Foram estudadas fitas de Cu95Co5, Cu90Co10 e Cu85Co15, com ênfase para Cu90Co10, que apresenta máxima magnetorresistência gigante nestes materiais. As amostras foram caracterizadas utilizando as seguintes técnicas: medidas de resistividade vs. temperatura, realizadas in situ durante os tratamentos térmicos; magnetização e magnetorresistência (MR) a temperatura ambiente, 4,2 K e 20 K; Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Transmissão, Espectroscopia de Dispersão de Energia de Raios-X e de Perda de Energia Eletrônica. Medidas de resistividade durante o tratamento térmico indicaram a presença de dois processos de mudança estrutural para Cu90Co10. O final do primeiro processo coincide com o máximo da magnetorresistência gigante, e o segundo com a queda brusca desta propriedade. Mostramos que, devido à composição e à técnica de fabricação, a nanoestrutura da liga binária CuCo é um tanto complexa, e não simplesmente granular. Podem ser observados, de acordo com a composição e tratamento térmico, pelo menos três tipos diferentes de segregação: nucleação e crescimento, decomposição espinodal e precipitação descontínua. Observamos que a decomposição espinodal está presente já na formação da fita por melt-spinning e permanece mesmo após a nucleação e crescimento de grãos para todas as composições analisadas. A evolução da MR com o tratamento térmico para Cu90Co10 é associada à evolução da decomposição espinodal através do aumento de sua amplitude. A precipitação descontinua torna-se importante após tratamentos térmicos adequados e seu surgimento está relacionado à queda brusca do valor de magnetorresistência gigante visto para Cu90Co10. Verificamos que estas nanoestruturas influenciam diretamente as propriedades de transporte e magnéticas do material. Com isso concluímos que um modelo completo para explicar a magnetorresistência gigante no sistema CuCo deve considerar o efeito de espalhamento dependente de spin através de modulações de composição, além de distribuições granulares. Mostramos também que, devido às características da região instável do diagrama de fases do CuCo, a diferença entre resultados em materiais semelhantes encontrados na literatura deve estar relacionada às diferentes histórias térmicas a que os mesmos são submetidos tanto na fabricação como nos tratamentos térmicos posteriores. / We studied Cu95Co5, Cu90Co10 and Cu85Co15 ribbons, emphasizing on Cu90Co10 that presents maximum giant magnetoresistance for these materials. We have characterized the samples using the following techniques: in situ resistivity vs. temperature measurements during the thermal treatment, magnetization and magnetoresistance (MR) at room temperature, 4,2 K, and 20 K; X-Ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy, Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy and Electron Energy-Loss Spectroscopy. Our resistivity measurements during the heat treatment indicated the presence of two processes for Cu90Co10. The end of the first process coincides with the maximum in giant magnetoresistance, and the second to a sharp drop of this property. We show that, due to both the composition and manufacturing technique, the nanostructure of CuCo binary alloys are complex, not simply granular. We have seen, according to the composition and heat treatment, at least three different types of segregation: nucleation and growth, spinodal decomposition and discontinuous precipitation. We observed that spinodal decomposition is already present in the ribbons obtained by melt-spinning and remains even after the nucleation and growth of grains analyzed for all compositions. The evolution of the MR with heat treatment for Cu90Co10 is associated to the evolution of the spinodal decomposition by increasing its amplitude. The discontinuous precipitation becomes important after suitable heat treatment and its appearance is related to the sharp fall in the value of giant magnetoresistance seen for x Cu90Co10. We have found that these nanostructures directly influence the magnetic and transport properties of the materials. We thus conclude that a complete model to explain Giant Magnetoresistance in CuCo should consider the spin dependent scattering effect from composition modulations, as well as granular distributions. We have also shown that the unstable region due to the characteristics of the CuCo phase diagram may explain the difference between results from similar materials in the literature, probably related to different thermal histories that are subjected both in manufacture and subsequent thermal treatments.

