ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ KIM OANH TỔNG HỢP MÀNG XỐP ỐNG NANO Al
2
O
3

BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANOD HÓA –
KHẢO SÁT CẤU TRÚC, HÌNH THÁI
VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ
MÃ SỐ: 60 44 25



Oxid nhôm 3

1.1.1

Tổng quan về oxid nhôm 3

1.1.2

Ứng dụng của
γ-Al
2
O
3
5

1.2

Nhôm oxid điều chế bằng phương pháp anod hóa 6

1.2.1

Tổng quan về vật liệu nano 6

1.2.2

Phương pháp anod hóa 8

1.2.3


1.3.3

Tính chất hóa học 31

1.3.4

Ứng dụng 31

1.3.5

Phương pháp xác định hàm lượng congo đỏ 31

Chương 2 THỰC NGHIỆM 33

2.1

Mục tiêu thực nghiệm 33

2.2

Nội dung khảo sát 33

2.3

Hóa chất 33

2.4

Phương pháp tạo mẫu 35


trong dung dịch điện phân 39

2.5

Phương pháp khảo sát khả năng hấp phụ congo đỏ 40

2.5.1

Khảo sát khả năng hấp phụ congo đỏ 40

2.5.2

Khảo sát cân bằng hấp phụ congo đỏ lên bề mặt Al
2
O
3
40

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 44

3.1

Nhận xét sơ bộ ảnh hưởng của phương pháp xử lý bề mặt 44

3.2

Khảo sát cấu trúc của lớp oxid nhôm anod hoá 45

3.3


Khảo sát khả năng hấp phụ congo đỏ của các mẫu oxid nhôm thu được 57

3.8.1

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch điện phân 57

3.8.2

Khảo sát ảnh hưởng của thời gian điện phân 58

3.8.3

Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ điện phân 59

3.8.4

Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp xử lý bề mặt 61

3.8.5

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung môi hữu cơ (etylenglycol) 62

3.8.6

Khảo sát ảnh hưởng của điện thế điện phân 63

Chương 4 KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67


Sự hình thành các lớp oxid trên nền nhôm bằng phương pháp anod hóa trong
các dung dịch như acid phosphoric, oxalic, sulfuric, cromic đã được nghiên cứu
rộng rãi để tạo ra một lớp phủ có khả năng chống ăn mòn tốt và có đặc tính thương
mại mong muốn. Lớp oxid xốp này bao gồm các khâu mạng dạng ống hình lục giác,
ở đáy lỗ xốp có lớp oxid.
Gần đây, các dạng oxid này được giới khoa học quan tâm do cấu trúc xốp có
trật tự cao của nó. Lớp màng oxid này có thể được tách ra khỏi chất nền và lớp oxid
ở đáy có thể được hòa tan để tạo ra các ống thông suốt,
Các màng oxid nhôm có thể được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực công
nghệ được quan tâm, bao gồm cả lĩnh vực truyền thống và hiện đại. Chúng có thể
được dùng làm màng lọc micro trong môi trường ăn mòn thay cho màng lọc polime
hoặc làm khuôn để tạo ra các dây nano kim loại hoặc bán dẫn, các khuôn này đòi
hỏi cấu trúc có trật tự cao. Các kỹ thuật liên quan đến vật liệu cấu trúc nano này bởi
các đặc tính điện, quang và từ của chúng. Các ứng dụng của màng nhôm được anod
hóa trong pin sạc Li cũng được quan tâm gần đây.
Cấu trúc gốm tự nhiên của lớp màng này có thể được dùng như thiết bị màng
xúc tác, CMR, có thể hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt mà màng polime
không thể sử dụng được. So với các thiết bị phản ứng cổ điển, các CMR thể hiện lợi
thế trong các phản ứng tích hợp và phân tách, bằng cách nâng cao khả năng chuyển
hóa nhiệt động học của các phản ứng bằng việc loại bỏ một hoặc nhiều loại sản 2
phẩm khi chúng được tạo ra. Hơn nữa, các vật liệu xốp có sự quan tâm ngày càng
tăng trong CMR vì sự ổn định nhiệt và hóa học trong phản ứng pha khí ở các
khoảng hoạt động rộng.
Trong bài này, chúng tôi tập trung vào quá trình khảo sát sự ảnh hưởng của các
yếu tố: dung môi, nồng độ, nhiệt độ, điện thế đến cấu trúc, hình thái và khả năng
hấp phụ congo đỏ của oxid nhôm được tạo thành bằng phương pháp anod hóa.


