dưới đây tập trung vào cấu trúc, kích thước và tính chất từ của các mẫu hạt nano, trong đó, các tính chất từ được khảo sát cụ thể qua các giá trị mômen từ, độ cảm từ trường cao, nhiệt độ Curie, nhiệt độ bù trừ, lực kháng từ và hằng số dị hướng. 5.1 Cấu trúc, kích thƣớc và thành phần các hạt nano RIG (R = Tb, Dy, Ho) Các hạt pherit ganet đất hiếm RIG (R = Tb, Dy, Ho) thu được sau khi ủ nhiệt ở 800oC trong 5 giờ. Cấu trúc pha của các mẫu hạt được nghiên cứu qua phổ nhiễu xạ tia X như chỉ ra trên hình 5.1. 20 30 40 50 60 70 (6 6 4 ) (8 4 2 ) (6 4 2 ) (6 4 0 ) TbIG HoIG DyIG 2 theta ( o ) (3 2 1 ) (4 0 0 ) (4 2 0 ) (4 2 2 ) (4 3 1 ) (5 2 1 ) (4 4 4 ) (8 0 0 ) C - ê n g ® é ( ® .v .t .y ) Hình 5.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu hạt RIG (R = Tb, Dy, Ho) Phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu hạt được so sánh với các phổ chuẩn của mẫu khối TbIG là 01-085-0545, của mẫu DyIG là 00-023-0237 và của HoIG là 00-023-0282. Có thể thấy, các mẫu đều có cấu trúc lập phương. Trên phổ nhiễu xạ tia X không thấy sự xuất hiện của các pha tạp như hematite ( - Fe2O3) hoặc 97 orthoferrite RFeO3. Các giá trị hằng số mạng a tính toán được theo công thức (2.3) của RIG (R = Tb, Dy, Ho) lần lượt là 12,42Å; 12,41Å và 12,35Å như chỉ ra trong bảng 5.1. Các giá trị này phù hợp với các giá trị hằng số mạng của mẫu khối tương ứng [3]. Hình dạng các hạt nghiên cứu qua ảnh FESEM được chỉ ra như trên hình 5.2a, 5.2c, 5.2e. Các hạt này có xu hướng kết đám lại với nhau. Kích thước các hạt trên ảnh FESEM phân bố trong khoảng 90 – 110 nm. Tuy nhiên, sau khi rung siêu âm và phân tán cồn, ảnh TEM cho thấy kích thước trung bình của các hạt này khoảng 40 nm. Như vậy, kích thước hạt thu được qua ảnh TEM phù hợp với kích thước tinh thể trung bình dXRD tính toán được qua giản đồ nhiễu xạ tia X. Hình ảnh hạt quan sát được trên ảnh FESEM là hình ảnh của 2-3 hạt nhỏ như quan sát thấy trong ảnh TEM kết đám với nhau nên có kích thước rất lớn so với dXRD. Bảng 5.1. Các thông số cấu trúc của các hạt nano DyIG, HoIG, TbIG trong đó hằng số mạng a, kích thước tinh thể trung bình d XRD , mật độ khối lượng  thu được từ giản đồ nhiễu xạ tia X, kích thước hạt trung bình d FESEM, dTEM quan sát từ ảnh FESEM và TEM. Mẫu hạt nano TbIG DyIG HoIG a (Å) 12,42 12,41 12,35 d XRD (nm) 37 38 41 d FESEM (nm) 110 90 100 d TEM (nm) 40 38 40  (g/cm 3 ) 6,57 6,66 6,81 Thành phần và tỉ lệ nguyên tử của các mẫu hạt nano DyIG và HoIG được nghiên cứu qua phổ tán xạ năng lượng EDX như trên hình 5.3. Kết quả phân tích chỉ ra trong bảng 5.2 cho thấy tỉ lệ nguyên tử [R] : [Fe] trên cả hai mẫu hạt nano gần với tỉ lệ nguyên tử tính theo công thức danh định. Tuy vậy, tỉ lệ [R] : [Fe] theo phổ EDX cả hai mẫu có sự tăng (DyIG) và giảm (HoIG) khoảng 3,5% so 98 với tỉ lệ tính theo công thức danh định. Điều này có thể sẽ dẫn đến sự bất đồng nhất về thành phần của của các hạt. Hình 5.2 Ảnh FESEM và TEM của các hạt nano DyIG (a,b), HoIG (c,d) và TbIG (e, f) 99 Hình 5.3 Phổ tán sắc năng lượng EDX của các hạt nano DyIG (a) và HoIG (b) Bảng 5.2. Tỉ lệ thành phần nguyên tử trong mẫu DyIG và HoIG qua phổ EDX so sánh với công thức danh định Công thức danh định Phổ EDX Mẫu DyIG % nguyên tử Dy 15 14,48 % nguyên tử Fe 25 20,7 Tỉ lệ nguyên tử [Dy] : [Fe] 0,375 : 0,625 0,41 : 0,59 Mẫu HoIG % nguyên tử Ho 15 14,59 % nguyên tử Fe 25 28,52 Tỉ lệ nguyên tử [Ho] : [Fe] 0,375 : 0,625 0,34 : 0,66 5.2 Tính chất từ của các hạt nano RIG (R = Dy, Tb, Ho) Các đường cong từ trễ M(H) của các mẫu hạt nano DyIG, HoIG và TbIG được khảo sát từ 5 K đến trên nhiệt độ Curie như trên hình 5.4 – 5.10, trong đó Tỉ lệ nguyên tử Dy 14,48 Fe 20,7 O 64,82 Tỉ lệ nguyên tử Ho 14,59 Fe 28,52 O 56,89 100 các đường cong từ trễ ở nhiệt độ thấp được khảo sát chi tiết với hai mẫu DyIG và HoIG. Ở vùng từ trường khảo sát, các mẫu hạt nano này chưa bão hòa từ. Các mẫu thể hiện độ cảm từ lớn ở từ trường cao ở các nhiệt độ khác nhau. Mômen từ tự phát Ms được xác định bằng cách ngoại suy tuyến tính về từ trường bằng 0. Các tính chất từ của mẫu được nghiên cứu qua các đại lượng như mômen từ tự phát, nhiệt độ Curie, nhiệt độ bù trừ, độ cảm từ ở từ trường cao, lực kháng từ và hằng số dị hướng. 5.2.1 Mômen từ tự phát, nhiệt độ Curie và nhiệt độ bù trừ Mômen từ tự phát Ms phụ thuộc nhiệt độ của mẫu hạt nano DyIG, HoIG và TbIG được thể hiện trên hình 5.11. Các giá trị Ms giảm dần từ vùng nhiệt độ gần 0 K và bằng 0 ở nhiệt độ bù trừ Tcomp. Nhiệt độ tăng lên, giá trị Ms tăng dần và sau đó lại giảm về 0 ở nhiệt độ Curie TC. Các giá trị nhiệt độ bù trừ Tcomp và TC của các hạt nano DyIG, HoIG và TbIG so sánh với mẫu khối [3] được chỉ ra trong bảng 5.3. Các giá trị trong bảng cho thấy nhiệt độ Tcomp của mẫu hạt nano bằng với mẫu khối trong khi nhiệt độ Curie TC thấp hơn 1-2 độ so với mẫu khối. Bảng 5.3 Các thông số từ của các hạt nano DyIG, HoIG và TbIG Mẫu DyIG HoIG TbIG TC (K) mẫu khối 552 558 568 mẫu hạt nano 550 557 567 Tcomp (K) mẫu khối 220 137 246 mẫu hạt nano 220 137 246 Ms (5K) (B) mẫu khối 15,9 13,6 15,5 mẫu hạt nano 12,4 11,4 - Ms (300K) (B ) mẫu khối 4,48 8,67 2,82 mẫu hạt nano 4,48 8,61 2,29 101 -20 -10 0 10 20 -90 -60 -30 0 30 60 90 -2000 -1000 0 1000 2000 -50 0 50 M ( e m u /g ) H (Oe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 5 K M ( e m u /g ) H (kOe) -20 -10 0 10 20 -80 -40 0 40 80 -1000 0 1000 -60 -40 -20 0 20 40 60 M ( e m u /g ) H (Oe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 25 K M ( e m u /g ) H (kOe) -20 -10 0 10 20 -60 -30 0 30 60 -1000 -500 0 500 1000 -40 -20 0 20 40 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 50 K -20 -10 0 10 20 -40 -20 0 20 40 -1000 -500 0 500 1000 -20 0 20 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 75 K -20 -10 0 10 20 -40 -20 0 20 40 -1000 -500 0 500 1000 -20 -10 0 10 20 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 100 K -20 -10 0 10 20 -20 -10 0 10 20 -1000 -500 0 500 1000 -10 0 10 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 125 K Hình 5.4. Các đường cong từ trễ ở nhiệt độ 5 K; 25 K; 50 