Esta dissertação apresenta um estudo de diferentes metodologias de imobilização (fisissorção, quimissorção com carboxibenzaldeído e quimissorção com glutaraldeído) da lipase de Burkholderia cepacia em nanopartículas magnéticas e sua aplicação na resolução cinética de alcoóis secundários racêmicos. O método de imobilização por fisissorção resultou na imobilização de 0,21 mg de proteína em 20 mg de nanopartículas magnéticas. Para a mesma quantidade de nanopartículas magnéticas, o método de quimissorção com carboxibenzaldeído imobilizou 0,26 mg de proteína contra 0,28 mg de proteína pelo método de quimissorção com glutaraldeído, a melhor relação encontrada neste trabalho. A atividade enzimática foi avaliada na resolução cinética de alcoóis secundários racêmicos [(RS)-2-bromo-1-(fenil)etanol, (RS)-2-bromo-1-(4-nitrofenil)etanol, (RS)-1-(4-nitrofenil)etanol e (RS)-1-(fenil)-1,2-etanodiol] via reação de transesterificação enantiosseletiva. O efeito de diferentes parâmetros reacionais para a resolução cinética foi estudado, como agente acilante, quantidade de substrato, solvente, quantidade de nanopartículas magnéticas (suporte), velocidade de agitação, tempo e temperatura reacionais. Os melhores parâmetros encontrados foram acetato de vinila como agente acilante, tolueno como solvente e sob agitação de 800 rpm. Observou-se que após 30 dias de estocagem da lipase imobilizada por fisissorção sua atividade foi mantida. Além disso, estudou-se a reciclagem da enzima imobilizada, durante a resolução cinética. A melhor temperatura e tempo reacional foram determinados para cada método de imobilização. A quimissorção com glutaraldeído foi o melhor método de imobilização para a reciclagem da enzima, pois durante 8 ciclos de resolução cinética a conversão (50 %) e a enantiosseletividade (>99 %) foram mantidas. Com base nesses resultados, pode-se concluir que o processo de imobilização permite um aumento da estabilidade da enzima quando comparada com a enzima livre, permitindo sua reutilização por vários ciclos reacionais. / This dissertation describes studies about different immobilization methodologies (physisorption, chemisorption with carboxibenzaldehyde and chemisorption with glutaraldehyde) of the Burkholderia cepacia lipase on magnetic nanoparticles and its application in the enzymatic kinetic resolution of chiral secondary alcohols. The physisorption method immobilized 0.21 mg of protein per 20 mg of magnetic nanoparticles. Using the same amount of magnetic nanoparticles, the chemisorption method with carboxibenzaldehyde immobilized 0.26 mg of protein against 0.28 mg for the chemisorption with glutaraldehyde, the best result found in this work. The enzymatic activity was determined in the enzymatic kinetic resolution of chiral secondary alcohols [(RS)-2-bromo-1-(phenyl)ethanol, (RS)-2-bromo-1- (4-nitrophenyl)ethanol, (RS)-1-(4-nitrophenyl)ethanol and (RS</I<)-1-(phenyl)- 1,2-ethanodiol] via enantioselective transesterification reaction. The effect of several reaction parameters for the kinetic resolution was studied, such as acetyl donor, substrate concentration, solvent, amount of magnetic nanoparticles (support), agitation speed, reaction time and temperature. The best results were obtained using vinyl acetate as acetyl donor, toluene as solvent, and 800 rpm as agitation speed. Regarding the physisorption method, after 30 days as storing time the enzymatic activity remained the same. Besides, the reusability of immobilized lipase was evaluated. The best temperature and reaction time in the kinetic resolution were determined for each immobilization method. The chemisorption with glutaraldehyde was the best immobilization method for the enzyme reusability, because even after 8 cycles of the kinetic reaction, the conversion (50 %) and enantioselectivity (>99 %) remained the same. Based on these results, it is possible to conclude that the immobilization process increased the enzyme stability when compared to the free enzyme, allowing its reusability for many reaction cycles.