2
O
3
, γ-Al
2
O
3
, δ-Al
2
O
3
, ε-
Al
2
O
3
, θ-Al
2
O
3
, η-Al
2
O
3
Tuy nhiên, những dạng thù hình này rất khó phân biệt,
chúng không có giới hạn xác định rõ ràng, thường chỉ ở mức độ tương đối. Ở nhiệt
độ trên 1000
0
C thì tất cả các dạng thù hình trên đều chuyển thành dạng α-Al
2

khoảng 500
0
C [4].
γ-Al
2
O
3
là một trong những dạng thù hình trung gian chưa ổn định của nhôm
oxid nhưng do nó có hoạt tính hoá học tương đối cao nên được điều chế và ứng
dụng nhiều hơn các dạng thù hình khác. 4
γ-Al
2
O
3
là những vi tinh thể không màu, có tỷ trọng là 3,4 g/cm
3
. Khi nung γ-Al
2
O
3

đến trên 1000
0
C thì sẽ chuyển thành dạng α-Al
2
O
3

- Oxygen
Hình 1.1 Cấu trúc của γ-Al
2
O
3

γ-Al
2
O
3
hoạt tính hơn α-Al
2
O
3
nên nó tan được trong dung dịch kiềm và acid.
Tùy thuộc vào điều kiện điều chế mà tinh thể γ-Al
2
O
3
rất khác nhau và mức độ sai
lệch tinh thể khác nhau. Trong cấu trúc γ-Al
2
O
3
luôn chứa một ít nước (khoảng 1%)
còn gọi là nước mao quản, lượng nước này không thể mất ngay cả khi nung lâu
dưới 1000
0
C. Chỉ loại bỏ được nước này khi nung trên 1000
0

O/1 lít không khí. Nhôm oxid γ-Al
2
O
3

hoạt tính được dùng làm chất xúc tác do hình thành các tâm acid-baz như sau [3]:
O Al O Al
OHOH
Ñoát noùng
H
2
O
O Al O Al
O
Taâm acid Lewis
Tâm baz Lewis
+ H
2
O
O
Al O Al
O
H
O
Tâm B
-
Taâm baz
H

I II III

• Đặc biệt trong công nghiệp dầu khí: hút ẩm trong các quá trình chế biến khí tự
nhiên, chất hấp phụ trong quá trình chế biến các phân đoạn dầu mỏ và xúc tác
cho các quá trình chuyển hóa hydrocarbon. Ví dụ: Phản ứng của Al
2
O
3
trong
hiện tượng hỗ biến imin–enamin của sắc tố C
30
H
30
O
8
có trong tinh dầu của hạt
bông với phenylalamine methyl ester. 6
• Ngoài ra γ-Al
2
O
3
còn được dùng trong công nghiệp dược phẩm, đặc biệt dùng
để xử lý nước chứa fluor và arsen với bề mặt riêng là 120 m
2
/g.
• γ -Al
2
O
3

chất rắn vi tinh thể, cấu trúc có những đường hầm cho phép đạt được diện tích bề
mặt rất cao và có bề mặt gồ ghề hơn dạng α-Al
2
O
3
[6].
Cho đến nay, đã có nhiều bài báo công bố về việc sử dụng γ-Al
2
O
3
như chất
mang trong hệ xúc tác phức hợp dưới các hình thức: kim loại/γ-Al
2
O
3
, oxid/γ-
Al
2
O
3
, phức cơ kim/γ-Al
2
O
3
[5].
Các loại phản ứng chính có sử dụng chất mang γ-Al
2
O
3
trong hệ xúc tác phức