K; 75 K, 100 K và 125 K của mẫu hạt nano DyIG. Hình nhỏ biểu diễn phần đường trễ ở quanh gốc tọa độ. 102 -20 -10 0 10 20 -15 -10 -5 0 5 10 15 -1000 -500 0 500 1000 -6 -3 0 3 6 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 150 K -20 -10 0 10 20 -10 -5 0 5 10 -1000 0 1000 -4 -2 0 2 4 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 175 K -20 -10 0 10 20 -6 -3 0 3 6 -2000 -1000 0 1000 2000 -2 -1 0 1 2 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 200 K -60 -40 -20 0 20 40 60 -10 -5 0 5 10 -2000 -1000 0 1000 2000 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 215 K -20 -10 0 10 20 -4 -2 0 2 4 -2000 -1000 0 1000 2000 -0.3 0.0 0.3 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 225 K -20 -10 0 10 20 -6 -3 0 3 6 -1000 -500 0 500 1000 -3 -2 -1 0 1 2 3 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Dy 3 Fe 5 O 12 T = 250 K Hình 5.5. Các đường cong từ trễ ở nhiệt độ 150 K, 175 K, 200 K, 215 K, 225 K và 250 K của mẫu hạt nano DyIG. Hình nhỏ biểu diễn phần đường trễ ở quanh gốc tọa độ. 103 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 M ( e m u /g ) H (kOe) 300K 350K 400K 450K 500K 525K Dy 3 Fe 5 O 12 Hình 5.6. Các đường cong từ hóa ở nhiệt độ 300 K 525 K của mẫu hạt nano DyIG -20 -10 0 10 20 -60 -30 0 30 60 -2000 -1000 0 1000 2000 -60 -30 0 30 60 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 5 K -20 -10 0 10 20 -60 -30 0 30 60 -2000 -1000 0 1000 2000 -40 0 40 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 25 K Hình 5.7 Các đường cong từ trễ ở nhiệt độ 5 K, 25 K của mẫu hạt nano HoIG. Hình nhỏ biểu diễn phần đường trễ ở quanh gốc tọa độ. 104 -20 -10 0 10 20 -40 -20 0 20 40 -1000 -500 0 500 1000 -30 -20 -10 0 10 20 30 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 50 K -20 -10 0 10 20 -20 0 20 -1000 -500 0 500 1000 -20 -10 0 10 20 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 75 K -20 -10 0 10 20 -10 0 10 -1000 -500 0 500 1000 -6 -3 0 3 6 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 100 K -20 -10 0 10 20 -8 -4 0 4 8 -1000 -500 0 500 1000 -3 -2 -1 0 1 2 3 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 125 K -60 -40 -20 0 20 40 60 -10 0 10 -400 -200 0 200 400 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (Oe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 136,5 K -20 -10 0 10 20 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 -1000 -500 0 500 1000 -2 -1 0 1 2 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 150 K Hình 5.8. Các đường cong từ trễ ở nhiệt độ 50 K,75 K, 100 K, 125 K, 136,5 K và 150 K của mẫu hạt nano HoIG. Hình nhỏ biểu diễn phần đường trễ ở quanh gốc tọa độ. 105 -20 -10 0 10 20 -10 0 10 -400 -200 0 200 400 -6 -3 0 3 6 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 200 K -20 -10 0 10 20 -10 0 10 -200 0 200 -4 -2 0 2 4 M ( e m u /g ) H (Oe) M ( e m u /g ) H (kOe) Ho 3 Fe 5 O 12 T = 250 K 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 M ( e m u /g ) H (kOe) 300 K 350 K 400 K 450 K 500 K 525 K Hình 5.9. Các đường cong từ trễ ở nhiệt độ 200 K, 250 K và các đường từ hóa ở nhiệt độ 300 K - 525 K của mẫu hạt nano HoIG 106 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 553 K 493 K 453 K M ( e m u /g ) H (kOe) 393 K 333 K 287 K Hình 5.10 Các đường cong từ hoá của mẫu hạt nano TbIG ở các nhiệt độ từ 77 K - 553 K 107 0 100 200 300 400 500 600 0 4 8 12 0 100 200 300 400 500 600 0 4 8 12 16 0 100 200 300 400 500 600 0 4 8 12 16 MÉu h¹t MÉu khèi (b) M s (  B /f . u .) (a) M s (  B /f .u ) M s (  B /f .u ) M s (  B /f .u ) T (K) (c) Hình 5.11 Sự phụ thuộc nhiệt độ của mômen từ tự phát của các mẫu hạt nano DyIG (a), HoIG (b) và TbIG (c) so sánh với mẫu khối tương ứng Ở 5 K, mômen từ Ms của các mẫu hạt nano DyIG và HoIG tương ứng bằng 78% và 84% so với mẫu khối. Do có sự phù hợp tốt về các giá trị của Tcomp và TC của mẫu kích thước nano so với mẫu khối, tác giả giả thiết rằng sự thay đổi của Ms ở mẫu kích thước nanomet là do ảnh hưởng của lớp vỏ bề mặt của hạt nano bị khử từ hoặc là do có một lượng nhỏ các tạp chất phi từ tính mà các nghiên cứu trên phổ nhiễu xạ tia X và phổ tán sắc năng lượng tia X không quan sát thấy. Như 108 đã trình bày ở các chương trước, ở vùng bề mặt các hạt nano, sự mất cân đối trong liên kết không gian của các cation, ví dụ như các đứt gãy liên kết hoặc do sự sai lệch về thành phần hóa học so với thành phần danh định dẫn đến hiện tượng lệch góc giữa mômen từ của các ion đất hiếm và ion Fe và dẫn đến sự triệt tiêu của mômen từ [110,113]. Thực tế, như đã chỉ ra trong phổ tán sắc năng lượng EDX, các mẫu hạt có sự sai lệch về thành phần hóa học so với công thức danh định. Áp dụng mô hình lõi vỏ để đánh giá sự đóng góp của lớp bề mặt lên mômen từ của các hạt nano và áp dụng công thức (1.17), bề dày lớp vỏ t của các hạt DyIG và HoIG xác định được tương ứng là 1,4 nm và 1,1 nm. Các kết quả được chỉ ra trong bảng 5.4. Bảng 5.4. Bề dày lớp vỏ của các hạt nano DyIG và HoIG Mẫu DyIG HoIG Kích thước hạt dXRD (nm) 38 41 Bề dày lớp vỏ t (nm) 1,4 1,1 So sánh bề dày lớp vỏ t của các hạt nano này với các hạt YIG (t = 0,35 nm), GdIG (t = 3 nm) có thể nhận thấy ảnh hưởng rất rõ của nguyên tố đất hiếm lên sự mất trật tự spin ở bề mặt các hạt nano. Cụ thể là, các hạt YIG với ion Y3+ không từ tính, mômen từ rất gần với mẫu khối, lớp mất trật tự bề mặt rất nhỏ, không vượt quá kích thước một đơn vị hằng số mạng (như đã thảo luận trong chương 4) còn các hạt GdIG, DyIG, HoIG với các ion đất hiếm ở lớp bề mặt thì có mômen từ thấp hơn so với mẫu khối đáng kể, lớp mất trật tự bề mặt lớn, gấp 1 – 3 lần đơn vị hằng số mạng. Như vậy, nếu như các hạt YIG có sự mất trật tự spin chỉ xảy ra ở lớp nguyên tử ngoài cùng thì ở các hạt GdIG, DyIG, HoIG sự mất trật tự này lan truyền vào tâm hạt ở nhiều lớp nguyên tử. Ta có thể nhận xét rằng hiện tượng mất trật tự mômen từ bề mặt ở các hạt nano ganet phụ thuộc mạnh vào sự định hướng mômen từ của các nguyên tố đất hiếm thông qua sự cạnh tranh giữa năng lượng tương tác của spin của chúng với spin của các cation lân cận và năng lượng dị hướng gây bởi điện trường tinh thể địa phương làm định hướng ngẫu nhiên các mômen từ quỹ đạo. Sự mất trật tự của mômen từ đất hiếm ở bề mặt dẫn 109 đến độ cảm từ ở từ trường cao có giá trị lớn hơn đáng kể so với mẫu hạt nano YIG và các mẫu khối RIG tương ứng như sẽ được thảo luận dưới đây. 5.2.2 Độ cảm từ ở từ trƣờng cao Như đã đề cập ở đầu chương, các pherit ganet đất hiếm nhóm nặng có đặc điểm khác so với pherit ytri do nguyên tố đất hiếm có mômen từ và dị hướng lớn. Sự khác nhau về dạng đường cong từ hóa giữa YIG và các pherit ganet đất hiếm đã khẳng định điều này. Các đường cong từ trễ của ganet đất hiếm hầu như không bão hòa ở từ trường cao, đặc biệt trong vùng nhiệt độ thấp. Tính chất này được đặc trưng bởi giá trị độ cảm từ ở từ trường cao của các mẫu, được xác định bằng độ dốc của đường từ hóa ở vùng từ trường cao. Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ cảm từ ở từ trường cao hf của các mẫu hạt pherit ganet đất hiếm kích thước nanomet được thể hiện trên hình 5.12. Các số liệu nghiên cứu của Pauthenet [111] thực hiện trên các mẫu khối cho thấy ở vùng nhiệt độ gần 0 K, các ion kim loại đất hiếm trong mẫu khối hầu như bị bão hòa từ do trường tương tác trao đổi mạnh tác dụng bởi các phân mạng sắt và do đó hf tiến tới 0. Khi nhiệt độ tăng, do dao động nhiệt, mômen từ của các ion kim loại đất hiếm bị mất trật tự một phần, do vậy độ cảm từ thay đổi dưới tác dụng của từ trường ngoài. Quá trình này, như đã biết, còn được gọi là quá trình thuận. Các giá trị hf đạt tới giá trị lớn nhất ở khoảng 50 K. Ở trên nhiệt độ này, do năng lượng dao động nhiệt cao hơn năng lượng tương tác tác dụng lên các ion kim loại đất hiếm nên mômen từ của các ion này gần như định hướng tự do theo từ trường ngoài. Sự phụ thuộc nhiệt độ của độ cảm từ ở từ trường cao của các hạt nano ganet tương tự như với mẫu khối, tuy nhiên, các giá trị này cao hơn ở trong dải nhiệt độ nghiên cứu. Hiện tượng này là do đóng góp của việc quay các mômen từ bị lệch trong lớp bề mặt theo hướng từ trường. Các nghiên cứu trên hệ hạt GdIG như ở chương 4 cũng đã chỉ ra rằng đóng góp của các mômen từ của Gd ở lớp bề mặt đối với độ cảm từ ở từ trường cao là rất lớn mà biểu hiện cụ thể là sự tăng độ dốc của hf ở vùng nhiệt độ thấp. Đối với các mẫu hạt nano DyIG và HoIG, đóng góp của mômen từ lớp bề mặt lên độ cảm từ hf ở vùng nhiệt độ 110 thấp nhỏ hơn nhiều so với mẫu hạt nano GdIG. Khác với ion Gd (L = 0), các mômen từ ion đất hiếm ở bề mặt bị ghim bởi trường dị hướng từ tinh thể tạo bởi các điện trường cục bộ tác động lên các mômen quỹ đạo 4f của chúng, dẫn đến các mômen từ bề mặt khó quay theo hướng từ trường ngoài và đây có thể là nguyên nhân dẫn đến độ cảm từ của các mẫu hạt nano DyIG và HoIG nhỏ hơn so với mẫu hạt nano GdIG. Tuy các kết quả nghiên cứu về độ cảm từ cho thấy các hạt nano RIG thể hiện hiện tượng lý thú, nhưng bản chất vật lý của hiện tượng này còn cần phải được nghiên cứu và kiểm chứng bằng các kỹ thuật phân tích khác. 0 100 200 300 400 500 600 0.000 0.001 0.002 0.003 0 100 200 300 400 500 600 0.000 0.004 0.008 0 100 200 300 400 500 600 0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 MÉu khèi MÉu h¹t Dy 3 Fe 5 O 12  h f ( e m u /c m 3 O e ) Tb 3 Fe 5 O 12  h f ( e m u /c m 3 O e ) T (K)  h f ( e m u /c m 3 O e ) Ho 3 Fe 5 O 12 Hình 5.12 Độ cảm từ ở từ trường cao phụ thuộc nhiệt độ của các hạt nano DyIG, HoIG và TbIG so sánh với mẫu khối [111]. 111 5.2.3 Lực kháng từ và dị hƣớng từ tinh thể Hình 5.13 biểu diễn giá trị lực kháng từ Hc theo nhiệt độ của các hạt nano DyIG và HoIG. Đối với mẫu DyIG, ta quan sát thấy có một cực đại Hc có giá trị bằng 1,9 kOe tại nhiệt độ Tcomp (225K). Trong khi đó, trên đường Hc(T) của mẫu HoIG lại quan sát thấy có hai giá trị cực đại Hc tại nhiệt độ 125 K và 150 K lần lượt là 1,35 kOe và 1,15 kOe cùng với một giá trị cực tiểu Hc tại nhiệt độ bù trừ Tcomp (137 K) là 250 Oe. Các nghiên cứu trước đây cũng đã chỉ ra sự tách đỉnh cực đại của lực kháng từ ở các vật liệu pherit ganet đất hiếm RIG có tồn tại nhiệt độ bù trừ Tcomp [20– 23]. Trong các nghiên cứu này, sự giảm mạnh của Hc ở vùng sát Tcomp được giải thích là do khi T tiến tới Tcomp, giá trị mômen từ tự phát Ms tiến tới 0 vì vậy Hc cũng tiến tới 0. Tuy nhiên, trong trường hợp không có sự bù trừ hoàn toàn về mômen từ của các phân mạng do sai hỏng cấu trúc sẽ dẫn đến vẫn tồn tại mômen từ ở Tcomp và Hc do đó sẽ khác 0 [21]. Với các mẫu này, đường Hc(T) chỉ xuất hiện một cực đại Hc và độ rộng của đỉnh cực đại tỉ lệ với độ bất đồng nhất của mẫu. Goranskiĩ và Zevezdin [13] phát triển mô hình lý thuyết để giải thích sự hình thành hai cực đại trên đường Hc(T) của các loại vật liệu này như đã trình bày chi tiết trong chương 1. Giá trị cực đại Hc có thể được đánh giá qua hằng số dị hướng K của vật liệu và độ cảm từ của phân mạng đất hiếm  được biểu diễn qua công thức (1.15): 1/2 maxc AK H         (1.15) Trong đó A là hệ số phụ thuộc vào góc giữa từ trường đặt vào và trục tinh thể. Đối với các mẫu hạt nano DyIG và HoIG, ở vùng nhiệt độ gần Tcomp, giá trị K xấp xỉ 104 erg/cm3 [116] và  xấp xỉ 10-3 emu/(cm3Oe) nên giá trị của Hc có bậc độ lớn là 103 Oe. Như vậy, các giá trị cực đại Hc của các hạt nano DyIG (1,9 kOe) và HoIG (1,35 kOe) là phù hợp với tính toán lý thuyết. Các nghiên cứu trước đây công bố các giá trị Hc max thấp hơn, ví dụ như ~ 50 Oe đối với vật liệu DyIG và HoIG của Hanton và Mee [22,23] hoặc 600 Oe đối với vật liệu DyIG 112 0 100 200 300 400 500 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 H c ( k O e ) T (K) (a) DyIG 0 100 200 300 400 500 0.0 0.5 1.0 1.5 H c ( k O e ) T (K) (b) HoIG Hình 5.13 Lực kháng từ phụ thuộc nhiệt độ của mẫu hạt nano DyIG và HoIG trong một nghiên cứu khác của Uemura [24]. Sự sai khác lớn trong các giá trị thực nghiệm của lực kháng từ Hc đối với mẫu khối và mẫu kích thước nanomet cho thấy giả thiết về sự hình thành trạng thái đơn đômen ở gần nhiệt độ bù trừ Tcomp trong vật liệu khối là một giả thiết trong trường hợp lý tưởng. Thêm vào đó, 113 các giá trị