O presente trabalho trata da obtenção de ligas de NiFe de NiFeCo sob a forma de filmes finos e também no seu uso na tentativa em se construir um sensor magnético tipo fluxgate planar. A técnica de produção utilizada foi a eletrodeposição com regime galvanostático. A solução eletrolítica utilizada era constituída por sais de níquel e ferro e alguns aditivos. Para depositar os filmes de NiFe, o eletrodo auxiliar era constituído de níquel; enquanto que para depositar os filmes de NiFeCo, o eletrodo auxiliar era constituído de cobalto. Os filmes foram depositados em substratos de cobre utilizando densidades de corrente no intervalo de 4 até 28 mA/cm2, com tempos totais de 40 e 60 minutos. A caracterização morfológica foi realizada utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura superficial e de seção lateral e para encontrarmos a composição dos elementos presentes na amostra, realizamos a Espectroscopia de Energia Dispersiva e Difração de Raios-X. Quanto à caracterização magnética foi utilizado o Magnetômetro de Amostra Vibrante e também magnetometria utilizando o Superconducting Quantum Interference Devices (este foi utilizado somente para os filmes de NiFeCo) como o elemento detector do equipamento. Os filmes de NiFe crescem com orientações cristalinas ao longo dos planos (110) e (200); as quantidades de níquel e ferro atingem valores constantes a partir da densidade de corrente de 15 mA/cm2 (embora sempre haja mais níquel que ferro); o ponto de menor coercividade magnética (58,4 A/m) também ocorre a partir dessa densidade de corrente, onde filmes com 1 ?m de espessura são conseguidos para um tempo total de 40 minutos. Nota-se uma assimetria para os campos aplicados perpendicular e paralelamente à superfície do filme. Os filmes de NiFeCo crescem com orientações ao longo dos planos (111) e (200). Embora sempre haja mais níquel (constante em 70%), as concentrações de Fe e Co se igualam apenas para uma densidade de corrente próxima de 15mA/cm2. Abaixo desse valor há mais ferro, e acima mais Co. A partir dessa densidade de corrente, novamente observa-se um mínimo no valor da coercividade magnética do material (81 A/m). A partir dessa densidade de corrente, tal grandeza teve seu valor mantido praticamente constante. Para essa densidade de corrente filmes de 6 ?m de espessura são obtidos para um tempo de 40 minutos. Uma menor assimetria magnética é observada comparada com o caso anterior. Por esses dados, acreditamos que o filmes de NiFeCo seja um melhor candidato para a confecção do sensor planar tipo fluxgate, e testes iniciais de sua fabricação também são apresentados. / This work presents the results about the fabrication and characterization of thin films of NiFe and NiFeCo alloys. The attempts to construct the planar fluxgate are also presented. Galvanostatic electrodeposition using an electrolytic solution containing Ni and Fe was used: NiSO4 (0,7 mol/l); NiCl2 (0,02 mol/l); FeSO4 (0,03 mol/l); H3BO3 (0,4 mol/l) and C7H5O3NS.2H2O (0,016 mol/l). The auxiliary electrode was made on Ni for the NiFe films, while another one made on Co was used for the NiFeCo films. Films were deposited on copper substrates using current densities form 4 up to 28 mA/cm2, and total deposition time of 40 and 60 minutes. Structural characterization was performed using Scanning Electron Microscopy (surface and cross-section); Energy Dispersive Spectroscopy, and Xray Diffraction. Magnetic characterization was performed using two methods: the Vibrating Sample Magnetometry and magnetometry using a SQUID (Superconducting Quantum Interference Devices) sensor. NiFe films grow with crystalline planes oriented along the (110) e (200) directions; the amount of each material reach constant values for current densities above 15 mA/cm2 (even though there is always more Ni). The point of minimum magnetic coercivity (58,4 A/m) also occurs for this current density, where films 1 ?m-thick are obtained for a total deposition time of 40 minutes. An asymmetry is observed for magnetic fields applied parallel and perpendicular to the surface of the films. NiFeCo films grow with crystalline planes oriented along the (111) and (200) directions; the amount of Ni remains constant (about 70%) for the whole current density range. The amount of Fe decreases with increasing current density, while the amout of Co shows the opposite behavior. They have equal values for current densities of about 15mA/cm2, where the minimum coercivity of 81A/m is achieved. For higher current densities the coercivity remains constant. For the current density of 15mA/cm2, 6 ?m-thick films are obtained for a total deposition time of 40 minutes. The magnetic asymmetry is smaller than for the case of the NiFe films. According to the obtained data, we believe that NiFeCo is a better candidate for the fabrication of planar magnetic fluxgate sensors. Initial tests for the fabrication of a prototype are also presented.

