Luận án Nghiên cứu các cơ chế đốt nóng từ trong hệ hạt nano Ferit Spinel M(1-x)Zn(x)Fe₂O₄ (M = Mn, Co)

xạ tia X của mẫu MnFe2O4 (a) và CoFe2O4 (b) tổng hợp ở 
các thời gian phản ứng khác nhau. 
Hình 4.5 là giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu MnFe4, MnFe5, MnFe6, 
MnFe7, CoFe4, CoFe5, CoFe6 và CoFe7. Từ giản đồ nhiễu xạ tia X cho biết khi 
thay đổi thời gian phản ứng tất cả các mẫu trên đều đơn pha tinh thể ferit spinel với 
các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng (220), (311), (222), (400), (422), (511) và (440). ũng 
giống như trường h p thay đổi nhiệt độ phản ứng, khi tăng thời gian phản ứng thì 
cường độ các đỉnh nhiễu xạ tăng dần, nhưng độ rộng vạch lại giảm, chứng tỏ đã có 
sự thay đổi kích thước hạt trên cả hai hệ mẫu. iều này đư c thể hiện rõ khi ta tính 
toán kích thước tinh thể dựa trên đỉnh nhiễu xạ tia X (đỉnh 311), ngoài ra kích thước 
hạt cũng thể hiện rõ trên ảnh FESEM (hình 4.6 và hình 4.7). Từ ảnh FESEM ta có 
thể quan sát thấy hình dạng và biết thêm thông tin về kích thước hạt của các hệ hạt 
nano sau khi tổng h p. ác hạt nano thu đư c của tất cả các mẫu nghiên cứu đều có 
dạng tựa cầu với kích thước trung bình là 50 nm (MnFe4), 43 nm (MnFe5), 30 nm 
(MnFe6), 28 nm (MnFe7) và, 23 nm (CoFe4), 20 nm (CoFe5), 20 nm (CoFe6), và 
17 nm (CoFe7). 
Kích thước thu đư c từ ảnh FESEM của hệ mẫu oFe2O4 với thời gian tổng 
h p khác nhau thay đổi không nhiều so với hệ mẫu MnFe2O4 ở cùng điều kiện thí 
nghiệm. Sự chênh lệch kích thước từ 12 giờ ( oFe4) xuống 6 giờ ( oFe7) là 6 nm, 
trong khi với mẫu MnFe4 và MnFe7 khoảng cách này rộng hơn là 20 nm. Các 
25 30 35 40 45 50 55 60 65
2(®é)
C
-
ê
n
g
 ®
é
 (
®
.v
.t
.y
)
MnFe4
MnFe5
MnFe6
MnFe7(2
2
0
)
(3
1
1
)
(2
2
2
)
(4
0
0
)
(4
2
2
)
(5
1
1
)
(4
4
0
)
(a)
(a)
25 30 35 40 45 50 55 60 65
2(®é)
C
-
ê
n
g
 ®
é
 (
®
.v
.t
.y
)
CoFe4
CoFe5
CoFe6
CoFe7(
2
2
0
) (3
1
1
)
(2
2
2
)
(4
0
0
)
(4
2
2
)
(5
1
1
)
(4
4
0
)
(b)
75 
thông số kích thước hạt trung bình tính theo giản đồ nhiễu xạ tia X, ảnh FESEM liệt 
kê trong bảng 4.3. 
Hình 4.6. Ảnh FESEM của mẫu MnFe2O4 tổng hợp ở các thời gian phản ứng khác nhau. 
Hình 4.7. Ảnh FESEM của mẫu CoFe2O4 tổng hợp ở các thời gian phản ứng khác nhau. 
76 
Bảng 4.3. Kích thước hạt trung bình được xác định bằng công thức Scherrere, 
DXRD, ảnh FESEM, DFESEM của hệ mẫu MnFe2O4, CoFe2O4 tổng hợp 
ở các thời gian phản ứng khác nhau. 
