Chế tạo và nghiên cứu các vật liệu có hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ (GMCE) dùng trong các thiết bị làm lạnh từ thế hệ mới

• C h ế tạo và nghiên cứu các loại vật liệu mới có hiệu ứng từ nhiệt lớn và có khả năng íũĩg dụng trong công nghệ làm lạnh từ.. Chẽ tạo được các vật liệu liên kim loại Đất hiêm-Kim loại

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

*1* ^ *T» 'T* *rI% *r* *T* *r* *T* *7* *1* V ^ị* •'7* ÍỊ* *J% íỊ» «1« «1» «it *1# *1# *!• «L> *1» *1« tia «i# «v?> %L» «L» fc?/ %Ị* «1##Ỵ> »Ị» rỊ» #Ị% *Ị^

: TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRỌNG ĐIÊM c ấ p đ ạ i h ọ c q u ố c g ia

2hê tạo và nghiên cứu các vật liệu

:ó hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ

GMCE) dùng trong các thiết bị

àm lanh từ thế hê mới

Mã số: QGTĐ - 00 - 01 Chủ trì: GS.TSKH Nguyễn Phú Thuỳ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

»1* *1* «1/ %L» <rỴ* rỴ% *1* %!**1 ^ *1* *1« %!# *1# \L» 0Ỵ% +J+ <rj* *1* ‘l ' •'4'» •'J* *J> ^ị**^

ĐỂ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRỌNG ĐlỂM c ấ p đ ạ i h ọ c q u ố c g ia

^hế tạo và nghiên cứu các vật liệu có hiệu ứng

ừ nhiệt khổng lổ (GMCE) dùng trong các thiết

Dị làm lạnh từ thê hệ mới ■ ■ ■

Mã số: QGTĐ - 00 - 01

Clủ TRỈ:

GS.TSKH Nguyễn Phú Thuỳ

l

PHẦN MOT táo CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÓI NGHIÊN cứa KHOA HỌC

TRỌNG ĐIỂM CẤP Đ0I HỌC QUỐC Gift

(BÁO CÁO TÓM TẮT) TÊN ĐỂ TÀI

Chủ trì đề tài: Nguyễn Phú Thuỳ

Tiến sĩ K hoa học ngành Vật lý điện từ, Giáo sư, Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý Trường Đ H K H Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà-nội Tel/Fax: 8584438; e-mail: thuy@ itim s.edu.vn Thư ký đề tài: Nguyễn T hế Hiện, Tiến sĩ Vật lý và Kỹ thuật nhiệt độ thấp

Chủ trì các đề tài nhánh:

2GTĐ-00-01-01: PGS.TS Nguyễn Hữu Đức, Bộ môn VLNĐT, Khoa Vật lý, ĐHKHTN

-Q<rĐ-00-01-07: GS.TSKH Nguyễn Hoàng Lương, Trung tâm KHVL, Khoa Vật lý ĐHKHTN

5 ANH S Á C H N H Ữ N G N G Ư Ờ I T H Ự C H I Ệ N C H ÍN H

a Toàn thể cán bộ của Bộ m ôn Vật lý Nhiệt độ thấp bao gồm:

Các nhân viên kỹ thuật của Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp và các cán hộ làm việc theo hợp đổníỉ nơắn hạn tại Bộ môn.

' PGS.TS Bạch Thành Cône và một số cán bộ khác của Bộ môn Vật lý Chất răn, Khoa Vật lý.

GS.TSKH Nguyễn Hoàng Lương và một số cán bộ khác của Trung tâm Khoa học Vật liệu, Khoa Vật lý.

TS Trần Q uang Vinh và một số cán bộ của Khoa Công nghệ, ĐHQG Hà-nội ThS Ngô Văn Nông và một số cán bộ của Trung tâm ITIMS.

PGS Nguyễn Hạnh và một số cán bộ của Trường Đại học Bách khoa Hà-nội.

Hiệu ứng từ nhiệt và íũĩg dụng của nó tronẹ cônẹ n^hệ làm lạnh từ là một lĩnh vực đang được quan tám mạnh m ẽ vì những khả năng áp dụnạ thực tiễn với tầm quan trọng đáng k ể trong bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng Việc triển khai thực hiện đẻ tài tạo điểu kiện cho các nhà khoa học tiếp cận nhữnạ vấn đê nghiên cứu cố tính thời sự và hiện đại của giới khoa học quốc tế, đem lại những hiểu biết tạo cơ sở và nên tảng khoa học và công nqlĩệ cho khả năn ạ ứng dụng trong tươỉig lai Nó cũng tạo điều kiện tăng cường nâng lực n Ạ iê n ahi cho các cơ sở tham gia Đồng thời, việc thực hiện đề tài cũng ẹóp phần quan trọn % vào việc đào tạo sinh viển đại học và sau đại học vê nghiên cứu khoa học.

Đ ề tài có những nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu chủ yếu sau:

3

■ C h ế tạo dược các vật liệu có hiệu ứng từ nhiệt đã nghiên cứu dại chất

lượng quốc tế.

• C h ế tạo và nghiên cứu các loại vật liệu mới có hiệu ứng từ nhiệt lớn và

có khả năng íũĩg dụng trong công nghệ làm lạnh từ.

■ Nghiên CÍỈU các tính chất vật lý của vật liệu nhầm tìm hiểu cơ c h ế và

bản chất của hiệu ứng từ nhiệt không lồ.

■ C h ế tạo một mô hình nhỏ minh hoạ hiệu ứng từ nhiệt đê phục vụ công

tác đào tạo và tìm hiểu công nghệ làm lạnh từ.

và Na; B = M n, Cu và Co, íronq đó có cả các vật liệu Ldj J A n O ị thiểu La, bầììỌ, phươnẹ pháp phản ứnq pha rắn thông thường và phương pháp sol-Ịịeỉ Các vật liệu c h ế tạo được có chất lượng và độ đồng nhất cao vé pha cấu trúc Các vật liệu này đều cỏ hiệu ứng từ nhiệt lớn và khổng lồ cỏ th ể đáp ứng được các nhu cầu về ứng dụnạ tronạ kỹ thuật làm lạnh từ Đ ã phát hiện, nghiên cứu

và đánh ọ lá nhiêu tính chất từ mới rất lý thú trong các vật liệu này Cúc kết quả đạt được ở trình độ quốc tế.

- Đ ã thu thập và nạhiên cứu một khối lượng thông tin vê tình trạng nghiên cứu

và phát triển của kỹ thuật làm lạnh từ hiện tại Đ ã thiết kế, chẽ tạo và chạy thử nqhiệm một mô hình nhỏ minh hoạ hiệu ứng làm lạnh từ, có thẻ dùng đê ạiáng dạy.

- Đ ã đón (Ị iịóp thiết thực vào việc nâng cao năng lực nghiên cứu, khả năng m ở rộng hợp tác khoa học ở bình diện quốc t ế của các đơn vị tham gia đê tài Đỡ thu hút và đào tạo một sô' lượng lớn sinh viên và học viên cao h ọc, tạo điêu kiện đ ể họ tham ạia nẹhiên cứu khoa học trong khuôn kh ổ đê tài.

- Các kết quả cụ th ể về khoa học được thống kê như sau (xem chi tiết ở phụ lục

II và IV):

• Đ ã công bô' 42 côn ĨỊ trình khoa học trong đó 16 bài báo công bô tại các H ội nghị và Hội thảo khoa học quốc tế, được đãng trên các tạp chí khoa học quốc t ế có uy tín.

4

• Đ ã có /5 kho á luận C ừ nhàn Vật /v, 2 luận văn Thạc sì Khoa học

vạt liệu dược hoàn thành.

• Có 01 nghiên cứu siììh thực hiện chươniị trình nạhién cứu cĩùo tạo

trong nội dung khoa học của dê tài được nhận tiếp tục nghiên cứu nội dung dó tại Viện JAIST của Nhật-bủn.

8TÌNH HÌNH s ử DỤNG KINH PHÍ ĐỂ TÀI

Tỏng kinh phí dược dầu tư: 300 triệu đồng, chia làm hai năm

Vê tình hình cụ thè sử dụng kinh phí đê tài xin xem phụ lục ///.

FINAL REPORT OF RESEARCH PROJECT

DRATION OF RESEARCH P R O JE C T : Two years

NME AND ADDRESS OF PR O JEC T LEA D ER:

Prof Dr Nguyen Phu Thuy Cryogenic Laboratory, Faculty of Physics College of Natural Science, Hanoi National University Tel/Fax: 00-84-4-8584438

L ADER OF SUBPROJECTS:

PJRTICIPANTS OF THE PROJECT:

6

■ Dr Hoang Ngoc Thanh Cryoeenic Laboratory

* Other technical assistants, MSc students and young graduates working at the Cryogenic Laboratory on the temporal contract basis.

■ Prof Dr Bach Thanh Cong and other scientific staffs of the Department of Solid State Physics.

* Prof Dr Nguyen Hoang Luong and other scientific staffs of the Center for Materials Science.

■ Dr Tran Quang Vinh and other scientific and technical staffs of the Faculty of Technology, VNU.

■ MSc Ngo Van Nong and some other scientific staffs and MSc students of the International Training Institute for Material Science (ITIMS), Hanoi.

■ Prof Nguyen Hanh and some scientific collaborators from the Hanoi University

of Technology.

Alls AND CONTENTS OF THE PROJECT

The Magneto-Caloric Effect (MCE) and its application in magnetic refrigeration tecnology is a topics of central focus of current scientific and technological interests due to itsmportanct impacts on the world policies on energy saving and environment protection Th; will be the same for our scientific community in the present process of industrialisation

an modernisation of the country The approval and implementation of this research project pfi'ides our scientists the chance to approach the current and modern research of the intmational scientific community It will bring by new knowledee to establish scientific fuiiaments and basis for future applications This also gives possibilities to strengthen the resarch capability of scientific groups and personals At the same time, the topics of re?arch provide important resources for the training of students at all levels of the Faculty

o f’hysics and other educational institutions in Vietnam National University, Hanoi and otl’r research institutions around it.

The aims and goals of the research project are the folowings:

■ To fabricate known materials with MCE with quality internationally compatible.

■ To investigate and to fabricate new materials with significant MCE with capable application in the magnetic refrigeration technology.

■ To investigate the physical properties of the materials fabricated in order to

understand the mechanism and the fundamentals of the MCE.

■ To fabricate a small devise to demonstrate the MCE, which can be used for

educational purposes and to understand the basis of magnetic cooling technique.

7

SUMMARY OF ACHIEVEMENTS OF THE PROJECT

■ High quality materials at international standard of different intermetallic compounds have been fabricated by standard arc-melting technique, such as: the intermetallic compounds of RsiGei-jfSi^ with all R (rare-earth) elements, RCo2 and related compounds, (La,Nd)(Fei,vSi.v)i3 and NiMnGa Materials of perovskite compounds with different compositions of the type: La1.jA.vBO3 with A = Nd, Pr,

Ca, Sr, Pb, Na and Ag, B = Mn, Co and Cu, among them also materials of deficient

La in La],tMnƠ3 have been fabricated by both the conventional solid state reaction and the sol-gel method The materials as fabricated show high quality in compositional distribution and structure All materials show moderate, significant

to giant values of MCE at various ordering temperatures, which parameters make them suitable candidates for the application as magnetic refrigerants We have discovered, investigated and evaluated many new and interesting properties in several of these materials The results obtained so far have been accepted for publication in internationally competent conferences and journals.