Hc rất thấp như trong các công trình [22,23] có thể là do từ trường cực đại đặt vào trong các nghiên cứu này chưa đủ lớn để tạo trạng thái trễ từ cực đại. Ở vùng nhiệt độ thấp xa khỏi vùng xuất hiện các đỉnh cực đại, Hc có xu hướng tăng khi nhiệt độ giảm, điều này có nguồn gốc từ sự tăng dị hướng từ tinh thể của phân mạng đất hiếm. Đối với cả hai mẫu hạt kích thước nanomet, ở 5 K, lực kháng từ đạt được xấp xỉ 1,4 kOe. Các giá trị Hc của các mẫu nghiên cứu còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như sự phân bố thống kê của hướng tinh thể các hạt trong mẫu, số phương định hướng giả bền của mômen từ các hạt, sự đóng góp của phân bố dị hướng bề mặt và lõi hạt và tương tác (dạng lưỡng cực và trao đổi) giữa các hạt. 5.3 Kết luận chƣơng 5 Trong chương này, tác giả đã trình bày việc chế tạo thành công các hạt pherit ganet DyIG, HoIG và TbIG có kích thước trung bình khoảng 40 nm bằng phương pháp sol-gel sau khi ủ nhiệt ở 800oC trong 5 giờ. Các phân tích cấu trúc tinh thể và phân tích từ đã chỉ ra rằng các mẫu này là đơn pha với độ tinh thể hóa cao và thành phần hóa học khá tương đồng với thành phần danh định. Các hạt này được coi như có cấu trúc lõi vỏ trong đó phần lõi hạt có tính chất giống với mẫu khối còn phần vỏ có tính chất thay đổi. Lớp vỏ mất trật tự trên bề mặt được coi là nguyên nhân làm giảm giá trị mômen từ tự phát của các mẫu hạt nano so với mẫu khối và làm tăng giá trị độ cảm từ của mẫu hạt so với mẫu khối. Các giá trị nhiệt độ Curie và nhiệt độ bù trừ của các mẫu phù hợp với giá trị của mẫu khối. Các hạt tồn tại ở trạng thái đơn đômen và có lực kháng từ rất lớn khi so sánh với mẫu khối. Sự hình thành các đỉnh cực đại lực kháng từ phụ thuộc vào mức độ sai hỏng hay thiếu hụt nguyên tử trong mẫu. Trong nghiên cứu này, mẫu HoIG có độ hoàn hảo cao hơn, lực kháng từ phụ thuộc nhiệt độ xuất hiện hai giá trị cực đại ở lân cận nhiệt độ bù trừ, điều này phù hợp với mô hình lý thuyết về lực kháng từ của vật liệu pherit ganet đất hiếm. Cũng thông qua nghiên cứu này, có thể thấy phương pháp sol-gel là phương pháp khá phù hợp để chế tạo các hạt nano pherit ganet cho các ứng dụng tiên tiến. 114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Dựa trên các kết quả nghiên cứu đã trình bày trên đây, tác giả đưa ra một số các kết quả của luận án như sau: 1. Các mẫu pherit ganet RIG (R = Y, Gd, Tb, Dy, Ho) dạng hạt có kích thước nanomet và thành phần hóa học phù hợp với công thức danh định đã được chế tạo thành công bằng phương pháp sol-gel. Phương pháp này cho phép chế tạo các hạt pherit ganet với nhiệt độ hình thành pha tới hạn là khoảng 800 o C. Các hạt có dạng gần cầu với kích thước trung bình ~ 40 nm, trong đó trên 60% hạt phân bố hẹp trong khoảng từ 35 – 45 nm. 2. Ở khoảng kích thước này, tính chất từ của các hạt có thể được giải thích thỏa đáng dựa trên mô hình lõi – vỏ trong đó phần thể tích lõi của vật liệu có trật tự spin tương tự như mẫu khối còn phần vỏ là lớp mất trật tự spin. Phần lõi hạt quyết định giá trị nhiệt độ Curie và nhiệt độ bù trừ của mẫu nên các giá trị này không có sự sai khác so với mẫu khối. Phần vỏ hạt với các mômen từ mất trật tự là nguyên nhân gây nên sự giảm giá trị mômen từ ở nhiệt độ thấp và làm tăng dị hướng từ hiệu dụng của mẫu. Mẫu hạt nano YIG thể hiện tính siêu thuận từ ở nhiệt độ trên 350K. Kết quả phân tích cho thấy nhiệt độ chuyển pha siêu thuận từ của các mẫu phụ thuộc đáng kể vào tương tác từ giữa các hạt. Năng lượng tương tác từ tổng cộng của hệ hạt YIG đã được đánh giá qua sự phụ thuộc nhiệt độ của độ cảm từ ban đầu của vật liệu ở vùng nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ chuyển pha TB và nhiệt độ trật tự từ TC. 3. Bề dày của lớp mật trật từ bề mặt của các hạt phụ thuộc vào sự có mặt của các ion đất hiếm. Do các ion đất hiếm trong lớp vỏ có mômen từ lớn nhưng có tương tác với các ion lân cận rất yếu so với tương tác kết cặp từ Fe-Fe nên mômen từ của các ion đất hiếm dễ bị lệch so với phương định hướng của các ion đất hiếm trong lõi hạt khi có sự bất đối xứng của các ion lân cận tại lớp bề mặt. Điều này thể hiện qua độ dày trung bình của lớp vỏ của các hạt trong mẫu RIG lớn hơn rất nhiều so với lớp vỏ của các hạt trong mẫu 115 YIG với phân mạng Y phi từ. Cũng do sự mất trật tự của các ion đất hiếm có tương tác yếu ở lớp vỏ, các hạt nano pherit ganet đất hiếm thể hiện độ cảm từ ở vùng từ trường cao lớn hơn đáng kể so với mẫu khối tương ứng. So với các mẫu hạt có dị hướng từ tinh thể lớn RIG (R = Tb, Dy, Ho), mẫu hạt GdIG có độ cảm từ tăng dị thường ở vùng nhiệt độ thấp do các ion Gd3+ có mômen từ quỹ đạo bằng 0 nên mômen từ của chúng (đóng góp bởi các spin của điện tử 4f) không bị ghim bởi điện trường tinh thể địa phương. Hiện tượng đóng băng spin của các ion Gd bề mặt ở vùng nhiệt độ thấp được thể hiện qua sự bất thuận nghịch ở vùng từ trường cao của các đường cong từ trễ ở 5K và 15K. 4. Các hạt nano pherit ganet đều ở ở trạng thái đơn đômen do đó các giá trị cực đại của lực kháng từ của các mẫu rất lớn (Hc max = 1,1 – 1,9 kOe) so với các giá trị đã quan sát thấy (Hc max ~ 600 Oe) trên mẫu khối khi đi qua điểm bù trừ. Bên cạnh đó, sự hình thành đỉnh cực đại Hc đơn hoặc kép còn phụ thuộc vào mức độ hoàn hảo của tinh thể trong mẫu. Các hạt có nhiều sai hỏng mạng sẽ dẫn đến mômen từ của các phân mạng không được bù trừ nhau hoàn toàn, khi đó lực kháng từ chỉ xuất hiện cực đại đơn như quan sát thấy trên mẫu hạt DyIG. Tác giả cũng đưa ra một số kiến nghị tiếp tục nghiên cứu dựa trên các kết quả nghiên cứu đối với hệ hạt pherit ganet đất hiếm như sau: 1. Nghiên cứu đã gợi mở sự phức tạp của sự phân bố của các cation đất hiếm cũng như kim loại chuyển tiếp ở cấu trúc bề mặt hạt và dẫn đến các hiện tượng từ thú vị trong các mẫu có kích thước nano khi đóng góp của bề mặt trở nên chiếm ưu thế. Do đó, cần có nghiên cứu tỉ mỉ hơn về cấu trúc và tính chất bề mặt hạt thông qua các phép phân tích có độ tin cậy cao như phổ Mössbauer, phổ nhiễu xạ nơtron, các hiệu ứng quang từ như hiệu ứng Kerr, Faraday... Bên cạnh đó, việc