Nhiệt độ (oC) Thời gian (giờ) Ký hiệu DXRD (nm) DFESEM (nm) 
180 
12 MnFe4 45 50 
10 MnFe5 40 43 
8 MnFe6 35 36 
6 MnFe7 28 30 
12 CoFe4 20 23 
10 CoFe5 18 20 
8 CoFe6 18 20 
6 CoFe7 15 17 
4 Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng lên t nh ch t từ 
 Hình 4.8 là đường từ trễ của hệ mẫu MnFe2O4 và CoFe2O4 đo trong từ 
trường -11 kOe đến 11 kOe. Trong cả hai mẫu khi giảm thời gian phản ứng từ 12 
giờ xuống 6 giờ, giá trị Ms đều giảm. 
Hình 4.8. Đường từ trễ của mẫu MnFe2O4 (a) và CoFe2O4 (b) tổng hợp ở các thời 
gian phản ứng khác nhau. Các hình nhỏ bên trong là đường từ trễ ở từ trường thấp. 
Hình nhỏ bên trong hình 4.8 cho thấy Hc trong cả hai hai hệ mẫu thay đổi 
không theo quy luật như mô hình của Herzer [86] đã để xuất. Theo mô hình này giá 
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
-1 10
4
-5000 0 5000 1 10
4
MnFe4
MnFe5
MnFe6
MnFe7
M
 (
e
m
u
/g
)
H (Oe)
-100 -75 -50 -25 0
0
2
4
6
8
10
MnFe4
MnFe5
MnFe6
MnFe7
H (Oe)
M
 (
e
m
u
/g
)
(a)
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
-1 10
4
-5000 0 5000 1 10
4
CoFe4
CoFe5
CoFe6
CoFe7
M
 (
e
m
u
/g
)
H (Oe)
0
10
20
30
40
-2000-1500-1000 -500 0
CoFe4
CoFe5
CoFe6
CoFe7
M
 (
e
m
u
/g
)
H (Oe)
(b)
77 
trị Hc giảm khi kích thước giảm chỉ xảy ra ở vùng kích thước đơn đômen. Nguyên 
nhân là do sự định hướng ngẫu nhiên các spin trên bề mặt hoặc sự phân bố kích 
thước hạt của các mẫu là khác nhau [87]. Giá trị các thông số từ của các mẫu đư c 
tổng h p với thời gian phản ứng khác nhau đư c thể hiện rõ trong bảng 4.4. 
Bảng 4.4. Từ độ bão hòa Ms, lực kháng từ Hc của hệ mẫu MnFe2O4, CoFe2O4 tổng 
hợp ở các thời gian phản ứng khác nhau. 
Nhiệt độ (oC) Thời gian (giờ) Ký hiệu Ms (emu/g) Hc (Oe) 
180 
12 MnFe4 66,7 64 
10 MnFe5 60,9 75 
8 MnFe6 54,5 9 
6 MnFe7 49,7 82 
12 CoFe4 68,8 954 
10 CoFe5 65,2 902 
8 CoFe6 61,1 1292 
6 CoFe7 58,1 1024 
4.3. Ảnh hƣởng của nồng độ pha tạp Zn2+ lên cấu trúc và tính chất từ 
4 3 Ảnh hưởng c a nồng độ pha tạp Zn2+ lên c u tr c 
Như đã trình bày ở trên, khi thay đổi nhiệt độ và thời gian phản ứng kích 
thước và tính chất từ của hai hệ mẫu nghiên cứu cũng thay đổi theo. ụ thể với điều 
kiện tổng h p ở 180o trong 12 giờ Ms đạt giá trị cao nhất là 66,7 emu/g cho mẫu 
MnZn4 và 68,6 emu/g cho mẫu oZn4. ể tiện theo dõi, hai mẫu MnZn4 và oZn4 
đư c ký hiệu lại lần lư t là MnZn0 và oZn0. ối với hệ hạt MnFe2O4 dạng khối, 
nhiệt độ chuyển pha urie (TC = 573 K) [3], với hệ oFe2O4 nhiệt độ TC = 793 K, 
TC lớn hơn nhiều so với nhiệt độ tiêu diệt tế bào ung thư 42