Em virtude da grande atenção que os nanomateriais magnéticos recebem atualmente, cientistas de diversas áreas (química, física, engenharia e medicina) vêm estudando as propriedades e as aplicações de nanopartículas magnéticas, gerando uma grande demanda por materiais de alta qualidade. As propriedades dos nanomateriais magnéticos são fortemente dependentes de suas propriedades intrínsecas (p. ex., composição, cristalinidade, tamanho e forma) e das interações entre as partículas, portanto sofrendo grande influencia do método de síntese aplicado. Várias técnicas para produção de nanomateriais magnéticos são conhecidas, porém muitas delas geram materiais com baixa qualidade no que diz respeito a tamanho médio e faixa de distribuição de tamanhos nas amostras. O presente trabalho teve por objetivo estudar a síntese de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) por decomposição térmica do acetilacetonato de ferro (III), um método já conhecido e que se destaca pela alta qualidade de amostras (elevado controle no tamanho, estreita distribuição de tamanhos e forma bem definida), porém de alto custo. Estudamos a influência dos aditivos normalmente empregados no meio reacional no controle da morfologia, tamanho e polidispesão das amostras preparadas e sugerimos outros reagentes (monoóis, dióis e polióis) em busca de novas condições de síntese de nanopartículas magnéticas com morfologia e tamanho controlados. Do ponto de vista prático, reduzimos o custo de produção de nanomateriais magnéticos de alta qualidade pela utilização de aditivos mais baratos e de fácil obtenção no mercado. Os diferentes aditivos propostos modificaram as propriedades magnéticas ligadas às interações dipolares entre as partículas magnéticas. A influência dos aditivos foi testada em crescimentos sucessivos usando partículas de magnetita já formadas como sementes. O perfil de crescimento se mostrou diferente em função dos reagentes empregados e as amostras tiveram suas interações hiperfinas medidas para avaliar a relação entre o tamanho e aumento da cristalinidade das partículas formadas. O revestimento das partículas de magnetita com ouro foi estudado buscando aumentar a biocompatibilidade e proteger os núcleos magnéticos, porém as estruturas core-shell obtidas não apresentaram comportamento superparamagnético. Os estudos das interações hiperfinas mostraram perda da cristalinidade após o revestimento com ouro. As partículas de magnetita foram aplicadas para produzir calor através de hipertermia magnética, sendo que a interação entre as partículas se mostrou fundamental para o aumento do calor gerado. Outra aplicação biomédica testada foi o uso das partículas de magnetita como contraste para imagem por ressonância magnética nuclear. Nossas amostras mostraram desempenho semelhante às partículas disponíveis no mercado a alto custo / Magnetic nanomaterials have received a great deal of attention from scientists of various research fields (chemistry, physics, engineering and medicine) that have been studying the properties and applications of magnetic nanoparticles, generating a great demand for high quality materials. The magnetic properties of nanomaterials are strongly dependent on their intrinsic properties (eg., composition, crystallinity, size and shape) and the interactions between particles, therefore are influenced by the method of synthesis applied. Various techniques for the production of nanomarerials are known, but many of them produce poor quality materials, regarding to the average size, broad size distribution range and variable shape. The present work aimed to study the synthesis of magnetite nanoparticles (Fe3O4) by thermal decomposition of iron (III) acetylacetonate, a method already known for delivering high quality samples (high control on the size and narrow size distribution ), but at high cost. We studied the influence of additives normally used in the reaction medium to control the morphology, size and polydispersion and suggested other reagents (monols, diols and polyols) in the search for new conditions to synthesize magnetic nanoparticles with controlled size and morphology. From a practical viewpoint, we have reduced cost of producing high-quality magnetic nanoparticles using cheaper additives available on the market. The different additives used in the synthetic protocol modified the magnetic properties which are related to dipolar interactions between magnetic particles. The influence of additives was tested in successive growth using magnetite particles previously formed as seeds. The growth profile showed to be different depending on the additives used and the samples had their hyperfine interactions measured to estimate the relationship between the size increasing and the crystallinity of the particles formed. The coating of the magnetite particles with gold was studied in order to increase the biocompatibility and to protect the magnetic core. In this case, the core-shell structure lost the superparamagnetic behavior. Studies of hyperfine interactions showed the loss of crystallinity after coating the nanoparticles with gold. The synthesized particles were used to produce heat by magnetic hyperthermia, where the interaction between the particles proved to be crucial to increase the generated heat. Another biomedical application tested was the use of magnetite particles as contrast agent for magnetic resonance imaging. Our samples showed similar performance to the commercially available particles at high cost.