■ A large amount of information have been collected and studied on the current status of research and development of the magnetic refrigeration techniquue A simple device to demonstrate the MCE of Gd has been fabricated and tested for teaching purposes.

■ The project has made useful contributions to the strengthening of the research capability and widening the opportunities for the international cooperation of the scientist groups participating the project The project has attracted a large number

of Bachelor and MSc students for research activities, which significantly improve their education and training in scientific research.

■ The project has made 42 contributions to scientific workshops, symposia and conferences, among them 16 have been published in competent International Scientific Journals 15 Bachelor's and 2 MSc graduation theses have been successfully completed One PhD student has started her research work the topic of which was chosen within the scope of the project.

0 <v < 0.5) [b] đã khơi dậy một sự quan tâm và phấn khích còn rộng lớn hơn nữa đối vớiiiệu ứng từ nhiệt và kỹ thuật làm lạnh từ của giới khoa học và công nshệ quốc tế Cá'nghiên cứu thời sự nhất đang tập trung vào việc tìm kiếm nhữníỊ vật liệu mới có hiệ ứng từ nhiệt lớn ở vùng nhiệt độ cao để dùno làm môi chất lạnh tronơ kv thuật làn lạnh từ, cũng như chế tạo các thiết bị thử nghiệm kỹ thuật làm lạnh từ nhầm phát trié kỹ thuật làm lạnh từ như là một trong nhừne phương pháp làm lạnh có hiệu suất cacnhât trong vùng nhiệt độ phòng hoặc thậm chí cao hơn, vì tác độnơ quan trọng củ;nó trong việc tiết kiệm nãng lượng cũng như trong việc bảo vệ môi trường sinh thát rên trái đất [c].

ở Việt-nam, sau khi đãng ký đề tài này lần thứ nhất vào năm 1999, Bộ môn Vật

lý niệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hàiội trong sự hợp tác chặt chẽ với Trung tâm Quốc tế Đào tạo về Khoa học Vật liệu (ITMS) đã triển khai những công trình nghiên cứu đầu tiên, chế tạo thành công vật liệiGd5(SivGeI_,)4 với hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ Các nghiên cứu này cũng đã chỉ ra rằn những điều kiện và phương pháp thực nghiệm hiện có trong nước (Từ kế mẫu rur.-VSM và Từ kê từ trường xung-PFM , v.v.) hoàn toàn cho phép có thể nghiên cứu din lượng với một độ chính xác đáng kể hiệu ứng từ nhiệt trong nhiều vật liệu khác nha cũng như khả năng ứng dụng của chúng Cho đến nay, theo hiểu biết của chúng tôi hì ở nước ta vẫn chưa có một công trình nghiên cứu khoa học, công nghệ và kỹ thut nào đề cập tới kỹ thuật làm lạnh từ.

Đề tài nghiên cứu trọng điểm do Đại học Quốc gia Hà-nội tài trợ với mã số QCTĐ-00-01 đã được phê duyệt cho phép triển khai thực hiện tại Bộ môn Vật lý Nh:t độ thấp với những mục tiêu sau đây:

9

Chẽ tạo được các vật liệu liên kim loại Đất hiêm-Kim loại chuyên tiêp (R-T) có hiệu ứns từ nhiệt khổng lồ (GMCE) m à thế giới đang quan tâm đạt được các phẩm chất ở trình độ quốc tế bằng các phương pháp khác nhau.

Nghiên cứu ảnh hưởng của các quá trình pha tạp vật liệu đến hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ để tìm ra khả năng nâng cao nhiệt độ chuyển pha, khả năng sử dụng các nguyên vật liệu rẻ tiền, khả năng áp dụng những công nghệ đơn giản, ít tốn kém nhằm thiết lập điều kiện thực tiễn cho việc ứng dụng các loại vật liệu này Nghiên cứu cơ chế vật lý của hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ trong các vật liệu chế tạo được tiến tới khả năng phát triển những vật liệu mới có hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ với nhiều khả năng ứng dụnơ.

N shiên cứu các khả năng ứng dụng các vật liệu này trong kv thuật nhiệt độ thấp trong điều kiện Việt Nam, cụ thể £ồm các hoạt động như sau:

■ Đề xuất một phương án thiết kế cho một thiết bị làm lạnh từ cỡ nhỏ.

■ Xây dựno một mô hình thiết bị nhỏ minh hoạ hiệu ứng từ nhiệt phục vụ mục đích siảng dạy và đào tạo.

Hiệu ứng từ nhiệt (dịch từ tiếng Anh: Magneto-Caloric Effect - MCE) tức là hiện tưọg một vật liệu từ nóng lên hay lạnh đi khi có sự thay đổi của từ trường ngoài đã đưe W arburg phát hiện ra cách đây hơn 120 năm Trong quá trình từ hoá đoạn nhiệt,

sự uy giảm entropy từ của hệ spin trong quá trình định hướng theo từ trường ngoài đư<: cân bằng b.ởi sự gia tăng entropy của mạng tinh thể và do đó làm cho nhiệt độ củ;vật liệu tăng lên Trong quá trình khử từ đoạn nhiệt, tức là quá trình đảo ngược củ; quá trình trên, sự gia tăng entropy của hệ spin nhằm thiết lập lại trạng thái ban đầiđược thoả mãn bởi sự suy giảm entropy của mạng tinh thể và do đó làm cho nhiệt

độ ủa vật liệu giảm xuống Debye (1926) and Giauque (1927) đã độc lập đề xuất khả nãg ứng dụno hiệu ứng này trong một kỹ thuật mà người ta gọi là khử từ đoạn nhiệt đểàm lạnh Kỹ thuật khử từ đoạn nhiệt trong gần ba phần tư thế kỷ qua đã đưa con ngời tiến gần sát điểm không tuyệt đối và qua đó đã góp phần mang lại những thành tựivĩ đại trong sự phát triển của vật lý học hiện đại Những thí nghiệm khử từ đoạn nh:t đầu tiên được thực hiện thành công trong những năm 1935 dùng các muối thuận

từ uất phát từ nhiệt độ ban đầu khoảng 1 K đã dễ dàng đạt được nhiệt độ 3-5 mK Sử dụg các hạt nhân đồng (thuận từ) xuất phát từ nhiệt độ ban đầu cỡ vài mK và từ trưng khoảng 10 T, kỹ thuật này vào những năm 1960 và 1970 đã đạt đến nhiệt độ tứcthời vào khoảng 10'6 K Gần đây, sử dụng nhiệt độ ban đầu vào khoảng 1 mK và từrườnR khoảng 20 T bầng một nam châm siêu dẫn, các nhà khoa học Mỹ đã đạt

10

nhiệ t độ thấp kỷ lục cơ 10 9 K

N hân loại cũn? đã không ngừng tìm cách ứng dụng hiệu ứng từ nhiệt trong cả các thiết bị làm lạnh hoạt động liên tục và vì vậy ngành kỹ thuật làm lạnh từ đã thực sự hình thành M ột trong những m áy làm lạnh từ hoạt động liên tục đầu tiên đã được

H eer và các cộng sự thiết kế và đưa vào thử nghiệm trong những năm 1930 Máy này làm việc trong khoảng từ 0.2 đến 1 K trong một từ trường 0.7 T sử dụng muối thuận từ iron am m onium alum làm tác nhân lạnh M áy hoạt động với tần số 1/120 Hz và đã có thể làm lạnh với công suất 12.3 (mJ/s) từ nguồn nhiệt ở 0.2 K Từ những năm 1950 một vài thiết bị làm lạnh từ hoạt độne theo chế độ làm lạnh liên tục ở các nhiệt độ khác nhau trong khoảng từ ~1 K đến -3 0 K đã được chế tạo và thử nghiệm nhưng hầu hết đều không có hiệu quả và không thể hoạt động ổn định quá vài ngày Các nghiên cứu trong ơiải nhiệt độ rộng hơn (từ 4.2 K đến nhiệt độ phòng và thậm chí cao hơn) đã dược khích lệ m ạnh mẽ chỉ từ khi Brown ở Mỹ vào năm 1976 [d] thành công trong việc chế tạo một m ô hình máy làm lạnh từ thực thụ, sử dụng chu trình tái sinh nhiệt Ericsson Máy này được cấu tạo từ một cột thẳns đứng chứa chất lỏng tái sinh nhiệt (durm tích 0,4 d m 3) dùng một hỗn hợp gồm 80 % nước và 20 % cồn Được sứ dụng làm tác nhân làm lạnh là một bộ các tấm kim loại Gadolinium (Gd, khối lượng lổng cộng: 1 mol = 150 gram) dát m ỏng (với độ dày khoảng lmm) Một nam châm điện (làm lạnh bằng nước) với cường độ từ trường tới 7 T được dùng để nạp và khử từ Nếu như lúc đẩu chất lỏno tái sinh nhiệt ở nhiệt độ phòng thì sau 50 chu kỳ nạp và khử từ,

Nhữne; năm cuối thập kỷ 1970 và đầu 1980, Steyert và các cộng sự đã để xuất những thiết kế mới cho một máy làm lạnh từ hoạt động theo chu trình Stirling với chế

độ tái sinh nhiệt Tronơ thiết k ế này, vật liệu từ vừa là tác nhân lạnh vừa làm nhiệm vụ trao đổi tái sinh nhiệt được thiết kế dưới dạng một bánh xe, quay theo một tần số nhất định qua khe từ của m ột nam châm Một thiết bị hoạt động theo cơ chế này được gọi

là một thiết bị làm lạnh từ tích cực Thiết bị có thể hoạt động hai chiều như là một máy bơm nhiệt từ hoặc m ột m áy lạnh từ [e] Các thiết kế này đã được tính toán một cách chi tiết Tuy nhiên, vẫn chưa có một thiết bị nào được chế tạo theo thiết kế này hoạt động một cách bển vững và có hiệu quả đáng kể.

Thành công có tính chất đột phá trong kỹ thuật làm lạnh từ là do các nhà khoa học

và công nghệ Hoa kỳ đạt được nào năm 1996 [a] Vào thời điểm đó, sau rất nhiều cố

trong việc sáng tạo một thiết bị làm lạnh từ tích cực Thiết bị này sử dụng hai khối với 1,5 kg kim loại Gd mỗi khối Vật liệu Gd được gia công thành những hạt hình cầu ép lại thành khối dùng làm tác nhân lạnh và một nam châm siêu dẫn với từ trường cực

11

đại :T Nước có pha thêm dun? dịch chống đông được dùng làm chất truyền tải nhiệt Thit bị hoạt độne ở tần sô' 0.17 Hz ở vùng nhiệt độ phòng với hiệu nhiệt độ thay đổi

bị ny đạt được hiệu suất tới 60% hiệu suất của chu trình Carnot Điều đặc biệt quan trọn là thiết bị này đã hoạt độne liên tục và ổn định trong mấy năm vừa qua kể từ khi đưa'ào chạy thử nghiệm và trình diễn năm 1996 Không dừng ở chỗ đó, tháng 11 nãrr2001, nhóm các nhà khoa học và công nghệ nói trên đã đưa ra một mẫu thiêt bị mớiioạt động theo cơ chế bánh xe tái sinh nhiệt bằng kim loại Gd quay tròn qua khe

từ ca một nam châm vĩnh cửu loại N d2F el4B Thành công mới này đã chứng minh một:ách đầy ấn tượne rằna, kỹ thuật làm lạnh từ là một công nghệ có khả năng phát triểimạnh hoàn toàn có thể cạnh tranh và có triển vọng thay thế được công nghệ làm lạnhruyền thôns sử dụng; các chu trình nén khí và bay hơi chất lỏng.