o
C - 46
o
C (315 K - 319 
K) [14]. Một số nghiên cứu cho thấy khi thay thế một phần Zn2+ cho (Mn2+, Co2+) 
trong cấu trúc ferit spinel đã làm thay đổi TC [81, 164]. Ví dụ, bằng cách pha tạp 
Zn
2+
,
 rulmurugan và cộng sự đã điều chỉnh TC giảm xuống đến 543 K cho hệ 
Co0,5Zn0,5Fe2O4 và 243 K với hệ Mn0,5Zn0,5Fe2O4 [21]. Với mong muốn chế tạo 
đư c vật liệu có TC thấp hơn vật liệu khối, nhằm đáp ứng yêu cầu trong nhiệt từ trị, 
78 
chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ pha tạp Zn+ lên cấu trúc và tính chất từ 
của hệ hạt nano Mn1-xZnxFe2O4 và Co1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7) 
trong điều kiện tổng h p ở 180o trong 12 giờ. 
Giản đồ nhiễu xạ tia X trên hình 4.9 cho thấy, cả hai hệ mẫu tổng h p đều có 
cấu trúc đơn pha ferit spinel. Tuy nhiên, đỉnh nhiễu xạ của mẫu Mn1-xZnxFe2O4 sắc 
nét hơn, chứng tỏ mẫu có kích thước hạt lớn hơn so với Co1-xZnxFe2O4. Trong cùng 
một hệ mẫu, khi nồng độ pha tạp Zn2+ tăng, độ bán rộng của các đỉnh nhiễu xạ tăng, 
cho thấy kích thước hạt giảm. Ngoài thông tin về độ tinh thể hóa, kich thước tinh 
thể của các mẫu này cũng đư c tính toán theo công thức (4.1) và đư c thể hiện trong 
bảng 4.5. 
Hình 4.9. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Mn1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 
0,7) (a) và Co1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7) (b). 
Bảng 4.5. Giá trị DFESEM, DXRD và a của mẫu Mn1-xZnxFe2O4 
(x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7). 
Mẫu DFESEM (nm) DXRD (nm) a (Å) DFESEM (nm) [4] 
MnZn0 50 45 8,517 40 
MnZn1 45 36 8,477 35 
MnZn3 25 20 8,473 - 
MnZn5 22 14 8,437 15 
MnZn7 20 13 8,432 - 
25 30 35 40 45 50 55 60 65
(2
20
)
(3
1
1
)
(4
0
0
)
(4
2
2
)
(5
1
1
)
(4
4
0
)
C
-
ê
n
g
 ®
é
 (
®
.v
.t
.y
)
2(®é)
MnZn0
(2
2
2
)
MnZn1
MnZn3
MnZn5
MnZn7
(a)
25 30 35 40 45 50 55 60 65
C
-
ê
n
g
 ®
é
 (
®
.v
.t
.y
)
2(®é)
(2
2
0
)
(3
1
1
)
(2
2
2
)
(4
0
0
)
(4
2
2
)
(5
1
1
)
(4
4
0
)
CoZn0
CoZn1
CoZn3
CoZn5
CoZn7
(b)
79 
Bảng 4.6. Giá trị DFESEM, DXRD, a và dx của mẫu Co1-xZnxFe2O4 
 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7). 
Mẫu DFESEM (nm) DXRD (nm) a (Å) dx ( g/cm
3
) 
CoZn0 23 20 8,394 5,27 
CoZn1 20 16 8,398 5,28 
CoZn3 17 14 8,412 5,29 
CoZn5 14 12 8,416 5,30 
CoZn7 12 10 8,427 5,31 
Ngoài kích thước tinh thể tính từ giản đồ nhiễu xạ tia X, hằng số mạng của hai 
hệ mẫu pha tạp Zn2+ cũng đư c tính toán theo công thức sau [207]: 
 √ 
 (4.2) 
Với a là hằng số mạng và h, k, l là các chỉ số Miller. 