Orientadores: Flavio Garcia, Eduardo Granado Monteiro da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T05:04:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_MarcioMedeiros_M.pdf: 20040711 bytes, checksum: 307f0dbee3ef2d92b25427c28d39c7d6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho fizemos um estudo sistemático de filmes compostos por multicamadas Co/Pd depositados sobre arranjos auto-organizados de esferas de látex submicrométricas (50 ¿ 1000 nm). O filme depositado sobre a esfera (não-magnética) forma uma calota magnética com espessura variável. As espessuras de Co e Pd foram escolhidas de modo a obter duas classes de multicamadas, uma com anisotropia intrínseca perpendicular e outra com anisotropia intrínseca planar, quando depositadas sobre um substrato plano. Os arranjos de calotas com anisotropia intrínseca perpendicular que produzimos têm um comportamento magnético que reproduz resultados publicados recentemente na literatura. Para os sistemas com anisotropia intrínseca planar a microestrutura magnética é profundamente dependente da forma tridimensional da calota, assim como do seu tamanho. A investigação destas calotas envolveu caracterizações magnéticas por efeito Hall extraordinário, efeito Kerr magneto-ótico e SQUID, análise estrutural por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e sondagem da configuração da magnetização por microscopia de força magnética (MFM). Para esferas menores (diâmetros de 50 e 100 nm), as imagens de TEM mostram que as calotas segmentam-se em nanopilares orientados radialmente. Em concordância com as caracterizações magnéticas, propomos que a segmentação em pilares induz uma anisotropia efetiva radial nessas calotas menores. Nas calotas maiores (500 e 1000 nm) estudamos a influência do gradiente de espessura, medido por TEM, sobre a anisotropia efetiva ao longo da esfera. Nestas calotas as multicamadas são contínuas e, correlacionando caracterizações magnéticas, imagens de TEM, medidas de MFM e simulações micromagnéticas, chegamos à conclusão de que a magnetização forma um vórtice em seu topo, influenciada pela forma tridimensional da calota. O núcleo dos vórtices que observamos é razoavelmente maior do que aqueles mostrados na literatura para vórtices em discos, indicando que tal sistema de calotas pode ser promissor para aplicações em mídias de gravação magnética / Abstract: In this work we have performed a systematic study on Co/Pd multilayers deposited over self-assembled polystyrene nanospheres (with diameter ranging from 50 to 1000 nm). The film deposited over the nonmagnetic nanosphere forms a magnetic cap with variable thickness. The Co and Pd layer thicknesses were chosen in order to obtain two classes of multilayers, one exhibiting intrinsic in-plane anisotropy and the other exhibiting intrinsic out-of-plane anisotropy, when deposited on flat substrates. The magnetic behavior of the caps¿ arrays with intrinsic out-of-plane anisotropy which we have produced agrees with results recently reported in the literature. The magnetic microstructure of the systems with intrinsic in-plane anisotropy is mainly influenced by three-dimensional shape and size of the caps. The study of those caps included magnetic characterization by Extraordinary Hall Effect, Magneto-Optic Kerr Effect and SQUID, structural analysis by Transmission Electron Microscopy (TEM) and magnetic configuration probing by Magnetic Force Microscopy (MFM). For the smallest spheres (50 and 100 nm in diameter) TEM images show that the cap is segmented into radial nanopillar like structures. Agreeing with our magnetic measurements, we propose that this segmentation induces an effective radial anisotropy in the smallest caps. For the largest caps (500 and 1000 nm in diameter) we have studied the influence of the thickness gradient (probed by TEM) on the effective anisotropy along de cap. In those caps the multilayers are continuous and, correlating magnetic characterizations, TEM images, MFM profiles and micromagnetic simulations, we concluded that the magnetization forms a curling structure in the top of the caps. The so formed magnetic vortex is strongly influenced by the cap¿s shape. We observed that the magnetic vortex core is considerably larger than the ones shown in the literature for vortex in planar discs, indicating that this cap system may be promising for applications in magnetic recording medias / Mestrado / Materiais Magneticos e Propriedades Magneticas / Mestre em Física