,àm lạnh từ không sử dụnơ làm môi chất lạnh các hoá chất độc hại hay các chất

có tc dụng huỷ diệt tầng ozone Một sự khác biệt then chốt khác so với các thiết bị làmạnh theo chu trình nén khí, ngưng tụ và bay hơi các môi chât lạnh truyén thống

là ỏ:hỗ các thiết bị làm lạnh từ có thể tránh được lượng nhiệt hao phí trong chu trình làm ạnh Hiệu suất làm lạnh trong; kỹ thuật làm lạnh từ cho tháy là có thể đạt đên

609 của giới hạn lý thuyết trong khi đó thiết bị làm lạnh theo chu trình nén khí tốt nhâhiện nay như chu trình Stirling cũng chỉ đạt khoảng 40 % Vì thê, công nghệ làm lạnltừ rất có lợi đôi với công cuộc bảo vệ môi trường và tiêt kiệm năng lượng toàn cầu Với các loại vật liệu từ khác nhau có thể chế tạo được hàng loạt các thiẽt bị làm lạnltừ hoạt độnẹ trong giải nhiệt độ từ khoảng nhiệt độ Hê-li lỏng lên đên trên nhiệt

độ nòng Với hiệu suất nâng lượng cao, kỹ thuật này có thể được áp dụng cho công ngb sản xuất hy-đrô lỏng và qua đó sẽ đóng góp mạnh mẽ vào giải quyết triệt đê’ nhu cầu/ề nhiên liệu của loài người Hơn thế nữa, một ưu việt đặc biệt khác so với công ngb nén khí là máy làm lạnh từ có thể dễ dàng thu nhỏ kích thước để có công suất thấ, phù hợp cho những mục đích ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn để làm lạnh các máy tínlxách tav (Labtop) sử dụng linh kiện siêu dẫn là những thiết bị đang hy vọng có thể hế tạo và đưa vào sử dụng được.

lư những năm 1960, người ta đã biết rằng Gd và một số kim loại và hợp kim đất hiẽi khác có m om ent từ rất lớn, có nhiệt độ chuyển pha sắt từ và hiệu ứng từ nhiệt cacở vùng gần nhiệt độ phòng Gd là vật liệu được xem là duy nhất có thể đáp ứng đưc các yêu cầu của kỹ thuật làm lạnh từ Người ta đã luôn luôn coi vật liệu này là vậtiệu từ chủ yếu để phát triển kỹ thuật làm lạnh từ Tuy nhiên, các vật liệu này thưng là rất đắt nên chi phí cho thiết bị làm lạnh từ trở nên rất đáng kể Phát minh

Eflct - GMCE) trong hợp chất liên kim loại G d5(SijfG e 1._t)4 (với 0 < A' < 0.5) [b] vì thế

12

íã khiơi dậy một sự quan tâm và phấn khích đặc biệt rộng lớn đối với hiệu ứng từ nhiệt

và kỹ thuật làm lạnh từ Một loạt những vật liệu mới với hiệu ứng từ nhiệt được tông hợp v à nghiên cứu Lĩnh vực nghiên cứu này đang diễn ra rất sôi nổi ở Trung-quốc, Chau Âu và Hoa Kỳ Người ta đang hy vọng trong m ột thời gian không xa sẽ có một thế hệ mới các thiết bị làm lạnh từ ra đời và được sử dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật ' trong các công nghệ cao cấp, trong công nghiệp cũng như trong đời sống thườn2 nsày của con người [c] Tuy nhiên, để bảo đảm khả năng ứng dụng rộng, các vật li ẹu cần có độ biến thiên entropy từ lớn ở một nhiệt độ chuyển pha cao dưới tác dụne của một từ trường không quá lớn (không quá m ột vài tesla).

3 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứ u

Các hoạt động nghiên cứu chủ yếu được tiến hành tại Bộ m ôn Vật lý Nhiệt độ thấp Hồnr Tạo các mẫu hợp chất liên Kim loại Đất hiêm - Kim loại Chuyển tiêp trên

lò hò quang; Tạo các mẫu gốm perovskite bàng các thiết bị công nghệ luyện kim bột tại Bộ môn này và các cở sở hợp tác khác và Tạo các mẫu bằng phương pháp sol-gel tại các cơ sở nghiên cứu khác Các khao sát về cấu trúc tinh thể, kết cấu hạt của vật liệu chế tạo được, khảo sát các tính chất từ và từ nhiệt cũng như các tính chất vật lý khác phần lớn được thực hiện tại các cơ sở tham gia thực hiện đề tài và một sô cơ sơ

khác ở trong nước Một số tính chất vật lý của vật liệu được khảo sát tại một số cơ sớ

nghiên cứu ở nước ngoài trong khuôn khổ hợp tác khoa học.

Nội dung của đề tài được hoạch định rõ ràng theo một số hướng nghiên cứu cu thể để bố trí các đề tài nhánh theo nhóm nghiên cứu như sau:

L Nhóm các đề tài nghiên cứu hiẻu ứns từ nhiêt trong vát liêu liên kim loan

4 Nhóm các đề tài nghiên cứu vê lý thuyết: Đề tài nhánh QGTĐ-00-01-06.

Phươnơ pháp chủ yếu được áp dụng là phân chia kinh phí một cách phù hợp với nội dung nghiên cứu theo đề xuất của các chủ trì đề tài nhánh và giao khoán cho họ sử dụng và tự hạch toán dưới hình thức hợp đồng nghiên cứu khoa học giữa chủ trì đề tài (chính) và các chủ trì các đề tài nhánh Các hội thảo và seminar khoa học được tô chức đều đặn trong nhóm đề tài để giới thiệu và thảo luận các kêt qua đạt được cung như để bàn bạc, hoạch định các phương hướng và biện pháp điều chỉnh hay thực hiện

13

tiếp tu c.ro n g từng giai đoạn Qua đó, các hoạt động nghiên cứu luôn luôn được kiểm tra đôn lốc và giam sát một cách có hiệu quả Các kết quả nghiên cứu đặc sác được

ưu t i ê n : ô n a bố trên các Hội nghị khoa học và các tạp chí chuyên ngành trong và ngoài n'ớc.

24

4.1 :ÁC KẾT QUẢ NGHIÊN cứ u VỂ VẬT LIỆU

Trn° côn° trình đầu tiên thực hiện sau khi đãng ký đề tài lần thứ nhất [f], nhóm

nghiêr cứu đã chẽ tao thành công hơp chát liên kim loai G d g ỊS ỊG ẹ ^

(0<r í 0.5) Đ ã xác đin h hiẽu ứng từ nhiẽt k h ổ n g lổ_(Giant Magneto-Caloric Effect

tới AS = 60 J/kg*K ở AH = 5 T và Tc = 140 K và A5M = 35 J/kg-K ở AH = 5 T và

nghiêicứu tiếp theo công trình nói trên cũng đã được tập trung thực hiện trong khuôn khổ cu đề tài nhằm chỉ ra rằng với những điều kiện thực nghiệm hiện có tại Việt nam (Từ k mẫu rung-VSM, Từ kế từ trường xung-PFM và một số thiết bị thực nghiệm

khác) ìoàn toàn cỏ thể nghiên cứu đinh lương và xác đinh đựơc hiẽu ứnạ từ nhiệt

các kt quả và số liệu thực nghiệm của các nhóm đề tài công bố được cộng đông nghiê cưu quốc tế công nhận trong các công trình công bố tại các hội nghị và tạp chí khoa ọc quốc tế.

lên hướng nghiên cứu về các hợp chất Hên kim loai đất hỉêm - kim lọaị

rhnvn tiếp, trong thời gian thực hiện đề tài nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công các hp chất R 5(SitG e l.v)4 với hầu hết kim loại đất hiếm (R) thay thế cho Gd Các hợp kim uy có cùng cấu trúc tinh thể VỚI G d5(Si,Ge,.,)4 nhưng cho thấy hàng loạt những tính oất từ mới rất lý thú và đáng được nghiên cứu tiếp m ột cách sâu sắc hơn Trong

số CC hợp chất này, chúng tôi đã xác định được hiệu ứng từ nhiệt đáng kể (vào

khoảg 6 J/kg-K ở AH = 5 T và 1 1 0 K ) trong N d 5(Si2G e2) Hợp chất T b 5(SiA.Ge1.t)4 cũng:ho hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ (khoảng 35 J/kg-K ở ầ H = 5 T cho mẫu * = 0,6)

ở nhít độ khoảng 160 K Các kết quả nàv là những phát hién mới, lạn đầu tiên

tricỉdẫn các công trình riêng trong phần này là thuộc vé kết quả thực hiện đê tài, tríddẫn theo danh mục các cóng trình đ ã xuất bản trong khuôn khô của đê tài - xem

14

ai

m

D

H uc //) Trong hệ hợp chất T b5(SiAG e,.v)4, các nghiên cứu về cấu trúc trong sự hợp

t Oiốc tê với các nhà khoa học ở Trường Đại học Tổng hợp Kỹ thuật Dresden (-UB Đ ức) đã cho thấy sư liên hê chặt chẽ giữa độ lớn của hiệu ứng từ nhiêt với

C1Xm pha cấu trúc và các thông số mạng tinh thể tại nhiệt độ chuyên pha săt

nn» mót sò hỏi nphi và tạp chí khoa hoc quốc tẽ cỏ uy tín

[4,7,13-15,17,21,421-■Dã nghiên cứu một nhóm vát liêu ouan trong khác là R_Cọ2 (R là các đất hiếm)

i ihiệt độ chuyên pha T c từ 30 K đến 300 K và hiệu ứng từ nhiệt cao tới cỡ Jke-K ở AH = 5 T Đ ã chỉ ra rằng trong các vật liệu này, hiệu ứng từ nhiệt đạt giá cio n h ất vào khoảng 36 J/kg-K ở nhiệt độ T c = 32 K trong ErCo2 và giảm tới cỡ 5- le-K ở T c = 400 K trong GdCo2 Tính chất của quá trình chuyển pha từ chuyển từ

J Í sang loai 2 theo thứ tự từ Er đến Tb ở ầ H = 3 T Việc pha tạp các kim loại đất

ến v ớ f m om ent từ khác nhau cho các nguyên tố đất hiếm chủ đã cho thấy có thể Ităno hiệu ứng từ nhiệt, trong khi đó pha tạp các kim loại chuyển tiếp như Si cho

àm tăng; đáng kể nhiệt độ chuyển pha T c [1,2,26,35].