 ảng 4.5 thể hiện các giá trị DXRD và a của mẫu Mn1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 
0,3; 0,5 và 0,7) với nồng độ pha tạp Zn2+ khác nhau. Kết quả cho thấy, DXRD và a 
đều giảm khi nồng độ Zn2+ tăng lên. Nguyên nhân là do bán kính ion của Zn2+ (0,82 
Å) nhỏ hơn bán kính ion của Mn2+ (0,91 Å) [213]. Kết quả này phù h p với nghiên 
cứu của rulmurugan và cộng sự đã thu đư c trên cùng một hệ vật liệu [21]. Với hệ 
Co1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7) a tăng tuyến tính từ 8,394 Å đến 8,427 
Å khi tăng nồng độ ion Zn2+ trong mạng tinh thể tăng từ 0,0 đến 0,7 (bảng 4.6). 
 iều này đư c giải thích bởi Gozuak và cộng sự [72] cho rằng bán kính ion của 
Zn
2+
 (0,74 Å) lớn hơn bán kính của ion o
2+
 (0,65 Å). Khối lư ng riêng của mẫu 
tính từ nhiễu xạ tia X có thể đư c xác định bởi công thức [171]: 
 (4.3) 
Trong đó, MN là khối lư ng phân tử của mẫu và N là số vogadro. Từ bảng 
4.6 ta thấy dx tăng dần theo nồng độ của Zn
2+. iều này là do khối lư ng nguyên tử 
của Zn (65,38 g) lớn hơn khối lư ng nguyên tử của o (58,93 g). 
Bằng chứng quan trọng nhằm chứng minh sự xuất hiện của nguyên tố Zn 
trong mẫu khi pha tạp đư c đo từ phép đo phổ tán sắc năng lư ng (E X) của một 
số mẫu tiêu biểu như chỉ ra trong hình 4.10 và hình 4.11. 
80 
(a) 
(b) 
(c) 
Hình 4.10. Phổ EDX của mẫu MnZn0 (a), MnZn3 (b) và MnZn7 (c). 
(a) 
(b) 
(c) 
Hình 4.11. Phổ EDX của mẫu CoZn0 (a), CoZn3 (b) và CoZn7 (c). 
 Từ phổ E X có thể nhận thấy rằng bên cạnh vạch của các nguyên tố Fe, Mn, 
O còn xuất hiện vạch đặc trưng của nguyên tố Zn ở các mẫu MnZn3, MnZn7, 
 oZn3 và oZn7. ường độ Zn tăng dần khi tăng nồng Zn2+ pha tạp ở cả hai hệ 
mẫu nghiên cứu. 
Bảng 4.7. Thành phần phần trăm theo trọng lượng các nguyên tố. 
Nguyên tố MnZn0 MnZn3 MnZn7 CoZn0 CoZn3 CoZn7 
 theo trọng lư ng (%) 
O 38,04 36,02 34,80 38,80 37,41 37,07 
Mn 17,28 15,72 6,71 - - - 
Co - - - 20,97 13,89 7,01 
Fe 40,68 41,85 41,28 40,23 40,40 39,93 
Zn - 6,41 17,22 - 8,31 16,00 
81 
Phép đo E X cho ta biết thông tin về thành phần cũng như phần trăm các 
nguyên tố trong mẫu. Sự khác biệt tương đối về thành phần phần trăm các nguyên 
tố (tính theo trọng lư ng) đư c khảo sát và chỉ ra ở bảng 4.7. Kết quả cho thấy phần 
trăm các nguyên tố Fe và O ở các mẫu nghiên cứu rất gần với nhau. ối với o và 
Mn có sự giảm đáng kể khi ta thay thế một phần bởi Zn2+. 