lên so với các nguyên tử ở bên trong. Ví dụ, một hạt có kích thước 30nm có 5%
nguyên tử ở trên bề mặt của nó, với kích thước 10nm có 20% nguyên tử trên bề mặt
của nó và 3nm có 50% nguyên tử trên bề mặt của nó. Do vậy, các hạt nano sẽ có
diện tích bề mặt trên đơn vị khối lớn hơn so với các hạt ở kích thước lớn hơn.
Vì các phản ứng xúc tác hóa học diễn ra ở bề mặt, nên một khối vật liệu dạng
hạt nano sẽ phản ứng nhạy hơn với cùng khối vật liệu đó có cấu tạo từ các hạt lớn
hơn. Song song với các hiệu ứng diện tích bề mặt, các hiệu ứng lượng tử bắt đầu chi
phối những tính chất của vật liệu khi kích thước bị giảm xuống cỡ nano. Chúng có
thể tác động tới phản ứng điện, từ tính và quang học của vật liệu đặc biệt là khi cấu
trúc của kích cỡ hạt tịnh tiến tới mức kích cỡ nhỏ nhất trong bảng kích thước nano.
Vật liệu nano khai thác những hiệu ứng này bao gồm các chấm lượng tử, các tia
laze năng lượng lượng tử (quantum well lasers), các linh kiện điện quang,…
Đối với các vật liệu khác, ví dụ như những chất rắn tinh thể, khi kích thước các
thành phần cấu trúc của chúng giảm thì diện tích giao diện trong lòng vật liệu tăng
lên sẽ tác động mạnh tới các tính chất điện và cơ. Hầu hết các kim loại được tạo ra
từ các hạt tinh thể nhỏ, khi vật liệu bị giảm kích cỡ xuống thì ranh giới giữa các hạt
giảm xuống đến mức gần bằng không, vì vậy tạo cho nó độ rắn. Nếu những hạt này
có thể được làm cho cực nhỏ, hoặc thậm chí ở kích thước nano, thì diện tích giao
diện bên trong vật liệu tăng lên rất nhiều, điều này càng làm tăng độ cứng của nó.
Ví dụ, niken tinh thể nano có độ cứng bằng thép. Hiện nay có rất nhiều vật liệu
nano mới chỉ đang ở giai đoạn sản xuất trong phòng thí nghiệm, nhưng một số ít đã
bắt đầu được thương mại hóa. 8
1.2.2 Phương pháp anod hóa [9]
a. Lịch sử
Anod hóa lần đầu tiên được sử dụng trên quy mô công nghiệp vào năm 1923
để bảo vệ ăn mòn cho thủy phi cơ dura. Quy trình này sử dụng acid cromic, được
gọi là quy trình Bengough-Stuart và được mô tả trong Đặc tả Kỹ thuật Quốc phòng

trong dung dịch điện phân tạo thành lớp oxid trên bề mặt kim loại.
Các electron được phóng thích ra từ các nguyên tử kim loại bên anod sẽ di chuyển
qua catod, sau đó chúng kết hợp với ion H
+
để tạo thành khí hidrogen.
Vì kim loại tan một phần trong dung dịch điện phân, nên chỉ có thể sử dụng
dung dịch điện phân mà tốc độ hình thành lớp oxid nhanh hơn tốc độ hòa tan nó.
Thành phần dung dịch điện phân cũng quyết định đến việc lớp oxid hình thành là
dạng ống hay dạng lớp phẳng. Dạng lớp phẳng hình thành trong môi trường trung
tính hoặc hơi kiềm. Dạng ống hình thành trong môi trường acid.
c. Anod hóa nhôm
Hợp kim nhôm được anod hóa để tăng sức đề kháng ăn mòn, độ cứng bề mặt,
và cho phép nhuộm màu, cải thiện bôi trơn hoặc cải thiện độ bám dính. Lớp nhôm
được anod hóa không dẫn điện.
Khi tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ phòng, hoặc các khí có chứa oxygen,
nhôm tinh khiết tự thụ động hóa bằng cách hình thành trên bề mặt một lớp oxid
nhôm vô định hình dày 2–3nm, có khả năng chống ăn mòn rất tốt. Nhôm hợp kim
thường được hình thành một lớp oxid dày hơn, dày 5–15nm, nhưng có xu hướng dễ
bị ăn mòn. Phần hợp kim nhôm được anod hóa để làm tăng độ dày của lớp oxid này
nhằm mục đích chống ăn mòn. Việc chống ăn mòn của hợp kim nhôm sẽ tăng hiệu
quả khi giảm đáng kể một số yếu tố tạo hợp kim hoặc các tạp chất: đồng, sắt và
silic. Một số bộ phận bằng nhôm máy bay, vật liệu kiến trúc, và các sản phẩm tiêu
dùng được anod hóa. Nhôm được anod hóa có thể dùng trong máy nghe nhạc mp3,
đèn pin, nồi chảo, máy ảnh, đồ thể thao, khung cửa sổ, mái nhà, trong các tụ điện,
và trên nhiều sản phẩm khác nhờ khả năng chống ăn mòn và khả năng giữ lại màu
thuốc nhuộm. Mặc dù quá trình anod hóa làm tăng tính chống ăn mòn nhưng lỗ xốp
càng sâu sẽ có tác dụng làm trơn tốt hơn các bề mặt nhẵn.
Lớp phủ anod hóa có tính dẫn nhiệt và hệ số giãn nở tuyến tính thấp hơn nhiều
so với nhôm. Nên các lớp phủ có thể bị nứt bởi ứng suất nhiệt nếu nhiệt độ trên
80