Trong khuôn khổ của đề tài, các nghiên cứu về hiệu ứng từ nhiệt tro n g các họỊB

rf| chắt liên k im loai L a(F e.S i),v Các vật liệu này có các chuyên pha cấu trúc và

ácchuyển pha từ giả bền kết hợp với một hiệu ứng từ nhiệt khổng lồ Các nghiên cứu Qrg cho thấy, nếu thay thế một phần các i-ôn La bằng các i-ôn Nd, vật liệu cung cho iệi ứng từ nhiệt khổng lồ Hơn thế nữa, vật liệu (La,Nd)(Fe,Si)„ còn có một ưu điêm

ặc biệt"'ở chỗ nó là hợp chất chứa các kim loại đất hiếm La và Nd giá rẻ mà lại chù sử lụig ở hàm lượng rất thấp, trong khi đó thành phần chủ yếu là sắt và silíc lại là những ậiliệu thông dụng và giá rẻ hơn rất nhiều.

Các vát liêu perovskite chứa đát hiếm và kim loai chuyển tiếp vởi các đại

> 10 » n h ư L a^ r a M n O i và L a ,.JSrrC oO , là những vật liệu đầy tiềm năng ứng dụng rci° kỹ thuật làm lạnh từ vì giá rẻ và dê chế tạo Nhóm các vật liệu này đã được isùên cứu chế tạo với các phương pháp công nghệ khác nhau như phản ứng pha răn vasol-ơel Hiệu ứng từ nhiệt trong vật liệu này cũng có độ lớn đáng kể (khoảng

11 J/kg-K và 6 J/kg-K ở A H = 5 T) ở nhiệt độ Curie trong khoảng từ 240 K đến 280 K

G c hợp chất L a 1.,Srt >N a vC o 0 3, L a ,,A g ,M n 0 3, L a , , M n 0 3 và một loạt các hợp chất klác trong nhóm các hợp chất perovskite tương tự như: L a 1 vP b vM n 0 3, (L aPrSr)M n03, (Ii,G d,N d)(Sr,A g)M n0 3 và La0,845Sr0,155M n 1.,A.vO3 (với A=Cu,Co) cũng đã được mhiên cứu Các kết quả cho thấy có thể đạt hiệu ứng từ nhiệt khác cao ở nhiệt độ cluyển pha gần hoặc trên nhiệt độ phòng [3,5,8-11,16,18-20,24,25,29-

3 33 34 36 37 39 40] Đặc biệt, đã chế tạo được vật liệu L a l.rA g (.MnO?, mà với nông

đAg thích hợp trong khoảng gần 0,20 vật liệu này cho hiệu ứng từ nhiệt tớ

2)-3 10 J ^kơ'K ở AH = 1.5 T tại nhiệt độ chuyển pha cao tới 310-315 K [3] Các vật

lí per OVSkite này ngoài hiệu ứng từ nhiệt khá lớn ở nhiệt độ chuyển pha gần hoặc

tt nh lệt độ phòng (300-330 K) còn cho thấy những hiệu ứng vật lý lý thú khác rát

đg q u an tâm như hiệu ứng từ trở khổng lồ hay hiện tượng trật tự hoá của hạt tải Các niên cứu triển khai trong khuôn khổ của đề tài trên các vật liêu loại này thậm chí đa

r rộng sư quan tâm của các nhóm khoa học tới cả các hiệu ứng điện nhiệt và nhiệt

cn D'0 đó trong khuôn khổ của đề tài, một số nghiên cứu lý thuyêt về cấu trúc điện t:ủa các vật liệu này cũng đã được tiến hành [8,11,25].

V iệc triển khai thực hiện đề tài QGTĐ - 00 - 01 trong hai năm vừa qua thực sự đã kri d âv m ốt không khí nghiên cứu vât liêu rấ t tích cưc và sỏi nổi tại các cơ sơ niên cứu vật lý chất rắn và khoa học vật liệu của Đại học Quốc gia và nhiều cơ sớ 'íc Đ ề tài đã th u h ú t m ố t số lương đỏng đảo các nhà khoa học và công nghệ tham

I C ác nshiên cứu này đã là cơ hội để k h ai thác với cường đỏ và_hiẻu q u ả cao các lết b i mới đưọc đầu tư và đưa vào sử dụng tại Trung tâm Khoa học Vật liệu tiong 'Ương trình Đầu tư trọng điểm của Đại học Quốc gia.

Đ ã thu thập tài liệu tham khảo và thông tin về sự phát triển, tình trạng hiện tại và

ển v ọ n ° của kỹ thuật làm lạnh từ Đã xây dựng một mô hình đơn giản minh hoạ

ÌU úng từ nhiệt sử dụng vật liệu kim loại Gd và một kết cấu nam châm vĩnh cửu loại

jF eB hoạt động trong môi trường không khí tự nhiên Cơ cấu chuyển dịch nam lâm vào và ra khỏi vùng có từ trường để thực hiện các bước từ hoá và khử từ sứ dụng

ột hệ điều khiển khí nén vận hành bằng tay Nhiệt độ của vật liệu Gd được chi thị ing một cặp nhiệt điện Cu-Constantan Thiết bị đơn giản này đã minh hoạ được hiệu

Ìg thay đổi nhiệt độ của vật liệu trong từ trường Tuy nhiên, để có thể minh hoạ một ích thuyết phục rõ ràng hơn hiệu quả của kỹ thuật làm lạnh từ, cần phải CÓ những ơhiên cứu tiếp theo về công nghệ cơ khí chế tạo và kỹ thuật nhiệt (Xem chi tiết ở phụ

1C I )

Tất cả các kết quả nghiên cứu nêu trên đều đã được báo cáo tại các Hội nghị và ỉội thảo khoa học lớn ở trong nước gồm:

■ Hội nghị khoa học Trường Đ H KH T ự nhiên ngành Vật lý, Hà-nội,

111 2000: 06 công trình

16

■ H ội nghị Vật lý Chất rắn Toàn quốc lẩn thứ ///, Nha-trang, 8/200ỉ:

- H ội thảo khoa học về "Đào tạo, Nghiên cứu và ứng dụng Khoa học và

Công nghệ Vật liệu", H u ế ; 812000: 01 Công trình

- Hội thảo Vật lý và K ỹ thuật Việt Đức tại H u ế,; 25/2-2/3/2002: 08 Công

- Hội nghị Khoa học Trường Đ H K H T ự nhiên ngành Vật lý, H à-nội,

■ Hội thảo Quốc tể vé Vật liệu từ và Hội thảo Quốc tê vé các Công nghệ

từ tiêu tiến, 13-16/512001, Tũipci, Đài-ỉociìv 01 cong trinh.

- Hội nghị JEM S '01 tai G renoble, CH P h á p , 8/200J : 03 Công trình

- Hội thảo Quốc tế về T ừ học, H à-nội, 111012002 (Kỷ niệm 25 năm xây

dip] q và phát triển Bộ môn VLNĐ T): 04 Công trình

■ Hội thảo Quốc tế về Các vật liệu từ tiên tiến, IS A M M ’02, Thành phó

H ạ-long, 2-4/10/02: 02 Công trình

Đ ã công bố một số bài báo trên các tạp chí chuyên ngành quốc tế:

■ Solid State Science and Technoỉogỵ: 01 Công trình.

T on s so các cống trình đã công bỏ và xuất bản gồm 42 cống trình, trong đỏ

(X in xem danh m ục các công trình khoa học đã công bố trong khuôn khổ của đê

i trong phần phụ lục II)

.4 HIỆU QUẢ NÂNG CAO TIEM L ực KHOA HỌC

T rono khuôn khổ của đề tài đã xây dựng, cung cấp và nâng cấp một số trang thiêt

ị cho các cơ sở tham gia đề tài: như một máy ép mẫu, một máy đo từ trường hiện số,

n máy tính có cấu hinh mạnh, một bộ thí nghiệm mimh hoa hiệu ứng từ nhiệt và

p lượng khá lớn vật liệu, hóa chất ô-xít và kim loại đất hiếm cho Bộ môn Vật lý Ịsệt độ thấp, nâng cấp tính năng hoạt động cao cho một số máy tính nhằm phục vụ

c tính toán lý thuyết ở Bộ môn Vật lý chất rắn, nâng cấp hệ thống thu thập, xử lý tín

Ịu cho thiết bị từ k ế từ trường xung 25 tesla tại Trung tâm ITIMS cũng như một sô tig thiết bị khác.

Cần phải nhấn m ạnh thêm rằng, trong khuôn khổ các hoạt động của đê tài, Bộ

rn Vật lý N hiệt độ thấp đã thiết lập được quan hệ hợp tác với Khoa Khoa học Vật

li của Trường Đại học Tổng hợp Erlangen, C H Liên Bang Đức và được nhóm này

i tặnơ m ộ t thiết bị “Kính hiển vi phân cực Hiệu ứng Kerr” trị giá hàng chục ngàn ,-la Bộ m ô n V LN Đ T đã tiếp nhận và đưa vào sử dụng thiết bị này sắp tới thiết bị

V có thể được khai thác tốt trong các nghiên cứu khác về vật liệu và vật lý chât răn Việc thực hiện đề tài đã tạo điều kiện khai thác một cách có hiệu qua cac thiet bị

iì được đầu tư trong chương trình OPEC của Khoa Vật lý và của một sô bộ phận

ác trc n s Trườn í! Đại học Khoa học Tự nhiên cũng như thiêt bị từ kê mâu rung SM) và từ kế từ trường xung cao của Trung tâm ITIMS Rất nhiêu sô liệu thực hiệm của đề tài đã được thu nhận trên các thiết bị mới tại các đơn vị nói trên.

Đề tài đã khơi dậy một không khí sôi nổi trong hoạt động khoa học ở Bộ môn Vạt Nhiệt độ thấp và một bộ phận không nhỏ của Khoa Vật lý Các hoạt động này bao

im các hoạt động nghiên cứu thực nghiệm, sự trao đổi trực tiêp thường nhật giữa các

tn bộ nghiên cứu và sinh viên cũng như các cuộc họp chuyên môn của các nhom

’hiên cữu nhỏ trons khuôn khổ các đề tài nhánh Các phương hướng nghiên cưu ìng như các kết quả thực nghiệm được giới thiệu và thảo luận sôi nổi Các seminar

3 đề tài tổ chức đã được đông đảo cán bộ khoa học cũng như sinh viên trong va goài Đ H Q G Hà-nội tham gia Việc tham gia thực hiện đề tài, trực tiếp giải quyết và lảo luận những vấn đề nghiên cứu thời sự với những kết quả lý thú đã tạo điêu kiện

ho các cán bộ khoa học cập nhật kiến thức và thông tin về lĩnh vực nghiên cứu.