Hình 4.12. Ảnh SEM của mẫu Mn1-
xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7). 
 ể làm rõ hơn sự thay đổi kích thước của mẫu pha tạp Zn2+ với các nồng độ 
khác nhau chúng tôi tiến hành chụp ảnh FESEM của mẫu MnZn0, MnZn1, MnZn3, 
MnZn5 và MnZn7 (hình 4.12). Kết quả thu đư c cho thấy kích thước hạt giảm từ 45 
nm xuống 22 nm khi nồng độ x thay đổi từ 0,1 (MnZn1) đến 0,7 (MnZn7) khi tăng 
nồng độ Zn2+ (bảng 4.5). So với kích thước hạt trung bình của mẫu bột cùng thành 
82 
phần đư c tổng h p bằng phương pháp đồng kết tủa (40 nm) [4], kích thước hạt 
đư c tổng h p bằng phương pháp thủy nhiệt lớn hơn ( 50 nm). ởi vì, nhiệt độ 
trong phương pháp này cao hơn nên tạo ra các hạt có kích thước lớn hơn. 
Xu thế thay đổi kích thước hạt cũng tương tự đối với hệ mẫu Co1-xZnxFe2O4, 
khi tăng lư ng pha tạp từ 0,1 đến 0,7, kích thước giảm từ 20 nm xuống 10 nm đư c 
thể trên hình 4.13. 
4 3 Ảnh hưởng c a nồng độ pha tạp Zn2+ lên t nh ch t từ 
Hình 4.14 là đường từ trễ của mẫu Mn1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 
0,7) đư c ký hiệu lần lư t là MnZn0, MnZn1, MnZn3, MnZn5 và MnZn7 đo tại 
Hình 4.13. Ảnh FESEM của mẫu Co1-
xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7). 
83 
nhiệt độ phòng. Với mẫu MnZn0 chưa pha tạp, Ms cho giá trị lớn nhất đạt 66,7 
emu/g và giảm dần khi tăng nồng độ Zn2+. Mẫu MnZn7 có Ms thấp nhất 29,8 emu/g. 
 ường từ độ phụ thuộc vào nhiệt độ của các mẫu đo tại cường độ từ trường 100 Oe, 
theo chế độ làm lạnh có từ trường (Field Cooled - FC) đư c thể hiện trên hình 4.15. 
Ta nhận thấy rằng các mẫu thể hiện chuyển pha sắt từ - thuận từ sắc nét tại nhiệt độ 
TC khác nhau. Giá trị TC lần lư t của các mẫu MnZn0, MnZn1, MnZn3, MnZn5 và 
MnZn7 là 620 K, 560 K, 440 K, 350 K và 330 K (xem bảng 4.8). Sự giảm nhiệt độ 
TC khi nồng độ Zn
2+
 tăng lên trong cấu trúc tinh thể Mn1-xZnxFe2O4 thể hiện ở vật 
liệu khối đư c tổng h p bằng phương pháp gốm [43] và phù h p với các công bố 
trước đây [4, 21, 204]. 
Hình 4.14. Đường từ trễ của mẫu 
Mn1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 
0,7). Hình nhỏ bên trong là đường từ trễ 
ở từ trường thấp. 
Hình 4.15. Đường từ độ phụ thuộc 
nhiệt độ của mẫu Mn1-xZnxFe2O4 
(x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7) đo tại 100 Oe. 