e. Anod hóa magne
Quá trình anod hóa magne chủ yếu dùng để chế tạo sơn chống ăn mòn. Magne
mỏng (5μm) là đủ cho quá trình anod hóa, lớp oxid hình thành có thể dày đến 25μm
và có thể chống ăn mòn khi phủ lên sáp, hoặc natri silicat. 11

f. Anod hóa kẽm
Kẽm hiếm khi được anod hóa. Dung môi sử dụng là ammoni phosphat, cromat
và fluorur với thế áp vào lên tới 200V có thể tạo thành lớp màng màu xanh lá, có độ
dày lên đến 80μm. Các lớp phủ thu được cứng và chống ăn mòn.
g. Anod hóa niobi
Niobi anod hóa có nguyên tắc tương tự như titan với một loạt các màu sắc
đang được hình thành bởi sự thay đổi ở độ dày lớp phủ khác nhau. Độ dày của lớp
phủ sẽ phụ thuộc vào thế áp vào. Sử dụng đối với đồ trang sức và tiền xu.
h. Anod hóa tantal
Tantal anod hóa tương tự như titan và tiobi với một loạt các màu sắc phụ thuộc
độ dày của lớp phủ. Độ dày phụ thuộc vào thế áp vào và thông thường vào khoảng
18–23Å trên một volt, thế áp vào tùy thuộc vào chất điện phân và nhiệt độ.
i. Tác động của môi trường
Anod hóa là một trong những quá trình giúp kim loại thân thiện với môi
trường hơn. Ngoại trừ quá trình anod hóa hữu cơ, các các sản phẩm không chứa kim
loại nặng, các halogen hoặc chất dễ bay hơi. Phổ biến nhất của chất thải cho quá
trình anod hóa là nhôm hydroxid và nhôm sulfat, được tái chế để sản xuất phèn, bột
nở, mỹ phẩm, giấy in báo và phân bón hoặc sử dụng xử lý nước thải công nghiệp
trong các hệ thống.
1.2.3 Ống nano Al
2
O

2
O
3
+ 3H
2
O ∆G
0
= –864,6kJ
trong đó ∆G
0
năng lượng tự do Gibbs chuẩn. 13

Quá trình điện phân hình thành alumina là nền tảng cho sự hình thành các
mảng ống nano Al
2
O
3
. Các giai đoạn chính là:
1. Oxid tăng trưởng ở bề mặt kim loại do tương tác của kim loại với các ion O
2–

hay OH
–
. Sau khi hình thành một lớp oxid ban đầu, các anion di chuyển xuyên
qua lớp oxid kim loại đến mặt phân cách giữa kim loại và oxid tại đây chúng
phản ứng với kim loại.
2. Sự di chuyển ion kim loại (Al

là do sự cân bằng giữa sự hòa tan của oxid ở bề mặt tiếp xúc giữa oxid và dung dịch
điện phân ở đáy lỗ xốp và sự hình thành oxid ở bề mặt tiếp xúc của kim loại và oxid
do sự khuyếch tán của O
2
–
/OH
–
qua đáy lớp oxid. Đường kính lỗ xốp, và độ dày của
biên tỉ lệ thuận với thế áp vào. 14Hình 1.4 Mô hình oxid nhôm được anod hóa có đáy hình bán cầu.
Năm 1988, Konno quan sát độ trật tự của lỗ xốp trên màng oxid nhôm được
anod hóa. Năm 1995, Masuda và Fukuda phát hiện những vùng sai khuyết lớn xuất
hiện ở những vùng lớn, trong khi những sai khuyết được tìm thấy ở vùng biên sau
một khoảng thời gian dài anod hóa ở thế phù hợp sẽ không đổi. Thời gian anod hóa
kéo dài làm giảm sự sai khuyết và khuyết tật (do sự sắp xếp lại cấu trúc).
Bandyopadhyay cho rằng các lỗ xốp có khuynh hướng tập trung vào những vùng có
năng lượng co giãn bề mặt tăng và các biên hạt… mặc dù không có những chứng cứ
trực tiếp cho thấy rằng những sai khuyết trên cấu trúc xốp có thể bắt đầu từ những
sai khuyết, khuyết tật khác ở trên nhôm, nhưng rõ ràng có sự liên quan đến khả
năng tự sắp xếp, ít nhất là làm nhiễu loạn biên hạt trên nhôm không tôi. Bề mặt xù
xì nhiều là do sự hình thành biên oxid và lỗ xốp ở những chỗ lồi lõm nhanh hơn ở
những chỗ bằng phẳng. Những lỗ xốp hình thành trước ở chỗ lồi lõm trong giai
đoạn sớm sẽ phát triển nhanh hơn ở những chỗ khác. Bề mặt thô ráp, xù xì (ở bề
mặt tiếp xúc giữa nhôm và lớp oxid) sẽ được anod hóa trước, cản trở khả năng tự
sắp xếp. Tuy nhiên sự khuấy trộn dung dịch điện phân cũng góp phần làm cho quá