,5 HỢP TÁC QUỐC TẾ

ết quả lý thú trong khuôn khổ đề tài đã tạo điều kiện cho các cán bộ khoa học tang ường và m ở rộng hơn nữa khả năng và điều kiện tham gia hợp tác quôc tê cua tât ca

ác cán bộ khoa học trong các nhóm nghiên cứu Công trình khoa học thực hiện trong

;huôn k hổ đề tài do Chủ trì đề tài trình bày tại Hội nghị Vật lý Châu Á Thái Bình Dương đã gây được sự quan tâm và mong m uốn hợp tác trong các nghiên cứu tiêp heo của một số nhà khoa học Mỹ, Đức và khu vực.

Mịgoài rih ừng cơ sở hợp tác quốc tế đã ghi từ trước trong đãng ký đề tài, thông qua cigThiêm cứu gần đây, đề tài đã thu hút được sự quan tâm và hợp tác của một số nhà

Ji h ọ c ở c ác cơ sở nghiên cứu và giảng dạy khác Những sự quan tâm và trao đôi

jđ ă dẫ.n đ ế n những quan hệ hợp tác với các nhóm mới như:

^ h ó m cải.a GS T.p Nguyen và p Molinié, Institute de Matériaux de Nantes Jean

^ o u x el, U niversité de Nantes, Pháp.

Nhóm; củia GS James c Ho, Department of Physics, W ichita State University,

W ich ita, Kansas, Mỹ.

N h ó m c ủ a Ts E Briick tại Viện Van der W aals-Zeeman, Trường ĐHTH

A m ster dam , Hà-lan

N h ó m củ a Gs.Ts Y.D Yao, Institute of Physics, Academia Sinica, Taipei,

Đ ài-lo am

K h ó m 'CỦa Gs.Ts Peter Paufler, Viện Vật lý Chất rắn và Tinh thể học, Khoa Toán

và K H T N , Trường ĐH Tổng hợp Kỹ thuật Dresden, CHLB Đức.

N hóm nghiên cứu của Gs.Ts Kurisu tại Viện JAIST của Nhật-bản.

) Đ Ó N G GÓP CỦA ĐỂ TÀI CHO CÔNG TÁC ĐÀO TẠO

Đề tài đ ã thu hút được sự tham gia của nhiều sinh viên trong khoa Vật lý, có anh ởn° rất tốt đến phong trào nghiên cứu khoa học và đào tạo của sinh viên Đên nay

có 02 hcvc viên (tại ITIMS) hoàn thành luận văn thạc sĩ khoa học vật liệu và 23 sinh

ân hoàn thành khoá luận tốt nghiệp cứ nhân vật lý trong năm 2000-2002 Một số ợng lớn sinh viên các năm thứ ba và thứ tư ngành Vật lý và ngành Khoa học Vật

ỉu đã th.am gia thực tập nghiên cứu khoa học có kêt quả trên các đê tài nhánh trong luôn k h ổ của đề tàì QGTĐ-00-01 (xem danh mục khóa luận và luận văn thạc sĩ và inh sác h sinh viên tham gia nghiên cứu đề tài trong phụ lục IV) Một nghiên cứu

nh ( T h s Đ ỗ Thị Kim Anh) đã bắt đầu với kết quả xuất sắc chương trình nghiên cứu

à iã đ ượ c Gs.Ts Kurisu chấp nhận chuyển sang Viện JAIST của Nhật-ban đê tiep

ục nghiên cứu nội dung đề tài đó.

19

thtượcc trên các vât liệu tương ứng Qua đó đã chỉ ra ràng, các phương pháp và thiết b.ực nghiệm hiện có tại các cơ sở nghiên cứu trong nước mà đề tài sử dụng có đú đin c;ậy cần thiết để thực hiện các nghiên cứu định lượng về hiệu ứng từ nhiệt trên 0vật liệu khác nhau Các kết quả nghiên cứu mà đề tài thu được đều được thừa nhận t]ơ giiới nghiên cứu quốc tế thông qua việc chấp nhận công bố các công trình của đê tiro nig các Hội nghị, Hội thảo và Tạp chí khoa học có uy tín quốc tế.

Lầm đẩu tiên nhóm đề tài đã chỉ ra rằng hầu hết các nguyên tố đất hiếm R khi thay tch o ì G d đều tạo các hợp chất R 5G e2Si2 có cùng cấu trúc tinh thể và cũng lần đầu

t phíát hiện hiệu ứng từ nhiệt đáng kể trong N d5G e2Si2 và hiệu ứng từ nhiệt khổng lô

r.ĩa tlhực tiễn vì kỹ thuật làm lanh từ với các tác nhân từ khác nhau hoạt động ở các

\g nlhiệt độ khác nhau đều cần thiết như vậy có tác dụng thay thế cho kỹ thuật làm

h bcằng phương pháp nén khí ở các vùng nhiệt độ tương ứng Cũng lần đầu tiên,

nm cđề tài đã phát hiên một số tính chất từ mới rất lý thú trong nhóm vật liệu này mà niên cứu chúng sẽ là những đóng góp quan trọng vào hiểu biêt về các kim loại đát

im v/à các tính chất vật lý của chúng.

Cátc nơhiên cứu về các hợp chất liên kim loại khác như NiM nGa, L a(Fe,_ASiA)ị3 và :o2 cho thấy chúng đều có hiệu ứng từ nhiệt đáng kể Đặc biệt hợp chát (F en.,SiA),3 có thành phần chủ yếu là sất và silic nên sẽ có ý nghĩa kinh tế rất lớn

3 kỹ/ thuật làm lạnh từ.

Viiệc chế tạo và nghiên cứu các vật liệu ô-xít perovskite có ý nghĩa thực tiễn cao

c h ú in ơ là những vật liệu rẻ tiền hơn m à cũng cho hiệu ứng từ nhiệt lớn đáp ứng được ũng; yêu cầu ứng dụng Công nghệ sol-gel áp dụng thành công cho các vật liệu này vọrng có thể được khai thác phát triển để chế tạo vật liệu loại này ở khối lượng lớn.

ở ' tinh trạng nghiên cứu hiện nay, chưa thể có đánh giá cụ thể về cơ chê tạo ra

ệu úhig từ nhiệt khổng lồ trong một số vật liệu Rõ ràng, hiệu ứng này có liên quan :n siự kết hợp đồng thời của hiện tượng chuyển pha cấu trúc và chuyển pha từ trong

ic v;ật liệu có chuyển pha từ loại một và trong một số vật liệu khác, hiệu ứng này có

ên q Ịu a n đến trạng thái chuyển pha từ giả bền.

C á c nghiên cứu về thiết bị đo đạc và mô hình minh hoạ hiệu ứng đã đạt được hữmg kết quả cụ thể, đưa ra được những ý tưởng cơ bản để thảo luận, chuẩn bị cho

ác mghiên cứu tiếp theo về thiết kế và chế tạo các thiết bị và mô hình thuộc loại này.

20

6 K ẾT L U Ậ N VÀ K IẾ N N G H Ị

Việc thực hiện để tài trong giai đoạn vừa qua đã được triển khai nghiêm túc, loàn

aiding ký cùa đề tài Các khối lượng cõng việc nghiên cứu là rộng lớn thu hút sự

niêi cán bộ khoa học công nghệ cùng tham gia để nhanh chóng đưa các kít quá Ihu đọc vào ứng dụng còn bị hạn chế Đề tài đã dược các cáp quản lý khoa học và tài clnl hỗ trợ mội cách tích cực và có hiệu quà Tập thể cán bộ khoa học tham gia đé

đnc tiến độ với nhiều kêt quả tốt.

Một số kết quả nghiên cứu mà đề tài thu được mang tính khoa học cao và đã được cng bố tại các hội thảo và hội nghị khoa học có uy tín của quốc tế và khu vực Chủ

t đẻ tài đã trình bày một báo cáo mời tại Hội nghị Vật lý Châu Á Thái Bình Dương, tán" 8 năm 2000, một báo cáo trình bày nói trực tiếp tại Hội thảo Quốc tế về Vật liệu

t vu Hội thảo Quốc tế về Công nghệ từ, tổ chức vào tháng 5 năm 2001 tại Taipei, hi-loan và một báo cáo mời tại Hội nghị khu vực về Khoa học và Công nghệ Chất

>n tai Malaysia, tháng 9 năm 2001 Các báo cáo đó đều giới thiệu và công bố được 1C kết quả nghiên cứu chủ yêu của đề tài và thu được sự ủng hộ rông rãi của các nhà hoa học tại các hội nghị.

Chủ trì đề tài QGTĐ - 00 - 01 xin chân thành cảm ơn Giám đốc Đại học Quốc gia à-nội GS.TSKH Đào Trọng Thi và Ban Khoa học và Công nghệ, Đ H Q G Hà-nội đã

1 nhiệm giao nhiệm vụ triển khai thực hiện đề tài nghiên cứu này Đây là một sự

■lích lệ to lớn và quan trọng cho các cán bộ khoa học tham gia đề tài Việc thực hiện

ỉ tài thực sự đã tạo một cơ hội to lớn và đặc biệt cho việc củng cố và tăng cường lòng

IV mê nghiên cứu và sáng tạo khoa học và nhất là cơ hội cho một sự hợp tác rộng rãi

à có hiệu quả của một số tập thể cán bộ khoa học tại nhiều cơ sở có quan tâm.

Xin chân thành cảm ơn sự động viên khuyến khích, ủng hộ nhiệt thành và tạo mọi iều kiện thuận lợi của Ban Giám hiệu trường Đại học Khoa học Tự nhiên, của các 'hònơ Ban chức năng thuộc Đ H Q G và các Phòng, Ban chức nănê khac cua Trương )HKHTN cũng như Khoa Vật lý trong quá trình thực hiện đề tài này.

Chúng tôi cũng xin chân thành cám ơn lãnh đạo và tất cả các thành viên của Bộ nôn Vật lý Nhiệt độ thấp, các cán bộ và nhân viên của các đơn vị tham gia thực hiện

tề tài (Bộ m ôn V L Chất rắn, Trung tâm KH Vật liệu, Trung tâm ITIMS, Khoa Công

Ìg hệ ĐHQG) về sự tạo điều kiện, hỗ trợ, cho phép sử dụng cơ sở vật chất và phương

tiỉthực nghiệm trong thời gian thực hiên đé tài Chúng tô, rá trân g 'á cà;ốn« hiến cà vé trí luệ lăn sức lực và sự hợp tác khoa học chặt chẽ của tất cả các cHiì các đề tài nhánh cũng như cùa tất cà các nhà khoa học và nhân viên kỹ thuật cỉị các sinh viên, những thành viên dã trực tiếp thực hiện dề tài một cách có kít quá 8.PHỤ L Ụ C

8 MÔ TẢ M Ô HÌNH M IN H HO Ạ HIỆU ÚNG T Ư N H IẸ T

8 DANH M ỤC CÁ C C Ố N G TRÌNH K H O A HOC ĐÃ C Ô N G B ố TRONG

K H UÔN K H Ổ Đ Ề TÀI QGTĐ-00-01

8 DANH M ỤC CÁC K H O Á LUẬN, LUẬN VĂN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH

N G H IEN CỨU K H O A HỌC CỦA SINH VIÊN TRO N G K H U Ô N KHÔ ĐE TAI QGTĐ-00-01

< TÀI LIỆU THAM KHẢO

I c Zimm, A Jastrab, A Sternberg, V Pecharsky, K Gschneidner, Jr., M Osbotne and ] Anderson, Adv Cryog Eng 43 (1998) 1759-1766

: V K Pecharsky and K.A Gschneidner, Jr., Phys Rev Lett 78 (1997) 4494;

Appl Phys Lett 70 (1997) 3299; J Magn Magn Mater 167 (1997) L179; J Alloys Compds

260 (1997) 107

A M Tishin Handbook o f Magnetic Materials, Edited by K.H.J Buschow, Vol 12 (1999) 395;

V K Pecharsky and K.A Gschneidner, Jr., J Magn Magn Mater 200 (1999)44

G v Brown, J Appl Phys 47 (1976) 3673

W.A Steyert, J Appl Phys 49 (1978) 1216

T Q Vinh, N.T Hien, N v Nong, N T Long L.T- Tai, N.p Thuy, P.D Thang, E Brack and

H.G.M Duijn, Proceedings o f the y ‘ International Workshop on Materials Science

(IWOMS'99)% Hanoi, Vietnam, 2-4 Nov 1999, p 258-261.