giảm kích thước hạt xuống thấp hơn nữa để có bức tranh toàn diện hơn về ảnh hưởng của lớp bề mặt và hiệu ứng giảm kích thước lên các tính chất hạt là cần thiết, do đó cần nghiên cứu sử dụng các phương pháp mới để chế tạo các hạt có kích thước nhỏ hơn. 116 2. Ngoài ảnh hưởng của hiệu ứng bề mặt thì tương tác giữa các hạt cũng đóng vai trò quan trọng quyết định tính chất của hệ vật liệu dạng hạt. Các hạt nano pherit ganet chế tạo được thường có sự tương tác tương hỗ rất lớn dẫn đến hiện tượng kết đám. Việc nghiên cứu sâu hơn về vấn đề năng lượng tương tác giữa các hạt và các yếu tố ảnh hưởng đến tương tác đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu ứng dụng các hạt nano pherit ganet đất hiếm trong các lĩnh vực như y sinh, công nghệ chất lỏng từ, công nghệ ghi từ... Các vấn đề liên quan đến hướng nghiên cứu này bao gồm công nghệ phân tách và cô lập các hạt nano, công nghệ chế tạo các cấu trúc lõi/vỏ trong đó vật liệu lõi là ganet có từ tính và vật liệu vỏ là một chất phi từ tính, chức năng hóa bề mặt hạt 3. Bên cạnh việc hoàn thiện các phép đo khảo sát tính chất từ ở nhiệt độ thấp của mẫu TbIG và nghiên cứu sâu hơn trên các vật liệu pherit ganet đất hiếm khác thì vấn đề nghiên cứu sự pha tạp các nguyên tố khác nhau cho các ion Fe và đất hiếm và ảnh hưởng của chúng lên các tính chất vật lý của các hạt nano pherit cần được tiếp tục nghiên cứu. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] E. E. Anderson, “The magnetizations of yttrium and gadolinium iron garnets,” Doctor thesis, University of Maryland, 1964. [2] E. E. Anderson, “Molecular field model and the magnetization of YIG,” Phys. Rev., vol. 134, p. A1581, 1964. [3] M. A. Gilleo, Ferromagnetic Materials: Handbook of Magnetic Materials, vol. 2. N. P. Company, 1980. [4] M. A. Gilleo and S. Geller, “Structure and ferrimagnetism of yttrium and rare-earth iron garnets,” Acta Crystallogr, vol. 10, p. 239–239, 1957. [5] S. Geller, “Crystal chemistry of the garnets,” Z. Krist., vol. 125, p. 1–47, 1967. [6] M. A. Gilleo and S. Geller, “Magnetic and crystallographic properties of substituted yttrium iron garnet, 3Y2O3.xM2O3.(5-x)Fe2O3,” Phys. Rev, vol. 110, p. 73, 1958. [7] M. A. Gilleo, “Superexchange interaction in ferrimagnetic garnets and spinels which contain randomly incomplete linkages,” J. Phys. Chem. Solids, vol. 13, no. 1–2, p. 33–39, 1960. [8] H. A. Kramers, “L’interaction entre les atomes magnétogènes dans un cristal paramagnétique,” Phys. 1, p. 182, 1934. [9] S. Geller and M. A. Gilleo, “The crystal structure and ferrimagnetism of yttrium-iron garnet, Y3Fe2(FeO4)3,” J. Phys. Chem. Solids, vol. 3, no. 1–2, pp. 30–36, 1957. [10] T. Đ. Hiền and L. T. Tài, “Từ học và vật liệu từ,” NXB Bách Khoa, 2008. [11] L. Néel, “Propriétés magnétiques des ferrites. Ferrimagnétisme et antiferromagnétisme,” Ann. Phys., vol. 3, p. 137–198, 1948. [12] K. P. Belov and S. A. Nikitin, “Theory of the anomalies of physical properties of ferrimagnets,” Sov. Phys. JETP, vol. 31, no. 3, p. 505–508, 1970. [13] B.P. Goranskiĭ and A. K. Zvezdin, “Temperature dependence of the coercive force of ferrimagnets near the compensation temperature,” Sov. Phys. JETP, vol. 30, no. 2, p. 299–301, 1970. [14] L. D. Landau, E. M. Lifshit, and L. P. Pitaevskii, Electrodynamics of continuous media. Moscow, 1982. [15] W. P. Wolf, “Effect of crystalline electric fields on ferromagnetic anisotropy,” Phys. Rev, vol. 108, p. 1152–1157, 1957. [16] R. F. Pearson and A. D. Annis, “Anisotropy of Fe3+ ions in yttrium iron garnet,” J. Appl. Phys., vol. 39, p. 1338–1339, 1968. [17] F.Tcheou, H. Fuess and E. F. Bertaut, “II-Neutron diffraction study of some rare earth iron garnet RIG (R = Dy, Er, Yb, Tm) at low temperatures,” Solid State Commun., vol. 8, p. 1751–1758, 1970. [18] M. Lahoubi, “Chapter 10. Temperature evolution of the double umbrella magnetic structure in terbium iron garnet,” in Neutron Difraction, no. 230, I. Khidirov, Ed. In Tech, p. 203–230, 1956 [19] S. Geller, J. P. Remeika, R. C. Sherwood, H. J. Williams and G. P. Espinosa, “Magnetic study of the heavier rare earth iron garnets,” Phys. Rev, vol. 137, no. 3A, p. 1034–1038, 1965. [20] K. P. Belov, M. A. Zaĭtseva and A. V. Ped’ko, “Magnetic properties of gadolinium oxides,” Sov. Phys. JETP, vol. 36, no. 6, p. 1191–1196, 1959. [21] K. P. Belov and A. V. Ped’ko, “Anomalies in the temperature dependence of the coercive force in rare earth element garnet ferrites in the neighborhood of the compensation point,” Sov. Phys. JETP, vol. 12, no. 4, p. 666–668, 1961. [22] J. Hanton, “Intrinsic coercive force of rare earth iron garnets near the compensation temperature,” Magn. IEEE Trans., vol. 3, p. 505 – 509, 1967. [23] C. D. Mee, “The magnetization mechanism in single crystal garnet slabs near the compensation temperature,” IBM J. Res. Dev., vol. 11, p. 468 – 476, 1967. [24] M. Uemura, T. Yamagishi, S. Ebisu, S. Chikazawa and S. Nagata, “A double peak of the coercive force near the compensation temperature in the rare earth iron garnets,” Philos. Mag., vol. 88, no. 2, p. 209–228, 2008. [25] E. C. Stoner and E. P. Wohlfarth, “A mechanism of magnetic hysteresis in heteresis in heterogeneous alloys,” Phil. Trans. Roy.Soc., vol. A-240, p. 599– 642, 1948. [26] F. Forlini and N.Minnaja, “The coercive force of a ferrimagnetic garnet near its compensation temperature,” IEEE Trans. Mag., vol. 2, no. 4, p. 770–770, 1966. [27] T. Okuda, T. Katayama, H. Kobayashi, and N. Kobayashi, “Magnetic properties of Bi3Fe5O12 garnet,” J. Appl. Phys., vol. 67, p. 4944, 1990. [28] M. Pardavi-Horvath, “Microwave applications of soft ferrites,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 215–216, p. 171–183, 2000. [29] D. Cruickshank, “1–2 GHz dielectrics and ferrites: overview and perspectives,” J. Eur. Ceram. Soc., vol. 23, no. 14, p. 2721–2726, 2003. [30] M. Niaz, N. Yahya and N. Nasir, “Novel EM antenna based on Y3Fe5O12 magnetic feeders for improved MVO,” Electron. Commun. Photonics Conf., p. 1–7, 