cấu trúc trật tự là sự giãn nở của oxid nhôm có mức độ vừa phải, ở đó không có sự
co hay sự giãn nở thể tích quá mạnh. Những nhận xét này đề nghị rằng hệ thống có
thể được mô tả bằng hàm năng lượng tự do Gibbs của năng lượng đàn hồi, năng
lượng khối và năng lượng bề mặt. Sự phức tạp là do vai trò của năng lượng hóa học
đối với các quá trình thực nghiệm vẫn chưa rõ.
Sau khi anod hóa lần hai, oxid nhôm có thể được lấy khỏi lớp nhôm, lớp màng
xốp mở đáy và đỉnh này được dùng làm bản mẫu hoặc lưới để sản xuất nhiều loại
vật liệu cấu trúc nano có độ trật tự cao. Sự thuận tiện của việc sản xuất không in sử
dụng bản oxid nhôm được anod hóa có cấu trúc nano với độ trật tự cao là:
• Đường kích lỗ xốp 20–200nm.
• Khoảng cách lỗ xốp 50–400nm.
Anod hoá lần 1 Trướ c khi anod hoá lần 2 Anod hoá lần 2 16

• Mật độ lỗ xốp 10
9
–10
11
lỗ xốp/cm
2
, tùy vào độ đối xứng của cấu trúc sáu cạnh.
• Đường kính, khoảng cách và kích thước mạng của oxid nhôm thu được phụ
thuộc vào bậc của chất nền.
• Diện tích lớn và giá thành thấp.
• Quy trình không cần vật liệu đặc biệt, có thể là oxid, chất bán dẫn, kim loại hay
polime.
• Có thể sử dụng vật liệu có bề mặt phẳng, cong, cục bộ hay đồng nhất.
• Không cần thiết một phòng sạch.

điện phân
Nồng độ, M Nhiệt độ,
0
C Thế, V
Đường kính

lỗ xốp
Acid sulphuric 0,5 0 25 30
Acid oxalic 0,3 10 40 45
Acid phosphoric 1,0 0 160 400 17

Sau khi lớp oxid đạt được độ dày mong muốn ở giai đoạn anod hóa lần hai,
màng nhôm oxid được tách khỏi màng nhôm bằng dung dịch HgCl
2
2% hoặc đổi
ngược thế áp vào. Ống xốp hình thành có một đầu mở và đầu kia bị bít bởi lớp
Al
2
O
3
mỏng. Lớp oxid này có thể mất đi bằng phương pháp làm mòn ướt bằng dung
dịch H
3
PO
4
0,1M hoặc phương pháp làm mòn plasma trong hệ thống khí CF
4