22

PHỤ LỤC I :

MÔ HÌNH MINH HOẠ

HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT

Ineumatic Sample Drive

For M agnetisation and

PH Ụ LỤ C II:

I»ANH M Ụ C C Á C C Ô N G T R ÌN H K H O A H Ọ C ĐÃ

C Ô N G BỐ T R O N G K H U Ô N K H Ổ Đ Ể T À I

Q G T Đ - 00 - 01

[1] Vletamagntism, giant magnetoresistance and magnetocaloric effects

M.H D uca, D.T.K A nha and P.E B rom m erb,

Cryosenic Laboratory, Faculty of Physics, Vietnam National University, Hanoi, 334 Nguyen Prai Road, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam,

Van der Waals - Zeeman Institute, University van Amsterdam, Valckenierstraat 65, 1018 XE

\msterdam The Netherlands,

°hysica B 319 (2002) 1 - 8.

[2] Vlagnetocaloric effects in RCo2 compounds,

\LH Due and D.T.K Anh,

Cryogenic Laboratory, Faculty of Physics, Vietnam National University, Hanoi, 334 Nguyen rrai Road, Thanh Xuan, Hanoi, Viet Nam,

ỈM agn.M agnM ater 242 - 245 (2002) 873 - 875.

[3] Preparation and magneto-caloric effect of L al xAgxM n 0 3 (x = 0.10 - ).30) perovskite compounds,

Vguyen The Hien and N guyen Phu Thuy,

Cryogenic Laboratory, Faculty of Physics, Hanoi National University, 334 Nguyen Trai

ị o ràd, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam,

International Training Institute for Materials Science (ITIMS), The ITIMS Building, 1 Dai Co Viet Road, DHBK, Hanoi, Vietnam,

Physica B 319 (2002) 168 - 173.

[4] Magnetic properties and magnetocaloric effect of Tbs(SixG e1.x)4

compounds,

NJ.P Thuya b, N.v N ongab, N.T H ienab, L.T Taia b, T.Q V inha b,

P.D Thangc and E Briickc,

'Cryogenic Laboratory, Faculty of Physics, College of Natural Science, Hanoi National

University, Hanoi, Vietnam,

’International Training Institute for Materials Science (ITIMS), The ITIMS Building, 1 Dai Co Viet Road, DHBK, Hanoi, Vietnam,

ĨM agn.M agn.M ater 242 - 245 (2002) 841 - 843.

1

5] On the magnetic and magnetocaloric properties of perovskite

LalxSrxC o 0 3,

Nguyen H oang L uonga, N guyen Chaua, Phan M anh H uonga, Dang Le

M inhb, N guyen N goc C hau3, Bach Thanh C ongb and M K urisuc,

Faculty of Physics, Center for Materials Science, National University of Hanoi, 334 Nguyen ĩrai, Thanh Xuan, Hanoi, Viet Nam,

’ Deparment of Solid State Physics, National University of Hanoi, 334 Nguyen Trai, Hanoi Viet Nam,

ỈM agn.M agn.M ater 242 - 245 (2002) 760 - 762.

[6] Magnetism and magnetocaloric effect in L al vN dv(Fe088Si012)13

compounds,

D.T K im A n h \ N p T h u y ab, N H D u e3, T.T N h ie ir1 and N v N o n g b

'Cryogenic Laboratory, VNU, Hanoi, Vietnam, hITIMS, Hanoi, Vietnam,

Symposium "Crxolab 25 Years", 1 October 2002, Hanoi, accepted fo r

/ Magn.Maqn.Mater, 2003.

[7] Crystallographic, magnetic and calorimetric studies of Ho5Si7Ge„

N.p T huya'b , Y.Y C henb, C.R W angb, S.H L inb, J.c H obc,

T.p N guyen , P.D T hangd, N.T H ienad and L.T Taiad,

'Cryogenic Laboratory, VNU, Hanoi, Vietnam,

Institute of Physics, Academia Sinica, Taipei, Taiwan,

Institut des Materiaux de Nantes Jean Rouxel, Université de Nantes, France,

'ITIMS, Hanoi, Vietnam,

Wichita State University, Wichita, Kansas, USA,

Symposium " Cryolab 25 Years', 1 October 2002, Hanoi, Vietnam , accepted

for J.Magn.M agn.M ater, 2003.

[8] Concentration dependence of the Curie temperature of the colossal magnetoresistance perovskite La!.xCaxM n 0 3,

Bach Thanh Cong, Pham N goc A nh H uy and N guyen H oang Long,

Solid State Physics Department and CMS, VNU, Hanoi, Vietnam,

Symposium "Cryolab 25 Years", 1 October 2002, H anoi, Vietnam, accepted for J.M aqn.M agn.M ater, 2003.

[9] Some properties of La0 54Ca0 32M n 0 3.6,

N.H Sinh and N.p Thuy,

Cryogenic Laboratory, Faculty of Physics, College of Natural Science, Hanoi National

University, Hanoi, Vietnam,

2

Symposium "Cryolab 25 Years”, 1 October 2002, H anoi, Vietnam, accepted fo r J.M aqnM agnM ater, 2003.

[10] Structure, magnetic, magnetocaloric and magnetoresistance

properties of L al xPbxM n 0 3 perovskite,

N Chau, H.N Nhat, N.H Luong, D.L M inh, N.D Tho and N.N Chau

Center for Materials Science, Vietnam National University, Hanoi, 334 Nguyen Trai Road, rhanh Xuan, Hanoi, Vietnam,

SYMPOSIUM "ISA M M ’02", 2 - 4 October 2002, accepted fo r Physica B, 2003.

[11] Simple Explanation for The Reentrant Magnetic Phase Transition In

Pr05Sr04ICa009MnO3 Pervoskite,

B.T Cong, P.N.A Huy, N.H Long and D.D Long,

Faculty of Physics, Hanoi University of Science, 334 Nguyen Trai Road, Hanoi, Vietnam,

to be published in Bulletin o f Materials Science, January - 2003.

[12] Mossbauer spectroscopic evaluation of (Fe, Si) and charge distribution in La(Fe081Si019)j 3 ,

H.H Hamdeh, H A1 - Ghanem, W.M Hikal, S.IĨ1 Taher and J.c Ho,

Department of Physics, Wichita State University, Wichita, Kansas, USA,

D.T.K Anh, N.p Thuy, N.H Due and P.D Thang,

Faculty of Physics, Vietnam National University and

The International Training Institute for Materials Science (ITIMS), Hanoi, Vietnam

Submitted to Phys Rev B.

[13] Electrical resisance study of Tb5(SixGe1.x)4 compounds,

Y.D Yao, S.F Lee, M.D Lee, D.G Cheng,

Institute of Physics, Academia Sinica, Taipei 115, Taiwan,

N.p Thuy, N.T Hien, L.T Tai, T.Q Vinh, N v Nong,

Cryogenic Laboratory, Facultv of Physics, College of Natural Science, VNHU, Hanoi

Vietnam

T.Q Vinh, N v Nong

International Training Institute for Materials Science (ITIMS), Hanoi, Vietnam,

SYMPOSIUM "ỈSAMM ’02", 2 - 4 October 2002, accepted for Physica B 2003.

compounds,

N.p Thuy, L.T Tai and N.T Hien,

Cryogenic Laboratory, Faculty of Physics, Hanoi National University, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam,

International Training Institute for Materials Science (ITIMS), Hanoi, Vietnam,

3

N v N ong, T.Q V inh and P.D T hang

nternational Training Institute for Materials Science (ITIMS), Hanoi, Vietnam

r.p N euyen and M oliné

nstitut des Materiaux de Nantes Jean Rouxel, Universite de Nantes, France

°roceedings o f the 8"' Asia-Pacific Physics Conference, Taipei, Taiwan ,

7-10 August 2000, Eds: Y.D Yao, H.Y Cheng, c s Chang and S.F Lee,

nternationai Training Institute for Materials Science (ITIMS), Hanoi, Vietnam,

lOỈid State Scien ce a n d T echn o lo g y, Vol 10, N o I & 2 (2 002) 1 - 1 3

[16] vlagnetocaloric effects in the Lal xAgxM n 0 3 perovskite compounds,

'Jguyen The H iena h, Pham Van Tonga, N guyen Phu T huya b and Nguyen ian h

Cryogenic Laboratory, Faculty of Physics, Hanoi National University, 334 - Nguvcn Trai load, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam

'nternational Training Institute for Materials Science (ITIMS), The IIIMS Building,

Dai Co Viet Road, DHBK, Hanoi, Vietnam,

Department of Inorganic Chemistry, Faculty of Chemical Technology, Hanoi University of echnology, 1 Dai Co Viet Road, Hanoi, Vietnam,

’roceedings o f the Fifth V ietn a m ese - G erm a n S e m in a r on P h y sics a n d

Engineering, Hue, Vietnam, 25 February - 02 March, 2002, 70 - 73.

[17] ’reparation and temperature - dependent crystal structure of

nb5(Gel xSix)4 compounds,

IT H iena, L T Taia, N.p T huya, p Pauflerb, D c M eyerb, A K upschb nd A Belgerb,

Cryogenic Laboratory, Faculty of Physics, Hanoi National University, 334 - Nguyen Trai load, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam,

Institut fur Kristallographie und Festkorperphysik, Fachrichtung Physik, Fakultat fur lathematik und Naturwissenschaften, Technische Universităt Dresden, D - 01062 Dresden (ermany,

Iroceedings o f the Fifth Vietnamese - German Seminar on Physics and Ingineering, Hue, Vietnam, 25 February - 02 March, 2002, 74 - 77.

Fguyen H uy Sinh and N guyen Phu Thuy,

4

C yocenic Laboratory, Faculty of Physics, Vietnam National University, Hanoi, 334 Nguyen Tai Road, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam,

Proceedings o f the Fifth Vietnamese - German Seminar on Physics and

Engineering, H u e, V i e tn a m , 25 F e b r u a r y - 02 M a r c h , 2 0 0 2 , 86 - 89.

