Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-04-06T18:08:38Z No. of bitstreams: 1 2017_EdgarDavidGuarinCastro.pdf: 13967221 bytes, checksum: 5cf464b7be6dd878aa1766e53fd3f994 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-17T17:33:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_EdgarDavidGuarinCastro.pdf: 13967221 bytes, checksum: 5cf464b7be6dd878aa1766e53fd3f994 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T17:33:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_EdgarDavidGuarinCastro.pdf: 13967221 bytes, checksum: 5cf464b7be6dd878aa1766e53fd3f994 (MD5) / O presente trabalho expõe um estudo estrutural e magnético feito em filmes policristalinos de FeNi sobre substratos de Si. Medidas de energia dispersiva de raios X indicaram concentrações relativas de 64% para o ferro e 36% para o níquel, o que significa que os filmes possuem a concentração Invar, fenômeno caracterizado pela queda do coeficiente de dilatação da liga até valores muito baixos. Estudos experimentais mostram que este fenômeno deve estar fortemente vinculado com a estrutura magnética das ligas, mas os modelos teóricos ainda não conseguem explicar completamente a relação entre suas propriedades magnéticas e mecânicas, motivando continuados estudos sobre suas propriedades magnéticas. Nesta pesquisa foi proposto estudar e analisar a configuração micromagnética para três filmes de FeNi na concentração Invar, para três diferentes espessuras (30, 70 e 140 nm), por meio de técnicas experimentais como a magnetometria e a microscopia de força magnética (MFM), assim como por meio do uso de simulações computadorizadas, para oferecer mais bases experimentais que contribuam na compreensão dos fenômenos presentes nas ligas Invar. Os resultados revelaram inomogeneidades magnéticas causadas pela policristalinidade dos filmes. As amostras também manifestaram um comportamento ferromagnético mole, com magnetizações de saturação e anisotropias efetivas crescentes com o aumento das espessuras. Os resultados também mostraram uma grande influência da anisotropia de forma que faz com que os filmes sejam facilmente magnetizados no plano. Finalmente, com base nas medidas de magnetometria, a estrutura micromagnética dos filmes foi mapeada por medidas de MFM e posteriormente simulada com o software MuMax3. Os mapas revelaram domínios com magnetizações locais paralelas à superfície dos filmes, enquanto que as paredes possuem uma estrutura tipo Bloch, principalmente no interior dos filmes mais grossos. Deste modo, percebe-se que a anisotropia do material define eixos fáceis de magnetização no plano dos filmes, por causa da anisotropia de forma, que obriga às paredes de domínio a se distribuírem nos filmes, formando padrões de ziguezague irregulares na superfície. / The present work reports structural and magnetic study of FeNi polycrystalline films on Si substrates. X-ray dispersive energy measurements indicated relative concentrations of 64% iron and 36% nickel, which means that the films present Invar concentration, a phenomenon characterized by the decrease of the thermal expansion coefficient of the alloy to very low values. Experimental studies show that this phenomenon is strongly related to the magnetic structure of the alloys, but current theoretical models still cannot fully explain the relation between magnetic and mechanical characteristics of Invar alloys, motivating continued studies on their magnetic properties. In this research, the micromagnetic configuration for three FeNi films in Invar concentration and three different thicknesses (30, 70 and 140 nm) is analyzed according to their thicknesses. Experimental techniques such as SQUID magnetometry and Magnetic Force Microscopy (MFM) were used, as well as computer simulations, to offer more experimental bases that contribute to the understanding of the phenomena present in FeNi36 Invar alloys. Results revealed magnetic inhomogeneities caused by film polycrystallinity. The samples also showed a soft ferromagnetic behavior, with increasing saturation magnetizations and effective anisotropies with increasing thicknesses. Results also showed a great influence of shape anisotropy so that the films are easily magnetized in-plane. Finally, magnetometry measurements were complemented by micromagnetic structure mapping by Magnetic Force Microscopy, the resulting magnetic images were later simulated with the software MuMax3. The maps revealed domains with local magnetizations parallel to the surface of the films, while the walls have a Bloch-like structure, mainly inside the thicker films. In this way, the anisotropy of the material defines an easy axis of magnetization in the plane of the films, because of the shape anisotropy, which forces the domain walls to distribute in the films, forming irregular zigzag like patterns on the surface.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-06-30T15:35:42Z No. of bitstreams: 1 2016_AlbertoJoseMoreiraRocha.pdf: 2535560 bytes, checksum: fef3d65cd08359c9d071dc58b9a44c17 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-07-28T11:03:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_AlbertoJoseMoreiraRocha.pdf: 2535560 bytes, checksum: fef3d65cd08359c9d071dc58b9a44c17 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T11:03:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_AlbertoJoseMoreiraRocha.pdf: 2535560 bytes, checksum: fef3d65cd08359c9d071dc58b9a44c17 (MD5) / Neste trabalho foram produzidos filmes finos híbridos em matriz de poli(estireno)-bloco-poli(etileno-ran-butileno)-bloco-poli(estireno) SEBS e nanopartículas de óxido de ferro funcionalizadas com ácido oleico, por meio da técnica de spin-coating. Em uma primeira etapa, as nanopartículas de óxidos de ferro (diâmetro de 5,8 nm) foram sintetizadas por meio do método de coprecipitação química, e caracterizadas por meio das análises de espectroscopia Raman, UV-vis e no infravermelho, microscopia eletrônica de transmissão, análise termogravimétrica TG e medidas magnéticas. O coloide magnético formado por nanopartículas de óxidos de ferro funcionalizadas com ácido oleico dispersas em hexano foi misturado com a solução do copolímero SEBS preparada previamente para posterior deposição por spin coating. O estudo foi realizado em amostras de filmes depositados variando-se a concentração de partículas de óxidos de ferro e, como controles, foram preparados um filme casting, com a maior concentração de nanopartículas empregada, e o filme obtido com o copolímero. A caracterização dos filmes produzidos foi realizada empregando-se as técnicas de perfilometria, espectroscopias Raman e UV-vis, e medidas magnéticas. Os filmes apresentaram espessuras na faixa de 45 a 104 nm, a presença das nanopartículas no filme foi observada nos espectros Raman e de UV-vis, bem como nos resultados das medidas magnéticas. Os resultados mostraram também que os filmes apresentaram comportamento superparamagnético, indicando que as partículas de óxidos de ferro provavelmente não formam grandes agregados na arquitetura dos filmes. ________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this study, hybrid thin films comprising oleic acid-coated iron oxide nanoparticles embedded in the SEBS [poly(styrene)-block-poly(ethilene-ran-butylene)-block-poly(styrene)] matrix were fabricated using spin coating approach. Firstly, the iron oxides nanoparticles (diameter 5,8 nm) were synthetized via chemical co-precipitation method and characterized by Raman, UV-vis and Infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, thermogravimetry and magnetic measurements. The resulting magnetic colloid was mixed with a previously prepared solution of SEBS copolymer, and employed for the spin coating deposition. The study was performed in thin films fabricated with different concentration of iron oxides nanoparticles and, as a control film, a casting sample prepared with the highest concentration of nanoparticles employed and another comprising only the copolymer deposited by spin coating. The characterization of films was performed using perfilometry, Raman and Infrared spectroscopy, UV-vis and magnetic measurement. The prepared films present films thickness in the range from 45 to 104 nm. The presence of the nanoparticles within the films was probed by Raman and UV-vis spectrum, as well as through magnetic measurements. The results show that films exhibit superparamagnetic behavior, indicating that particles do not form big clusters in the film structure.