Việc đặt các chấm nano kim loại trên chất nền một cách có kiểm soát đã đạt
được bằng phương pháp in chùm điện tử. Máy in chùm điện tử có thể dễ dàng in
một hoặc một trăm hoặc thậm chí hàng ngàn chấm nano trong dòng e
–
cản quang
với độ chính xác tuyệt vời mà không có khó khăn gì. Tuy nhiên, quá trình in hàng
trăm triệu chấm nano sẽ mất nhiều thời gian và cũng bị giới hạn bởi lỗi khi kích
thước quá nhỏ. Ngoài ra, sự phức tạp càng tăng khi khoảng cách đều nhau của chấm
nano khoảng 100nm hoặc ít hơn. Với phương pháp sử dụng AAO làm bản mẫu,
hàng tỷ chấm nano với kích cỡ và khoảng cách đồng nhất có thể được hình thành
song song thường chỉ trong một hoặc một vài bước. Chế tạo các chấm nano kim loại
bắt đầu với các màng AAO nano xốp, lớp rào cản được gỡ bỏ để lại một bản mẫu
chứa các lỗ. Các mẫu này sau đó được đặt vào chất nền thường được thực hiện
trong dung dịch như màng, màng càng mỏng và càng lớn càng tốt, có thể dễ dàng bị
gãy trong việc xử lý thủ công. Các mẫu gắn kết chặc và mạnh với một bề mặt chất
nền bởi lực van der Waals. Sau đó, một lớp kim loại mỏng có thể được bay hơi
thông qua các lỗ bám lên bề mặt nền. Sự bay hơi thường được thực hiện trong một
chùm điện tử bay hơi với tốc độ lắng đọng tương đối chậm nhưng nhanh hơn mức
có xu hướng làm tắc nghẽn các lỗ xốp nano. Sau khi tách bỏ bản mẫu AAO, lớp
kim loại mỏng không mong muốn cũng được nâng lên, giống như trong quá trình
thông thường chế tạo chất bán dẫn, và một mảng lục giác hoàn hảo của chấm nano
kim loại được hình thành tự nhiên trên (ví dụ như chất bán dẫn) chất nền.
Đường kính trung bình và khoảng cách của các chấm nano được giới hạn bởi
đường kính lỗ và khoảng cách của các màng AAO. Đường kính các chấm nano có
thể giảm trên đường đi bởi sự ăn mòn hóa học ướt. Một mảng chấm nano điển hình
được trình bày trong Hình 1.7. Ở đây, một mảng chấm nano Ni trên bề mặt Si với
đường kính chấm nano là 55nm và chu kỳ khoảng cách đến trung tâm giữa hai
chấm lân cận là 110nm được hiển thị trong hình SEM. Chiều cao của các chấm
nano kim loại, xác định là 30nm của AFM, có thể được điều chỉnh bằng cách kiểm
soát độ dày bốc hơi hoặc ăn mòn bay hơi.

vực lưu trữ và chuyển sang quá trình xử lý thông tin. Các vật liệu nanocom-posite
và các mảng từ nano kỹ thuật mở ra một hệ thống đầy hứa hẹn để khảo sát các mô
hình tương tác từ không thể tồn tại trong tự nhiên hay các vật liệu khối. Ngoài ra,
các chấm từ nano không chỉ có tiềm năng đại diện cho 1 bit thông tin, có độ ổn định
cao, mà còn có thể hoạt động phối hợp để xử lý và truyền thông tin trong một tế bào
tự động hay một cấu hình vi mạch ở nhiệt độ phòng. Logic cỡ nano sử dụng cấu
trúc từ nano có thể có giá trị đáng kể trong việc tính toán và xử lý tín hiệu. Tiềm
năng ưu thế của hệ thống này bao gồm năng lượng tiêu thụ thấp và nhu cầu kết nối
thấp, ổn định nhiệt tại nhiệt độ phòng, và có khả năng tích hợp và mở rộng cao.
1.2.4.2 Dây nano và trụ nano
a. Dây nano
Các mảng nano kim loại và dây từ tính rất hấp dẫn do các ứng dụng tiềm năng
trong bức xạ, cảm ứng từ, các thiết bị từ mật độ cao, quang phổ Raman bề mặt tăng
cường, cũng như trong các nghiên cứu cơ bản của từ nano.
Khả năng sản xuất các mảng dây nano có độ sắp xếp cao với giá rẻ và hiệu quả
là quan trọng cho cả hai mục tiêu trên. Bản mẫu AAO tổng hợp bằng phương pháp
mạ điện kết tủa bền ở nhiệt độ cao và trong các dung môi hữu cơ. Phương pháp này 21

có chi phí thấp, năng suất cao, và sản xuất được lượng lớn các mảng lớn của dây
nano.
Ưu điểm chính của phương pháp này là dễ dàng sử dụng vật liệu. Chất nền
nhôm vẫn được cung cấp làm khung sườn cơ học và tiếp điểm điện. Độ dày của lớp
oxid có thể được thay đổi dễ dàng từ rất mỏng đến rất dày. Nhiều kim loại khác như
Ag, Fe, Ni, và Bi đã được kết tủa thành kênh nano bằng kỹ thuật mạ điện dòng xoay
chiều (AC). Chỉ có điều kiện AC là có hiệu quả do sự hạn chế phát sinh từ lớp cản
của bản mẫu AAO cũng như do sự khuếch tán trong các lỗ xốp nano. Một ví dụ của
ứng dụng dây nano kim loại là đầu dò IR không cần làm mát hoạt động trong xạ