[19] Iivestigation of L a07Pb03M nO 3 and La0SP b05M n O 3 perovskites:

nagnetic and m agnetocaloric properties,

K C haua, N.H L u o n g a, D.L M in h b, N.D T h o a and N.N C h a u a,

a Tenter for Materials Science, Hanoi National University, 334 Nguyen Trai Road, Thanh

>uan, Hanoi, Vietnam,

bDeparment of Solid State Physics, Hanoi National University, 334 Nguyen Trai Road, Thanh

>uan, Hanoi, Vietnam,

Ir o c e e d in g s o f the F ifth V ie tn a m e se - G e rm a n S e m in a r on P h y s ic s a n d Engineering, H ue, V ie tn a m , 25 F e b r u a r y - 02 M a r c h , 2 0 0 2 , 90 - 93.

ỉ-ao. 84 s^ro.i 55 ^ no. 9 C u0 f0 3 and L a0 845Sr0155M n0 9gC o0 02O 3,

K Chair'- N.H L u o n g a, H.N N h ata, D.L M in h h and N.D T h o a,

a renter for Materials Science, Vietnam National University, Hanoi, 334 Nguyen Trai Road, Tianh Xuan, Hanoi, Vietnam,

hDcparment of Solid State Physics, Hanoi National University, 334 Nguyen Trai Road, Thanh

>uan, Hanoi, Vietnam

fr o c e e d in g s o f the F ifth V ie tn a m e se - G e r m a n S e m in a r on P h y s ic s a n d Engineering, H ue, V i e tn a m , 25 F e b r u a r y - 02 M a r c h , 2 0 0 2 , 9 4 - 97.

[21] Giant m agnetocaloric effects in T b sSi24G e 16 com pound,

Luu Tuan T a i a b c, N g u y en Phu T huy a b, N g u y en The H ien a b, N go Van

Cryogenic Laboratory, Faculty of Physics, Hanoi National University, 334 Nguyen Trai Foad, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam,

hnternational Training Institute for Materials Science (ITIMS), The IITIMS Building, 1 Dai Co Met Road, DHBK, Hanoi, Vietnam,

cLouis Neél Laboratory, CNRS, Grenoble, France,

Proceedings o f the Fifth Vietnamese - German Sem inar on Physics and Engineering , Hue, Vietnam , 25 F ebruary - 02 M arch, 2002, 153 - 155.

[22] "ình chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của m ột sô vật liệu chứa đất hiếm

^ 5( ^ 10.5^ 605)4,

Nguyễn Phú Thuỳ, Lưu Tuấn Tài và N g u y ễn T h ế H iện,

Ihòng thí nghiệm Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Đ H Q G Hà Nội,

Ngô V ăn N ông, T rần Q uang V in h và P hạm Đ ức T hắng,

"rung tâm Quốc tế về Đào tạo Khoa học Vật liệu (ITIMS),

Nguyễn Thiện Pháp và p M oliné,

5

Viện Vật liệu Nantes Jean Rouxel, Trường Đại học Tổng hợp Nantes, Pháp,

K ỷ y ể u h ộ i thảo khoa học "Đ ào tạo, nghiên cứu và ứng dụn g v é K h o a học

và C ô n g n g h ệ V ậ t liệu" H uế, 8 - 2002, 51 - 56.

[23] Hiệu ứng từ nhiệt trong các hợp chất liên kim loại,

N guyễn Phú Thuỳ,

Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội,

T uyển tập b á o cáo H ộ i nghi V ậ t lý toàn q u ố c lần th ứ V , H à nội 1 -

3 /3 /2 0 0 1 , 69 - 8 6

[241 Vật liệu perovskite từ tính và một sô vấn đề vật ỉý liên quan,

Bạch Thành c ỏ n e a b, N guyễn C hâua và Đ ặng Lê M inha b,

■’Bộ môn Vật lý Chất rắn, Khoa Vật lý, Trườne ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội,

'Trunẹ tâm Khoa học Vật liệu, Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội,

Tuyến tập báo cáo Hội nẹhị Vật lý toàn quốc lơn th ứ V , Hà nội 1 - 3/3/2001, 87

96.

[25] Tính năng lượng tổng cộng của perovskite BaTiO , bằng phương pháp liên kết chật tự hợp,

P.N.A H u y a, B.T C ônga, P.K Schellingh và J.W H alleyc,

“ Khoa Vát lý, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Hà nội

h Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, USA,

c Khoa Vật lý và Thiên vãn học, Trườns Đại học Tổng hợp Minnesota, USA,

Tuyến tập báo cáo Hội nqlĩị Vật lý toàn CỊUỐC lần thứ V , Hà nội 1 - 3131200 ì ,

321 - 326.

[26: Chuyển pha từ giả bền và hiệu ứng từ nhiệt của các hợp Er(C o1_xSix)2

ở gần nhiệt độ Curie,

N guyễn Hữu Đức và Đ ỗ Thị Kim Anh,

Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN,

Tuyển tập báo cáo H ội nẹhị Vật lý toàn quốc lần th ứ V , Hà nội ]- 3/3/2001,

636 - 640.

N guyễn H oàng Lương, N guyễn Châu, N guyễn N gọc Châu và Phan M ạnh Hưởng, Đ ặng Lê M inh, Bạch Thành Công,

Trung tâm Khoa học Vật liệu, Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội,

Bộ môn Vật lý Chất rắn, Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội,

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý toàn quốc lẩn thứV, Hà nội 1 - 31312001,

Tuns tâm Quốc tế về Đào tạo Khoa học Vật liệu (ITIMS),

Ĩ.T K A nh, L.T Tài, N.T H iện và N.N D oan,

B> môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường Đ H K H TN , Đ H Q G Hà Nội,

7 tyển tập báo cáo H ội nghị Vật lý toàn quốc lần thứ V, H à nội 1 - 3/3 /2 0 0 1 ,

B> môn Vật lv Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý Trường Đ H K H TN , Đ H Q G Hà Nội,

7 {yến tập báo cáo H ội nqhị Vật lý toàn quốc lần thứ V, H à nội I - 3131200ỉ ,

Bi môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trườns, Đ H K H TN , Đ HQ G Hà Nội,

Tuniĩ tâm Quốc tế về Đ ào tạo Khoa học Vật liệu (ITIMS),

B> mồn Hoá Vô Cư, Khoa cỏng ne hệ Hoá học, Đại học Bách Khoa Hà Nội,

7 lyển tập háo cáo H ội nghị Vật lý toàn quốc lần ỉ h ứ V , H à nội I - 3 /3 /2 0 0 ỉ ,

7)3 - 768.

[31] Hệu ứng từ nhiệt trong các hợp chất Laj.xA gxM n 0 3 (x = 0,10 - 0,30),

I'guyen T h ế H iệ n a' b, P hạm V ăn T ò n g 3, N g u y ễn Phú T h u ỳ a' b,

£ỗ K hánh T ù n g c và N g uyễn H ạn h c,

B) môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc

ga Hà nội, 334 - Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội,

T ung tâm Quốc tế về Đào tạo Khoa học Vật liệu (ITIMS), Toà nhà ITIMS, Số 1, Đại Cồ Việt,

B> môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội,

^rung tâm Quốc tế về Đào tạo Khoa học Vật liệu (ITIMS), Hà nội,

7

Hội nạ/lị Vật lý Chất rân Toàn quốc lần thứ III - N ha Trang 8 - Ỉ0/8/2001

(đang in).

[33] Một sô tính chất của hợp chất La!.xCaxM n 0 3,

Nguyễn Huy Sinha, N guyễn Phú T huỳa b và H oàng Đức Q uanga,

JBộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội,

^Trung tâm Quốc tế về Đào tạo Khoa học Vật liệu (ITIMS), Toà nhà ITIMS, Sô 1, Đại Cổ Việt, ĐH Bách khoa, Hà nội,

Hội nẹhị Vật lý Chất rắn Toàn quốc lần thứ III - N ha Trang 8 - 10/8/200ì

(đane in).

[34] Ảnh hưởng của Na lên một sô tính chất vật lý của hợp chất

N guyễn H uy Sinha, N guyễn Phú T huỳa b và H oàng Đức Q uanga,

"Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội,

^Trung tâm Quốc tế về Đào tạo Khoa học Vật liệu (ITIMS), Toà nhà ITIMS, Số 1, Đại Cồ Việt, ĐH Bách khoa, Hà nội,

Hội nqhị Vật lý Chất ran Toàn quốc lần thứ III - N ha Trang 8 - 10/8/2001

(đan£ in).

[35] Hiệu ứng từ nhiệt trong các hợp chất RCo2,

Đ.T.K Anh, N.H Đức, T.M Danh, H.T Anh, N.T Thảo, T.T Dương và Đ.Đ Chí,

Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân,

[37] N*hiên cứu các tính chất từ và từ nhiệt trong perovskite

LỈlxSrxC o 0 3,

Nịuyễn H oàng L ư ơ n g 3, N guyễn C hâua, Phan M ạnh H ưởnga, Đ ặng Lê Minha,

Nịuyễn N gọc C hâua and Bạch Thành C ôngb,

“l ung tâm Khoa học Vật liệu, Khoa Vật lý, Trường ĐHKH Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội

bEộ món Vật lý Chất rắn, Khoa Vật lý, Trường ĐHKH Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội,

T tyển tập bá o cáo H ộ i nghị K h o a học Trường Đ ạ i học K h o a học T ự nhiên len th ứ 2, n ẹà n h V ậ t lý, 63-67.

[38] Cíu trúc tinh thê và tính chất từ của hệ La(FexSij.x)13,

E.T.K A nh, N.p Thuỳ, N.N Doan và T.T Nhiên,

B' môn Vật iý Nhiệt độ thấp Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 334 Nguyễn Tài, Thanh Xuân, Hà Nội,

T(yến tập bá o cáo H ộ i nqhị K h o a học T rư ờng Đ ại học K h o a học T ự nhiên len t h ứ 2, nqành V ậ t lý, 131- 135.

[39] Charge - ordering transition in Laj.xAxM n 0 3,

ĩ^guyen H uy Sinh and N guyen Phu Thuy,

Cyogenic Laboratory, Faculty of Physics, Vietnam National University, Hanoi

3 4 - Neuven Trai Road, Thanh Xuan, Hanoi, Viet Nam,

hội nghị V iệt N h ậ t, T ru n g tâm K hoa học V ậ t liệu, K h o a V ậ t lý, Trường

Í H K H T ự nhiên, '3 - 200 2 (không in)

[40] Magnetic and magnetocaloric properties of La0 7Sr0 3M n0 95Cu0 05O3,

I'guyen Chau, N guyen H oang Luong, N guyen Due Tho and N guyen Ngoe Chau,

’enter for Materials Science, Vietnam National University, Hanoi, 334 Nguyen Trai Road,

"hanh Xuan, Hanoi, Vietnam,

lội nghị vô tuyến điện tử - 1 ỉ /2002.