Foram estudadas fitas de Cu95Co5, Cu90Co10 e Cu85Co15, com ênfase para Cu90Co10, que apresenta máxima magnetorresistência gigante nestes materiais. As amostras foram caracterizadas utilizando as seguintes técnicas: medidas de resistividade vs. temperatura, realizadas in situ durante os tratamentos térmicos; magnetização e magnetorresistência (MR) a temperatura ambiente, 4,2 K e 20 K; Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Transmissão, Espectroscopia de Dispersão de Energia de Raios-X e de Perda de Energia Eletrônica. Medidas de resistividade durante o tratamento térmico indicaram a presença de dois processos de mudança estrutural para Cu90Co10. O final do primeiro processo coincide com o máximo da magnetorresistência gigante, e o segundo com a queda brusca desta propriedade. Mostramos que, devido à composição e à técnica de fabricação, a nanoestrutura da liga binária CuCo é um tanto complexa, e não simplesmente granular. Podem ser observados, de acordo com a composição e tratamento térmico, pelo menos três tipos diferentes de segregação: nucleação e crescimento, decomposição espinodal e precipitação descontínua. Observamos que a decomposição espinodal está presente já na formação da fita por melt-spinning e permanece mesmo após a nucleação e crescimento de grãos para todas as composições analisadas. A evolução da MR com o tratamento térmico para Cu90Co10 é associada à evolução da decomposição espinodal através do aumento de sua amplitude. A precipitação descontinua torna-se importante após tratamentos térmicos adequados e seu surgimento está relacionado à queda brusca do valor de magnetorresistência gigante visto para Cu90Co10. Verificamos que estas nanoestruturas influenciam diretamente as propriedades de transporte e magnéticas do material. Com isso concluímos que um modelo completo para explicar a magnetorresistência gigante no sistema CuCo deve considerar o efeito de espalhamento dependente de spin através de modulações de composição, além de distribuições granulares. Mostramos também que, devido às características da região instável do diagrama de fases do CuCo, a diferença entre resultados em materiais semelhantes encontrados na literatura deve estar relacionada às diferentes histórias térmicas a que os mesmos são submetidos tanto na fabricação como nos tratamentos térmicos posteriores. / We studied Cu95Co5, Cu90Co10 and Cu85Co15 ribbons, emphasizing on Cu90Co10 that presents maximum giant magnetoresistance for these materials. We have characterized the samples using the following techniques: in situ resistivity vs. temperature measurements during the thermal treatment, magnetization and magnetoresistance (MR) at room temperature, 4,2 K, and 20 K; X-Ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy, Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy and Electron Energy-Loss Spectroscopy. Our resistivity measurements during the heat treatment indicated the presence of two processes for Cu90Co10. The end of the first process coincides with the maximum in giant magnetoresistance, and the second to a sharp drop of this property. We show that, due to both the composition and manufacturing technique, the nanostructure of CuCo binary alloys are complex, not simply granular. We have seen, according to the composition and heat treatment, at least three different types of segregation: nucleation and growth, spinodal decomposition and discontinuous precipitation. We observed that spinodal decomposition is already present in the ribbons obtained by melt-spinning and remains even after the nucleation and growth of grains analyzed for all compositions. The evolution of the MR with heat treatment for Cu90Co10 is associated to the evolution of the spinodal decomposition by increasing its amplitude. The discontinuous precipitation becomes important after suitable heat treatment and its appearance is related to the sharp fall in the value of giant magnetoresistance seen for x Cu90Co10. We have found that these nanostructures directly influence the magnetic and transport properties of the materials. We thus conclude that a complete model to explain Giant Magnetoresistance in CuCo should consider the spin dependent scattering effect from composition modulations, as well as granular distributions. We have also shown that the unstable region due to the characteristics of the CuCo phase diagram may explain the difference between results from similar materials in the literature, probably related to different thermal histories that are subjected both in manufacture and subsequent thermal treatments.

Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados obtidos com o uso da técnica de campo magnético induzido durante o tratamento térmico do Ferro Fundido Nodular em desenvolvimento de núcleos de alto-falantes. Para este estudo foi escolhido como material o Ferro Fundido Nodular devido ao baixo custo de obtenção das peças e também por ser um material de fácil aquisição no mercado. Foram confeccionadas 90 amostras deste Ferro Fundido Nodular com percentuais diferenciados de Ferro, Silício e Carbono, sendo que as amostras quando foram submetidas ao tratamento térmico de recozimento também sofreram a indução magnética. Os parâmetros utilizados no tratamento térmico situaram-se na faixa de temperatura de aquecimento de 900ºC até 920ºC e uma indução magnética "B" entre 16000 e 20000 Gauss. O grande desafio deste trabalho estava no fato de que variações de composição das ligas de ferro fundido nodular, aliadas as inclusões de outros materiais não magnetizáveis, modificavam, para pior, o desempenho dos núcleos dos alto-falantes. Para obter-se, então, uma estrutura em que o fluxo magnético pudesse permear, buscou-se primeiramente selecionar a liga de ferro fundido eliminando ao máximo os materiais não magnetizáveis, e só então, estudar um processo de tratamento térmico com indução magnética que tornasse o material adequado ao uso nos núcleos de alto-falantes Para melhorar as propriedades magnéticas de forma contundente, buscou-se através do recozimento com campo induzido um alinhamento dos domínios, ou seja, uma ordenação dos "spins" dentro dos grãos do material que juntamente com a elevação de temperatura tenderam a ter um mesmo sentido, facilitando de maneira significativa a passagem do fluxo magnético, propriedade importante para o desempenho dos núcleos de alto-falantes. Foram realizados recozimentos com campo induzido observando-se o desempenho da permeabilidade magnética inicial das peças e posteriormente medidas com equipamento de saturação de campo. Esses resultados foram correlacionados com os dados obtidos pelo uso do aço SAE 1020, nas mesmas condições de uso e teste de laboratório. Foram realizados estudos metalográficos, além de análises de composição química das amostras e a relação destes fatores com as propriedades magnéticas. Também foram estudados os dados de usinabilidade das amostras do ferro fundido nodular tratadas termicamente com indução magnética e subseqüentemente comparados com o Aço SAE 1020. Do ponto de vista científico, uma das contribuições deste trabalho, está na influência da indução de campo magnético durante o tratamento térmico das amostras, pois é possível verificar um ganho significativo nas propriedades magnéticas apresentadas pelos núcleos dos alto-falantes durante os testes de desempenho. A outra está no fato de que ganhos correlacionados ao design do produto possibilitam utilizar o ferro fundido como uma alternativa economicamente viável e perfeitamente ajustável à alta performance dos alto-falantes. Como resultado deste estudo foi demonstrado à possibilidade do uso do recozimento com indução magnética, como forma de aumentar a permeabilidade de um material com alto teor de carbono, no caso específico, o ferro fundido nodular. Este trabalho permite afirmar que é possível desenvolver núcleos magnéticos de alto-falantes em ferro fundido nodular com alto desempenho e também sugerir que outras aplicações onde seja necessário aumento do desempenho magnético esta técnica possa ser aplicada. / This work aims to present the results obtained with the use of induced magnetic field during the heat treatment of Nodular Cast Iron for speaker cores. For this study development, the chosen material is the nodular cast iron due to the low trading costs and ease of purchase on the market. Ninety samples of nodular cast iron were constructed, with different iron, silicon and carbon contents. Samples, when subjected to annealing, were also subjected to magnetic induction. The final temperature on the heat treatment was in the range of 900ºC to 920ºC, and the magnetic induction was in the range of 16000 to 20000 Gauss. The challenge of this work was in the fact that compositional changes in the nodular cast iron, allied to inclusions of non-magnetizable materials, modify for worse the performance of speaker cores. To obtain a structure that the magnetic field could permeate, the cast iron alloys were selected to eliminate, at most, the presence of non-magnetizable materials, and only then consider a heat treatment process with magnetic induction to make the material suitable for use in speaker cores. To improve the magnetic properties, an alignment of dipoles of the material, through induced magnetic field during annealing was intended. Annealing with induced magnetic field was carried out, observing the performance of the initial magnetic permeability of the samples, and subsequently measured with field saturation equipment The results were correlated with the obtained data from the use of the SAE 1020 steel, with the same conditions of use and laboratory tests. Metallographic and chemical composition analyses were carried out on the samples, and the correlation of these data with the magnetic properties was estmated. Also machinability of the thermal treated with magnetic induction nodular cast iron samples were analyzed and compared with the SAE 1020 steel. From the scientific point of view, one of the contributions of this work is the influence of induced magnetic field during the heat treatment of the samples, since it was possible to verify a significant gain in the magnetic properties of the speaker cores during the performance tests. Another contribution is the fact that gains correlated with the design of the product enable the use of cast iron as an economically viable and fully adjustable material to the high performance of subwoofers. As a result of this work, the possibility of using annealing with magnetic induction was presented as a way to increase the permeability of a material with high carbon content, in this particular case, the nodular cast iron. This research allows asserting that it is possible to develop speaker magnetic cores of nodular cast iron with high performance and also suggest that this technique can be applied to other applications where it is necessary to increase their magnetic performance.