 Sự suy giảm của Ms, Hc và TC khi nồng độ Zn
2+
 tăng đư c giải thích chủ yếu 
dựa trên sự cạnh tranh của 3 cơ chế: (i) tương tác trao đổi giữa 2 phân mạng ( ) và 
( ), (ii) tương tác trao đổi trong phân mạng và (iii) hiệu ứng spin nghiêng trên bề 
mặt các hạt nano (hiệu ứng Yafet-Kittel) [132, 184]. Khi các ion Zn2+ không từ tính 
đi vào trong tinh thể, chúng sẽ chiếm các vị trí tứ diện dẫn đến giảm tương tác -B, 
do đó khi tăng nồng độ Zn2+ đã làm giảm các thông số từ tính này [21]. Ngoài ra, 
còn do sự phân bố các ion kim loại (Mn2+, Zn2+ và Fe3+) ở hai vị trí tứ diện và bát 
-1 10
4
-5000 0 5000 1 10
4-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
MnZn0
MnZn1
MnZn3
MnZn5
MnZn7
M
 (
e
m
u
/g
)
H (Oe)
-80 -60 -40 -20 0
MnZn0
MnZn1
MnZn3
MnZn5
MnZn7
0
2
4
6
8
H (Oe)
M
 (
e
m
u
/g
)
0
2
4
6
8
10
12
14
100 200 300 400 500 600 700
MnZn0
MnZn1
MnZn3
MnZn5
MnZn7
M
 (
e
m
u
/g
)
T (K)
TC 
84 
diện, sự hình thành ngẫu nhiên các spin trên bề mặt hạt [135]. Tuy nhiên, trong các 
báo cáo gần đây, Ms có thể đạt đư c lớn nhất tại các nồng độ của x = 0,4 [90]; x = 
0,5 [161] hoặc x = 0,6 [200].Trong các trường h p này, sự thay đổi phân bố của các 
ion trong các phân mạng và và sự định hướng của các spin Zn2+ có thể xem là 
lý do chính liên quan đến sự thay đổi phức tạp của Ms trong hệ này. ể giải thích 
định lư ng vấn đề trên, Hou và cộng sự [90], cho rằng các ion Zn2+, Mn2+ và Fe3+ 
có thể đồng thời xuất hiện cả trong hai phân mạng nên tương tác trao đổi trong phân 
mạng đóng vai trò chính và hiện tư ng spin nghiêng (hiệu ứng Yafet-Kittel) chỉ 
xảy ra khi nồng độ Zn2+ tăng lên một giá trị nào đó, hệ quả là Ms đạt giá trị cực đại 
trong khoảng 0,4 x 0,6 và sau đó giảm khi nồng độ Zn tăng. Ảnh hưởng của 
phân bố tỷ lệ ion Zn/Mn trong hai phân mạng lên sự thay đổi Ms là phức tạp đòi hỏi 
các nghiên cứu sâu, điều này vư t quá phạm vi nghiên cứu của luận án song cũng 
mở ra một vấn đề thú vị cho các nghiên cứu tiếp theo. 
Bảng 4.8. Từ độ bão hòa Ms, lực kháng từ Hc và nhiệt độ Curie TC của mẫu 
Mn1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7). 
Mẫu Ms (emu/g) Hc (Oe) TC (K) 
MnZn0 66,7 64 620 
MnZn1 61,3 59 560 
MnZn3 49,1 56 440 
MnZn5 45,3 21 350 
MnZn7 29,8 12 330 
Hình 4.16 là đường từ trễ của mẫu Co1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 
0,7), quy luật biến đổi của Ms giống với mẫu Mn1-xZnxFe2O4. Ms giảm khi tăng nồng 
độ Zn2+, đạt giá trị lớn nhất 68,8 emu/g với x = 0,0 (nhỏ hơn từ độ của mẫu khối Ms 
= 80 emu/g [29]). iều này cũng phù h p với kết quả của nghiên cứu [72]. Sự suy 
giảm từ độ bão hòa của các hệ hạt nano Co1-xZnxFe2O4 có thể đư c giải thích bằng 
hiệu ứng Yafet-Kittel. Theo hiệu ứng này, lõi hạt có trật tự từ, vỏ có thể xem là 
85 
không có từ tính hoặc các spin nghiêng. Trong mô hình này, lõi hạt có trật tự từ, vỏ 
có thể xem là không có từ tính bởi các spin trên bề mặt lớp vỏ sắp xếp bất trật tự. 