[41] Cấu trúc tinh thể và hiệu ứng từ nhiệt trong hệ vật liệu có chuyển pha

[42] M gnetic ordering and spin reorientation in Er5Si2G e2,

N T huya, L.T Taia, N.T H iena, P.D T hang3,

Crygenic Laboratory, Faculty of Physics, College of Natural Science, VNU, Hanoi and Intmational Training Institute for Material Science (IT1MS), Hanoi, Vietnam,

Y \ C henb, Y.D Y aob, S.H Linb,

Instute of Physics, Academia Sinica, Taipei, Taiwan

T.i N guyenc, p M o lin ié c,

Instut des M atériaux de Nantes Jean Rouxel, Université de Nantes, France

J.c Ho,

Deprtment of Physics, Wichita State University Wichita, Kansas, USA

Bá cáo tại H ội nqhị tại Đài Loan, tháng 5 - 200ỉ

10

’Hự LỤC III : TÌNH HÌNH SỬDỤNG KINH PHÍ CỦA ĐÊ TÀI

1 Các hợp đồng phân tích m ẫu và đo đạc thí nghiệm

2 H ợp đổng nghiên cứu với cá nhân

PH Ụ LỤ C IV:

K Ế T Q UẢ Đ À O T Ạ O

CÁC KHO Á L U Ậ N T Ố T N G H IỆ P C Ủ A SINH VIÊN:

1 r guyễn Tuấn Sơn

2 f'Suyen Ngoe Khái

3 Ncô Quang Trường

4 Vũ Thị Trang

K43 - 2002

Sự thay đổi entropy từ trong hợp chất t}Ccì() |MnO,

PGS TS Nguyền Huy Sinh

5 Neuyễn Thươne Hái

K43 - 2002

Tính chất từ của hợp chất L% sCa()2M nO :,

PGS TS Nguyền Huy Sinh

Hiệu ứng từ nhiệt trong hợp chất

La0 60Sr0 40CoO-< chế tạo bằng phương pháp sol-gel

TS Nguyễn Thế Hiện

GS TSKH Nguyễn Phú Thuỳ

GS TSKH Nguyễn Châu PGS TSKH Nguyền Hoàng Lương

11

ĐÀO TẠ O N G H IÊ N c ú u SINH:

chuyển pha từ giả bền"

Hiện nay được nhận sang tiếp tục đề tài nghiên cứu này tại Viện Khoa học và Công nghệ Cao cấp N hật-bản (JAIST), trong sự hợp tác với nhóm nghiên cứu của GS.TS Kurisu.

12

w w w e 1 se V ier CO ni/1 ocat e/j m m m

Masnetocaloric effects in RCo2 compounds

N H D ue* D T K im A nh

acuity o f Viy^cs Cryoifcnic Laboratory I'ictnam Xmional I'nivcrsiiy, Hanoi 334 SíỊỉtycn Trai, Thanh A nan Hanoi I id \u m

dagnetisaion isotherms were measured for a num ber of (R R ')C o: and (R V )Co2 (R R -■ rare earths) compounds,

netamaoieiic transition is observed just above the Curie temperature (7V) com pounds having a hist-oidci phase

nsition k', I rC o : H o C o : and (Dy Y )C o: The magnetic entropy change A S m shows a largest value oi -I l.SJ

■IK at 35K for E rC o: and it decreases exponentially with increasing temperature The obtained thermal variation of

m is comxired 10 that o f RAN and other inicrmetallic compounds G iant magnctocaloric efiects observed in R C o r

;ed comp)unds arc discussed in lerms o f the 4f(R)-localiscd spin 3d(Co)-spin fluctuations as well as nature o f the ase iransiion I' 2002 F.lscvicr Science B.v All rights reserved.

vworcls: R,rc earth transition metal compounds: Miliiiioiocaloric ellects; Motamagnclic transition

ỈEVIER

Hie best nuterials for muuneiic rcfrigcraiion applica­

nt are ompounds, which displav lirst order or

mbined tansitions [1] In this context, rare earth (R)

ermetalli s are one o f ihc promising candidates

-ailse ỉìUny of I hem (R C o : R C 03 R C 0 5 ) exhibit

metama.netic transition (M M T ) in an applied

isnetic fiid and or with a tem perature variation [2.3

d Refs, therein] The R C o : com pounds with R = Er

) Dy sh'W the first-order transition (FO T) at low

nperaturs ( 7 c < 1 7 8 K ) whereas the R C o : with

>her 7c » e - T b C o : and G d C o 2) exhibit the second-

der tranition (SOT) The formation o f the 3d

lenetic lom ents is combined with the volume

pansion nd the quenching o f the spin fluctuations

ie size o the maenetocaloric effect (M C E ) in these

mpound: thus, depends not only on the num ber o f

jcalised) f-spin the nature of the transition, but also

I the corribution o f the 3d-itinerant electrons.

The ain o f this paper is to investigate M M T

id MCE in the vicinity o f Tc in (R ,R ')C o2 and

LLu(Y))0^ com pounds ( R ^ E r , Ho Dy Tb Gd)

The (R :)Co 2 an d (R.Y)Co2 com pounds were pre-

ired by a:-melting the stoichiometric mixtures o f rare

irth (3N) nd cobalt (4N8) in an argon atm osphere in a

*Correspcding author.

E-mail air ess: ducirt cryolab-hu.edu vn (N.H Due).

*04-8853/C s - see front m atter c 2002 Elsevier Science B.v

I: SO3 0 -8 8 5 3( 01 )01 3 2 8 -2

water-cooled copper container The samples were

an n ealed in an evacuated quartz tube at 900 c for

48 h Magnetisation were measured using ihe induction method in fields up to 10T Magnetisation isotherms are illustrated in Fig l(a-d ) for RCch com pounds (R = F.r

Ho Dy Tb) M M T is observed in E rC 02 HoCch and

D yCo: This M M T exists only in a small range of temperature (A7^20K) above the FOT In addition, the M M T is characterised by (i) the large hysteresis o f

magnetisation, (ii) the increase o f the critical fields (Bc)

and (ill) the decrease o f the magnetisation ju m p with increasiim temperature The disappearance o f the M M T

is characterised by the disappearance o f not only the magnetisation ju m p but also OÍ the hysteresis For DyCo-», the M M T is weakly evident in the hysteresis of

the magnetisation curves above Tc- This behaviour has

completely disappeared in TbCcn.

The M M T is usually attributed to the 3d(Co) sublattice However, as can be seen from the magnetisa­ tion isotherms (e.g Fig la and b), the magnetisation

jum p at the M M T reaches a m agnitude o f A M >

2 //B/f.u., which is already over the contribution o f 3d itinerant electrons This implies that, aĩ the critical field

of the M M T not only the magnetic mom ent is formed

at the Co sites, but also the rare earth mom ent becomes ordered suddenly In this magnetisation process, the total magnetisation o f both 4f and 3d mom ents must be described as a proper thermodynam ic variable.

rich is reserved.

874 V H Due D T K A n h I J o u r n a l o f Xíiụinưtism and Magnetic Materials 242 245 i 2002) X73.875

Thcina vine tic entrop> change (ASm) was calculated

from *ai»neiisaiion data MyiB) by the Maxwell relation

H e re/j\ = ( Tị 1 ~ T,)/2 is an average tem perature and

Ạ7’ = r,_ [ - r , is the te m p e ra tu re difference betw een

the tvj magnetisation isotherms measured at T,+ \ and

Tj wii the magnetic field changing from 0 to The

obtaii’d results o f ủSm are illustrated in Fig 2a and b

for E - O and TbCo:- Note that As m always shows its

maxiium (AS™*) at T(J.

F o T b C o : ASỊỊJi,x = - 2 3 J mol K in A 5 = 5 T In

additm As m is alm ost symmetric with respect to 7V-

This a general behaviour o f the SOT F o r E rC o 2 at

T q Amax reaches a h u 2 e value o f - l l l J / m o l K in

A 5 = iT ASm falls abruptly just below 7c, but it still

has arather laree value in a small tem perature range

abovifc, where the M M T occurrs.

As eeard applications o f M C E , three samples of

Gdo.-bo.6Co:, Gdo.7Luo.3C02 and Gdo.7Yo.3C02 having

the S>T aro u nd room tem perature are prepared and

inveseated These intermetallic com pounds show a

value o f AS!?ax ^ - 1.8J moỉ K in A B = 6 T Their

entropy change is com parable with that of Cid metal (of — 1 6 J mol K), which is used as one of the working materials nowadays [4].

ASỊỊJax is determined and collected in Fig 3 for several (R,R/)Co- and (R.Y)Co-* compounds The data are in good agreement with those reported for R C 02 [4 and Refs, therein] As the temperature decreases, an ex­ ponential tendency to increase of ASỊỊJax is found This tem perature dependence o f the entropy change was previously reported for several intermetallic systems such as RAN R N i: [4] For a more detailed comparison, those data o f A5J]Jax are included in the same figure However, a similar variation is observed in the

temperature range T > 200 K only At low temperatures

ASỊỊỊax (RAN) is smaller than that o f the corresponding

AS™* (R C o : ), e.g at 7 c = 35 K, [ A S ự x

( R C o 2 )-ASỊỊJJX( RAN)] ^ - 6 J/m ol K This large differ­ ence mav be related to (i) the nature of the FO T and (ii) the quenching o f spin fluctuations observed in RCch It was indicated that the quenching o f spin fluctuations

reduced the electronic entropy ầ S c= Ay7\ where 7 is the electronic specific heat constant From data o f the change o f the electronic specific heat Ay at the M M T which was collected in Ref [3] for several Y (Lu)Co 2

related com pounds, it turns out that the electronic contribution to the entropy change is < —U /m o lK Such a contribution is rather small with respect to the above mentioned entropy difference in R C 02 and other

V // Due D T K Anh / Journal o f Magnetism and Magnetic Materials 242-245 i 2002) 873-875 875

Fie 2 A.SV 1 vs T o f ErC ơ2 (a) and TbC \> (b).

rare earth intermetallics Therefore, M C E observed in

RCo- with low ordering tem perature can be attributed

to the FOT.

In in c lu sio n , M C E in R C o : is m ainly governed by

the niture o f the type o f the m agnetic phase transition

The sze o f the effect observed in (R, R ')C o ; com pounds

with he SO T at room tem perature is com parable with

that d pure G d metal These materials, however, are of

Tc IK )

Fie 3 ASỊỊỊ*1' vs T( of RCo: and other intermetallics.

lower cost Thus, they are rather promising for magnetic refrigeration applications.

This w ork is supported by the National University o f Hanoi, within project QG.TD.00.01 and by the project 420.301 o f the Fundam ental Research Program of Vietnam.

171 p 301.

[3] N.H Due F.E Brommer in: K.H.J Buschow (Ed.)

H andbook on Magnetic Materials N orth-Holland Am ­ sterdam 1999 Vol 12 Chapter 3 p 259.

[4] M.A Tishin in: K.H.J Buschovv (Ed.) Handbook on Magnetic Materials, North-Holland Amsterdam 1999 Vol 12, Chapter 4 p 395.

[5] V.K Pecharsky K.A Gschneidner Jr J Appl Phys 86 (1999) 565.