2011. [31] T. Ramesh, R. S. Shinde and S. R. Murthy, “Nanocrystalline gadolinium iron garnet for circulator applications,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 324, no. 22, p. 3668–3673, 2012. [32] B. Raneesh, I. Rejeena, P. U. Rehana, P. Radhakrishnan, A. Saha and N. Kalarikkal, “Nonlinear optical absorption studies of sol–gel derived Yttrium Iron Garnet (Y3Fe5O12) nanoparticles by Z-scan technique,” Ceram. Int., vol. 38, no. 3, p. 1823–1826, 2012. [33] S. Kahl, S. I. Khartsev, A. M. Grishin, K. Kawano, G. Kong, R. A. Chakalov, and J. S. Abell, “Structure, microstructure and magneto-optical properties of laser deposited Gd3Ga5O12 (111) films,” J. Appl. Phys., vol. 91, no. 12, p. 9556, 2002. [34] M. Inoue, K. Arai, T. Fujii and M. Abe, “Magneto-optical properties of one-dimensional photonic crystals composed of magnetic and dielectric layers,” . J. Appl. Phys., vol. 83, no. 11, p. 6768, 1998. [35] K. Matsumoto, T. Kondo, S. Yoshioka, K. Kamiya and T. Numazawa, “Magnetic refrigerator for hydrogen liquefaction,” J. Phys. Conf. Ser, vol. 150, no. 1, p. 012028, 2009. [36] T. Numazawa, K. Kamiya, S. Yoshioka, H. Nakagome and K. Matsumoto, “Development of a magnetic refrigerator for hydrogen liqufaction,” AIP Conf. Proc., vol. 985, no. 1, p. 1183–1189, 2008. [37] N. Hirano, S. Nagaya, M. Takahashi, T. Kuriyama, K. Ito and S.Nomura, “Development of magnetic refrigerator for room temperature application,” Adv. Cryog. Eng, vol. 47, p. 1027–1034, 2002. [38] Y. Hakuraku and H. Ogata, “A rotary magnetic refrigerator for superfluid helium production,” J. Appl. Phys., vol. 60, no. 9, p. 3266, 1986. [39] T. Numazawa, T. Hashimoto, H. Nakagome, N. Tanji and O. Horigami, “The helium magnetic refrigerator. II-Liquefaction process and efficiency,” Adv. Cryog. Eng., vol. 29, p. 589–596, 1984. [40] R. Kar and A. Misra, “Rise of temperature in ferromagnetic nanoparticles due to perpendicular pumping,” Nanosci. Nanotechnol. Lett., vol. 2, no. 3, pp. 253–256, 2010. [41] K. Shimokawa, H. Dohnomae, T. Mukai, H. Yamada, H. Matsuda and M. Daimon, “Nanocrystalline garnet disk for magneto – optical recording media,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 154, p. 154, 1996. [42] A. M. Kalashnikova, V. V. Pavlov, A. V. Kimel, A. Kirilyuk, T. Rasing and R. V. Pisarev, “Magneto-optical study of holmium iron garnet Ho3Fe5O12,” Low Temp. Phys, vol. 38, p. 863–869, 2012. [43] M. Abe and M. Gomi, “Magneto-optical recording on garnet films,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 84, p. 222–228, 1990. [44] H. M. Widatallah, C. Johnson, S. H. Al-Harthi, A. M. Gismelseed, A. D. Al-Rawas, S. J. Stewart, M. E. Elzain, I. A. Al-Omari and A. A. Yousif, “A structural and Mössbauer study of Y3Fe5O12 nanoparticles prepared with high energy ball milling and subsequent sintering,” Hyperfine Interact., vol. 183, no. 1–3, p. 87–92, 2008. [45] Z. Abbas, R. M. Al-habashi and K. Khalid, “Garnet ferrite (Y3Fe5O12) nanoparticles prepared via modified conventional mixing oxides (MCMO) method,” Eur. J. Sci. Res., vol. 36, no. 2, p. 154–160, 2009. [46] F. Sánchez-De Jesús, C. A. Cortés, R. Valenzuela, S. Ammar and A. M. Bolarín-Miró, “Synthesis of Y3Fe5O12 (YIG) assisted by high-energy ball milling,” Ceram. Int., vol. 38, no. 6, p. 5257–5263, 2012. [47] R. J. Joseyphus, A. Narayanasamy, A. K. Nigam and R. Krishnan, “Effect of mechanical milling on the magnetic properties of garnets,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 296, no. 1, p. 57–64, 2006. [48] H. Yu, L. Zeng, C. Lu, W. Zhang and G. Xu, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnet by low temperature solid state reaction,” Mater. Charact., vol. 62, no. 4, p. 378–381, 2011. [49] L. Fernandez-Garcia, M. Suarez and J. L. Menendez, “Synthesis of mono and multidomain YIG particles by chemical coprecipitation or ceramic procedure,” J. Alloys Compd., vol. 495, no. 1, p. 196–199, 2010. [50] W. Zhang, C. Guo, R. Ji, C. Fang and Y. Zeng, “Low-temperature synthesis and microstructure-property study of single-phase yttrium iron garnet (YIG) nanocrystals via a rapid chemical coprecipitation,” Mater. Chem. Phys., vol. 125, no. 3, p. 646–651, 2011. [51] J. M. Jafelicci and R. H. M. Godoi, “Preparation and characterization of spherical yttrium iron garnet via coprecipitation,” J. Mag.Mag. Mats, vol. 230, p. 1421, 2001. [52] M. M. Rashad, M. M. Hessien, A. El-Midany and I. A. Ibrahim, “Effect of synthesis conditions on the preparation of YIG powders via co-precipitation method,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 321, no. 22, p. 3752–3757, 2009. [53] C. A. Cortés-Escobedo, A. M. Bolarín-Miró, F. Sánchez-De Jesús, R. Valenzuela, E. P. Juárez-Camacho, I. L. Samperio-Gomez and A. Souad, “Y3Fe5O12 prepared by mechanosynthesis from different iron sources,” Adv. Mats. Phys. Chem, vol. 3, p. 41–46, 2013. [54] A. Mergen and A. Qureshi, “Characterization of YIG nanopowders by mechanochemical synthesis,” J. Alloys Compd., vol. 478, no. 1–2, p. 741–744, 2009. [55] M. A. Karami, H. Shokrollahi, and B. Hashemi, “Investigation of nanostructural, thermal and magnetic properties of yttrium iron garnet synthesized by mechanochemical method,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 324, no. 19, p. 3065–3072, 2012. [56] A. G. Teijeiro, D. Baldomir, J. Rivas, S. Paz, P. Vaqueiro and A. L. Quintela, “Structural and magnetic characterization of YIG particles prepared using microemulsions,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 140–144, p. 2129–2130, 1995. [57] P. Vaqueiro, M. A. López-Quintela, J. Rivas and J. M. Greneche, “Annealing dependence of magnetic properties in nanostructured particles of yttrium iron garnet prepared by citrate gel process,” J. Mag.Mag. Mats, vol. 169, p. 56–68, 1997. [58] M. Pal and D. Chakravorty, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnet by sol – gel route,” Phys. E, vol. 5, p. 200–203, 2000. [59] R. D. Sánchez, J. Rivas, P. Vaqueiro, M. A. López-Quintela and D. Caeiro, “Particle