Giả thiết là từ độ của lõi ở nhiệt độ 
phòng đạt bão hòa với chiều dày của lớp 
vỏ l có thể đư c tính theo công thức sau 
[158]: 
 * 
+ (4.4) 
 Trong đó, Ms là từ độ bão hòa tại 
T = 300 K và Ms( ) là từ độ bão hòa của 
mẫu khối (80 emu/g). hiều dày lớp vỏ l 
của một số mẫu tiêu biểu đư c tính toán 
là 0,47 nm (CoZn0) và 0,97 nm (CoZn7). 
Kết quả này rất gần với giá trị đã đư c 
đưa ra trong các nghiên cứu trước [41]. o đó, hiệu ứng Yafet-Kittel là phù h p để 
giải thích tính chất từ trong mẫu của chúng tôi. 
Bảng 4.9. Từ độ bão hòa Ms, lực kháng từ Hc, nhiệt độ Curie TC và nhiệt độ khóa TB 
của mẫu Co1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7). 
Ký hiệu mẫu Ms (emu/g) Hc (Oe) Tc (K) TB (K) 
CoZn0 68,8 991 - 550 
CoZn1 65,5 652 - 510 
CoZn3 61,6 160 - 400 
CoZn5 54,4 16 - 340 
CoZn7 40,2 2 380 210 
Ngoài ra, sự thay đổi tính chất từ của hệ hạt nano ferit o-Zn cũng phụ thuộc 
vào sự phân bố các cation trong hai phân mạng tứ diện và bát diện. Ion Zn2+ là ion 
không có từ tính (mômen từ bằng không) thường đư c phân bố ở các vị trí tứ diện. 
Hình 4.16. Đường từ trễ của mẫu 
 Co1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 
và 0,7). Hình nhỏ bên trong là đường 
từ trễ ở từ trường thấp. 
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
-1 10
4
-5000 0 5000 1 10
4
CoZn0
CoZn1
CoZn3
CoZn5
CoZn7
M
 (
e
m
u
/g
)
H (Oe)
0
20
40
-2000 -1500 -1000 -500 0
CoZn0
CoZn1
CoZn3
CoZn5
CoZn7
M
 (
e
m
u
/g
)
H (Oe)
86 
Trong khi đó, o2+ và Fe3+ là các ion có từ tính với mômen từ lần lư t là 3B 
và 5B, chiếm các vị trí bát diện ( o
2+) hoặc cả hai vị trí (Fe3+). Khi nồng độ Zn2+ 
thay cho Co
2+
 tăng dẫn đến làm giảm tương tác trao đổi ở vị trí tứ diện, dẫn đến từ 
độ của hạt giảm [205]. ên cạnh đó Ms và Hc cũng thay đổi theo quy luật tương tự. 
Hình 4.17. Đường từ độ phụ thuộc vào 
nhiệt độ của mẫu Co1-xZnxFe2O4 (x = 
0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7) đo theo chế độ 
FC và ZFC tại từ trường 100 Oe. 
Hình 4.18. Giá trị TB phụ thuộc vào 
nồng độ Zn2+ của mẫu Co1-xZnxFe2O4 
(x = 0,0; 0,1; 0,3; 0,5 và 0,7). 
 ường từ độ phụ thuộc vào nhiệt độ của mẫu Co1-xZnxFe2O4 (x = 0,0; 0,1; 
0,3; 0,5 và 0,7) đo theo chế độ F và ZF (Zero Field Cooled - ZFC) tại cường độ 
từ trường 100 Oe đư c chỉ ra trên hình 4.17. Từ hình này ta xác đư c hai giá trị TC 
và nhiệt độ lock hay còn gọi là nhiệt độ khóa TB (đỉnh của đường ZF ). ưới 
nhiệt độ TB các spin định hướng ngẫu nhiên bị ―khóa‖ lại ở các trạng thái giả bền. 