size effects on magnetic properties of yttrium iron garnets prepared by a sol–gel method,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 247, no. 1, p. 92–98, 2002. [60] R. D. Sánchez, C. A. Ramos, J. Rivas, P. Vaqueiro and M. A. López- Quintelaz, “Ferromagnetic resonance and magnetic properties of single- domain particles of Y3Fe5O12 prepared by sol – gel method,” Phys. B, vol. 354, p. 104– 107, 2004. [61] M. Rajendran, S. Deka, P. A. Joy and A. K. Bhattacharya, “Size- dependent magnetic properties of nanocrystalline yttrium iron garnet powders,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 301, no. 1, p. 212–219, 2006. [62] S. Hosseini Vajargah, H. R. Madaah Hosseini and Z. A. Nemati, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnets by sol–gel combustion process: The influence of pH of precursor solution,” Mater. Sci. Eng. B, vol. 129, no. 1–3, p. 211–215, 2006. [63] S. Hosseini Vajargah, H. R. Madaah Hosseini and Z. A. Nemati, “Preparation and characterization of yttrium iron garnet (YIG) nanocrystalline powders by auto-combustion of nitrate-citrate gel,” J. Alloys Compd., vol. 430, no. 1–2, pp. 339–343, 2007. [64] P. Vaqueiro, M. P. Crosnier-Lopez and M. A. López-Quintela, “Synthesis and characterization of yttrium iron garnet nanoparticles,” J. Sol. Stat. Chem, vol. 168, p. 161–168, 1996. [65] S. Labuayai, S. Siri and S. Maensiri, “Synthesis of Yttrium Iron Garnet (Y3Fe5O12) nanopowders by a simple proteic sol-gel process,” J. optolectronic Adv. Mater., vol. 10, no. 10, p. 2694–2699, 2008. [66] R. H. Kodama, A. E. Berkowitz, E. J. McNiff and S. Foner, “Surface spin disorder in NiFe2O4 nanoparticles.,” Phys. Rev. Lett, vol. 77, no. 2, p. 394–397, 1996. [67] R. H. Kodama and A. E. Berkowitz, “Atomic scale magnetic modeling of oxide nanoparticles,” Phys. Rev. B, vol. 59, p. 6321–6356, 1999. [68] M. Jamet, W. Wernsdorfer, C. Thirion, V. Dupuis, P. Melinon, A. Perez and D. Mailly, “Magnetic anisotropy in single clusters,” Phys. Rev.B, vol. 69, p. 24401, 2004. [69] F. Dorfbauer, R. Evans, M. Kirschner, O. Chubykalo-Fesenko, R. Chantrell and T. Schrefl, “Effects of surface anisotropy on the energy barrier in cobalt-silver core-shell nanoparticles,” J. Mag.Mag. Mats, vol. 316, p. e791, 2007. [70] R. Evans, F. Dorfbauer, O. Chubykalo-Fesenko, T. Schrefl and R. W. Chantrell, “The effects of the surface on the structural and magnetic properties of CoAg core-Shell nanoparticles,” IEEE Trans. Magn, vol. 43, p. 3106, 2007. [71] F. Luis, F. Bartolomé, F. Petroff, J. Bartolomé, L. M. García, C. Deranlot, H. Jaffrès, M. J. Martínez, P. Bencok, F. Wilhelm, A. Rogalev and N. B. Brookes, “Tuning the magnetic anisotropy of Co nanoparticles by metal capping,” Eur. Lett, vol. 76, p. 142, 2006. [72] C. Binns, S. H. Baker, K. W. Edmonds, P. Finetti, M. J. Maher and S. C. Louch, “Magnetism in exposed and coated nanoclusters studied by dichroism in X-ray absorption and photoemission,” Phys. B, vol. 318, p. 350–359, 2002. [73] A. Millan, A. Urtizberea, F. Palacio, N. J. O.Silva, V. S. Amaral and E. S. And, “Surface effects in maghemite nanoparticles,” J. Mag.Mag. Mats, vol. 312, p. 5–9, 2007. [74] E. F. Kneller and F. E. Luborsky, “Particle size dependence of coercivity and remanence of single domain particles,” J. Appl. Phys, vol. 34, p. 656–658, 1963. [75] H. Kronmüller, G. J. Long, and F. G. (Eds.), Supermagnets Hard Magnetic Materials. Dordrecht: Kluwer, p. 461, 1991 [76] C. Xu, “Modification of superparamagnetic nanoparticles for biomedical applications,” Brown University, U.S, 2009. [77] B. D. Culity and C. D. Graham, Introduction to magnetic materials. John Wiley Sons, Inc., 2009. [78] J. S. Kum, S. J. Kim, I.-B. Shim and C. S. Kim, “Magnetic properties of Ce-substituted yttrium iron garnet ferrite powders fabricated using a sol–gel method,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 272–276, p. 2227–2229, 2004. [79] B. Dong, Y. Cui, H. Yang, L. Yu, W. Jin and S. Feng, “The preparation and magnetic properties of GdxBiY2−xFe5O12 nanoparticles,” Mater. Lett., vol. 60, no. 17–18, p. 2094–2097, 2006. [80] H. Xu, H. Yang, W. Xu and S. Feng, “Magnetic properties of Ce, Gd- substituted yttrium iron garnet ferrite powders fabricated using a sol–gel method,” J. Mater. Process. Technol., vol. 197, no. 1–3, p. 296–300, 2008. [81] H. Xu, H. Yang, W. Xu and L. Yu, “Magnetic properties of Bi-doped Y3Fe5O12 nanoparticles,” Curr. Appl. Phys., vol. 8, no. 1, p. 1–5, 2008. [82] J. W. Lee, J. H. Oh, J. C. Lee and S. C. Choi, “Magneto-optical properties of Bi-YIG nanoparticles dispersed in the organic binder,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 272–276, p. 2230–2232, 2004. [83] Z. Cheng, H. Yang, L. Yu, Y. Cui and S. Feng, “Preparation and magnetic properties of Y3Fe5O12 nanoparticles doped with the gadolinium oxide,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 302, no. 1, p. 259–262, 2006. [84] F. R. Lamastra, A. Bianco, F. Leonardi, G. Montesperelli, F. Nanni and G. Gusmano, “High density Gd-substituted yttrium iron garnets by coprecipitation,” Mater. Chem. Phys., vol. 107, no. 2–3, p. 274–280, 2008. [85] Z. Cheng, H. Yang, and L. Yu, “Saturation magnetic properties of Y3− x RexFe5O12 (Gd, Dy, Nd, Sm and La) nanoparticles grown by a sol–gel method,” J. Mater. Sci Mater Electron, vol. 19, p. 442, 2008. [86] Z. Cheng and H. Yang, “Synthesis and magnetic properties of Sm– Y3Fe5O12 nanoparticles,” Phys. E Low-dimensional Syst. Nanostructures, vol. 39, no. 2, p. 198–202, Sep. 2007. [87] Z. Cheng, Y. Cui, H. Yang and Y. Chen, “Effect of lanthanum ions on magnetic properties of Y3Fe5O12 nanoparticles,” J. Nanoparticle Res., vol. 11, no. 5, p. 1185–1192, 2008. [88] M. Niyaifar, A. Beitollahi, N. Shiri, M. Mozaffari and J. Amighian, “Effect of indium addition on the structure and magnetic properties of YIG,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 322, no. 7, p. 777–779, 2010. [89] C. Guo, W. Zhang, R. Ji and Y. Zeng, “Effects of In3+substitution