Trạng thái này dần dần đư c phá vỡ và gần như mất hoàn toàn khi nhiệt độ tăng đến 
một giá trị nhất định gọi là TB. ưới tác dụng của từ trường các spin đư c định 
hướng theo từ trường, do đó giá trị từ độ trong phép đo F cao hơn ZFC và ít thay 
đổi ở các nhiệt độ T < TB. 
Hình 4.18 biểu diễn sự thay đổi TB theo nồng độ Zn
2+
. Ta có thể thấy TB giảm 
khi x tăng. Sự biến đổi này có liên quan đến sự giảm năng lư ng dị hướng tinh thể 
khi thay thế Co2+ bởi Zn2+ [26]. Kết quả thu đư c cũng phù h p với công bố của tác 
0
2
4
6
8
10
12
200 300 400 500 600 700
FC ZFC
M
 (
e
m
u
/g
)
T (K)
CoZn0
CoZn1
CoZn3
CoZn5
CoZn7
T
B
200
250
300
350
400
450
500
550
600
0 0.2 0.4 0.6 0.8
T
B
T
B
 (
K
)
x
87 
giả [29]. ối với hệ hạt nano oZn7 tuy nhiệt độ TC còn khá cao (380 K) so với 
nhiệt độ mong muốn (315oC - 319o ), nhưng các thông số từ của mẫu là thích h p 
cho ứng dụng nhiệt từ trị. 
-80
-40
0
40
80
10 K
50 K
100 K
150 K
200 K
250 K
300 K
M
 (
e
m
u
/g
)
H (Oe)
-8
-4
0
4
8
10 K
50 K
100 K
150 K
200 K
250 K
300 K
M
 (
e
m
u
/g
)
H (Oe)
0 200 400-200-400
0 2 10
4
4 10
4
-2 10
4
-4 10
4
(a)
-4 10
4
-2 10
4
0 2 10
4
4 10
4
-80
-40
0
40
80
10 K
50 K
100 K
150 K
200 K
250 K
300 K 
 H (Oe)
M
 (
e
m
u
/g
)
-400 -200 0 200 400
-4
-2
0
2
4
 H (Oe)
M
 (
e
m
u
/g
)
(b)
-150
-100
-50
0
50
100
150
-4 10
4
-2 10
4
0 2 10
4
4 10
4
5 K
50 K
100 K
200 K
300 K
 H (Oe)
M
 (
e
m
u
/g
)
-40
-20
0
20
40
-1000-500 0 500 1000
5K
50K
100K
200K
300K
 H (Oe)
M
 (
e
m
u
/g
)
(c)
-150
-100
-50
0
50
100
150
-4 10
4
-2 10
4
0 2 10
4
4 10
4
5 K
50 K
100 K
200 K
300 K
 H (Oe)
M
 (
e
m
u
/g
)
-40
-20
0
20
40
-1000 -500 0 500 1000
M
 (
e
m
u
/g
)
H (Oe)
(d)
Hình 4.19. Đường từ trễ đo ở nhiệt độ khác nhau của mẫu MnZn5 (a), MnZn7 (b), 
CoZn5 (c) và CoZn7 (d). 
Như đã phân tích ở trên, khi pha tạp Zn2+ đã làm thay đổi các tham số từ như 
Hc, TC, TB của hai hệ vật liệu nghiên cứu. Sự thay đổi này, đáp ứng đư c yêu cầu 
trong nhiệt từ trị điều trị ung thư. ụ thể với 4 mẫu MnZn5, MnZn7, oZn5 và 
 oZn7 có giá trị Hc thấp phù h p với các thông số thiết bị nghiên cứu đốt nóng cảm 
ứng từ ở phòng thí nghiệm. Hơn nữa, nhiệt độ TC của một số mẫu này có giá trị thấp 
88 
hơn với các mẫu còn lại. Từ đó, các tính chất vật lý của 4 mẫu này đư c nghiên cứu 
kỹ hơn nhằm hiểu rõ hơn trạng thái từ của chúng. 
Như đã biết rằng Hc là một tham số quan trọng ả