on the structure and magnetic properties of multi-doped YIG ferrites with low saturation magnetizations,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 323, no. 5, p. 611–615, 2011. [90] Z. Azadi Motlagh, M. Mozaffari, and J. Amighian, “Preparation of nano- sized Al-substituted yttrium iron garnets by the mechanochemical method and investigation of their magnetic properties,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 321, no. 13, p. 1980–1984, 2009. [91] K. Praveena and S. Srinath, “Effect of Gd3+ on dielectric and magnetic properties of Y3Fe5O12,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 349, p. 45–50, 2014. [92] Z. Cheng, H. Yang, Y. Cui, L. Yu, X. Zhao and S. Feng, “Synthesis and magnetic properties of Y3−xDyxFe5O12 nanoparticles,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 308, no. 1, p. 5–9, 2007. [93] M. A. Ahmed, S. T. Bishay and S. I. El-dek, “Conduction mechanism and magnetic behavior of dysprosium strontium iron garnet (DySrIG) nanocrystals,” Mater. Chem. Phys., vol. 126, no. 3, p. 780–785, 2011. [94] C. N. Chinnasamy, J. M. Greneche, M. Guillot, B. Latha, T. Sakai, C. Vittoria and V. G. Harris, “Structural and size dependent magnetic properties of single phase nanostructured gadolinium-iron-garnet under high magnetic field of 32 tesla,” J. Appl. Phys., vol. 107, no. 9, p. 09A512, 2010. [95] M. Guillot, C. N. Chinnasamy, J. M. Greneche, and V. G. Harris, “Tuning the cation distribution and magnetic properties of single phase nanocrystalline Dy3Fe5O12 garnet,” J. Appl. Phys., vol. 111, no. 7, p. 07A517, 2012. [96] Y. J. Wu, H. P. Fu, R. Y. Hong, Y. Zheng and D. G. Wei, “Influence of surfactants on co-precipitation synthesis of Bi–YIG particles,” J. Alloys Compd., vol. 470, no. 1–2, p. 497–501, 2009. [97] C. Kuroda, T. Kim, T. Hirano, K. Yoshida, T. Namikawa and Y. Yamazaki, “Preparation of nano-sized Bi-YIG particles for micro optics applications,” Electrochim. Acta, vol. 44, no. 21–22, p. 3921–3925, 1999. [98] H. K. Xu, C. M. Sorensen, K. J. Klabunde and G. C. Hadjipanayis, “Aerosol synthesis of gadolinium iron garnet particles,” J. Mater. Res., vol. 7, no. 03, p. 712–716, 1992. [99] H. Sözeri and N. Ghazanfari, “The synthesis of nanocrystalline YIG in an ammonium nitrate melt,” Mater. Chem. Phys., vol. 113, no. 2–3, p. 977–981, 2009. [100] M. Schieber and Z. H. Kalman, “Unit cell dimensions of yttrium iron garnets containing neodymium, praesodymium and lanthanum ions,” Acta Crystallogr., vol. 14, p. 1221–1222, 1961. [101] R. Pauthenet, “Les propriétés magnéues des ferrites d’yttrium et de terres rares de formule 5Fe2O3.3M2O3,” University of Grenoble, 1985. [102] G. F. Dionne, “Molecular field coefficients of substituted yttrium iron garnets,” J. Appl. Phys., vol. 41, no. 12, p. 4874, 1970. [103] L. Néel, “Magnetic properties of ferrites: ferrimagnetism and antiferromagnetism,” Ann. Phys. Paris, vol. 3, p. 137–198, 1948. [104] V. L. C. D. del Castillo and C. Rinaldi, “Effect of sample concentration on the determination of the anisotropy constant of magnetic nanoparticles,” IEEE Trans. Magn, vol. 46, no. 3, p. 852–859, 2010. [105] X. X. Zhang, G. H. Wen, G. Xiao, and S. Sun, “Magnetic relaxation of diluted and self-assembled cobalt nanocrystals,” J. Mag.Mag. Mats, vol. 261, no. 1–2, p. 21–28, 2003. [106] W. P. Wolf and G. P. Rodrigue, “Preparation of polycrystalline ferrimagnetic garnet materials for microwave applications,” J. Appl. Phys., vol. 29, no. 1, p. 105–108, 1958. [107] K.P. Belov and S.A. Nikitin, “Zur theorie der tieftemperatur-anomalien in den ferrit-granaten seltener erden,” Phys. stati. sol., vol. 12, p. 453–464, 1965. [108] G. F. Dionne, “Molecular field and exchange constants of Gd3+ substituted ferrimagnetic garnets,” J. Appl. Phys.,, vol. 42, p. 2142, 1971. [109] W. P. Wolf and R. M. Bozorth, “Susceptibility of gadolinium iron garnet below the Néel point,” Phys. Rev., vol. 124, p. 449, 1961. [110] R. Pauthenet, “Les propriétés magnéues des ferrites d’yttrium et de terres rares de formule 5Fe2O3.3M2O3.pdf,” Ann. Chim.Phys, vol. 3, p. 424–462, 1958. [111] H. M. Rodrigue and R. V. Jones, “Ferrimagnetic resonance effects and miscellaneous: resonance measurements in magnetic garnets,” J. Appl. Phys, vol. 31, p. 376S, 1960. [112] Steen Mørup, M. F. Hansen and C. Frandsen, “Magnetic interactions between nanoparticles,” Beilstein J Nanotechnol., vol. 1, p. 182–190., 2010. [113] S. Geschwind and L. R. Walker, “Exchange resonances in gadolinium iron garnet near the magnetic compensation temperature,” J. Appl. Phys., vol. 30, p. S163, 1959. [114] A. Labarta, X. Batle and O. Iglesias, “Surface effects in magnetic nanoparticles,” D. Fiorani, Ed. Springer, 2005. [115] R. F. Pearson, “Magnetocrystalline anisotropy of rare-earth iron garnets,” J. Appl. Phys., vol. 33, no. 3, p. 1236, 1962. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 1. D. T. T. Nguyet, N. P. Duong, T. Satoh, L. N. Anh, and T. D. Hien, “Temperature-dependent magnetic properties of yttrium iron garnet nanoparticles prepared by citrate sol–gel,” J. Alloys Compd. 541 (2012) 18 – 22. 2. D. T. T. Nguyet, N. P. Duong, T. Satoh, L. N. Anh, and T. D. Hien, “Magnetization and coercivity of nanocrystalline gadolinium iron garnet,” J. Magn. Magn. Mater. 332 (2013) 180 – 185. 3. Dao Thi Thuy Nguyet, Nguyen Phuc Duong, Takuya Satoh, Luong Ngoc Anh, Than Duc Hien, “Magnetic properties of dysprosium iron garnet nanoparticles”, International Conference on Advanced Materials and Nanotechnologies (ICAMN),13-14 th (2012) 196 – 200. 4. Đào Thị Thủy Nguyệt, Nguyễn Phúc Dương, Thân Đức Hiền, “Nghiên cứu chế tạo hạt ferit garnet R3Fe5O12 (R = Y, Gd, Dy) kích thước nanomet,” Tạp chí phát triển KH&CN 15 – T1 (2012) 27 – 31. 5. Đào Thị Thủy Nguyệt, Nguyễn Phúc Dương, Lương Ngọc Anh, Thân Đức Hiền, “Structure and magnetic properties of rare-earth garnet nanoparticles prepared by using sol-gel method”, Journal of Science and Technology Technical Universities 99 (2014) 045 – 050.