Neste trabalho foram estudadas as propriedades magnéticas e estruturais de filmes ultrafinos de Fe, Co e Ni produzidos por eletrodeposição sobre substratos de Au(111). Os estágios iniciais de crescimento dos filmes foram estudados por técnicas de caracterização “in-situ”. Uma nova técnica de caracterização do estado magnético de filmes ultrafinos eletrodepositados (EC-AGFM) foi utilizada, mostrando-se uma poderosa ferramenta para o estudo das propriedades magnéticas dos filmes. Outras técnicas, como STM “in-situ”, PMOKE “in-situ”, EXAFS, XRD, RBS foram utilizadas. A análise dos dados revelaram resultados diferentes para os filmes de Fe e Co/Au(111), em comparação aos filmes de Ni/Au(111). Enquanto a anisotropia magnética perpendicular (PMA) foi observada para os filmes de Fe e Co/Au(111), não foi observada para os filmes de Ni/Au(111). Os resultados são interpretados em termos das contribuições para a anisotropia magnética dos filmes. No caso do níquel, a degradação de suas propriedades magnéticas são atribuídas à incorporação de hidrogênio durante a deposição. Os resultados das análises magnética e estrutural são correlacionados a fim de compreender o comportamento das propriedades observadas. Os resultados são comparados aos obtidos por técnicas em vácuo.

Este trabalho apresenta uma investigação experimental sobre as propriedades magnéticas e de transporte elétrico de sistemas caracterizados por desordem e frustração. Tais sistemas são amostras granulares do supercondutor de alta temperatura crítica YBa2Cu3O7-δ e amostras do tipo vidro-de-spin e reentrantes das ligas magnéticas diluídas AuMn 8at% e AuFe xat% (x = 8, 12, 15, 18 e 21). No supercondutor granular foram estudados os efeitos de flutuações termodinâmicas na magnetocondutividade nas proximidades da transição supercondutora e a linha de irreversibilidades magnéticas. A transição para o estado de resistência nula é um processo que ocorre em duas etapas. Inicialmente, a transição de pareamento estabiliza a supercondutividade no interior dos grãos. A transição de coerência ocorre em temperaturas inferiores e ativa ligações fracas entre os grãos através de um processo do tipo percolação. O regime que antecede a transição de coerência é caracterizado por flutuações na fase do parâmetro de ordem. A linha de irreversibilidades magnéticas, estudada a partir da magnetoresistência e magnetização DC, revela um comportamento do tipo Almeida-Thouless em baixos campos magnéticos aplicados, seguido de um crossover, em µ0H = 0.1 T, para um comportamento do tipo Gabay-Toulouse. A linha de irreversibilidades é interpretada como sendo uma manifestação experimental de uma transição de vidro chiral. As ligas magnéticas diluídas foram estudadas através do efeito Hall extraordinário. Os resultados mostram claramente que dois termos de sinais contrários contribuem para este efeito nestes sistemas. Em particular, é observada uma anomalia no coeficiente de Hall extraordinário em temperaturas próximas à temperatura de ordenamento dos vidros-de-spin e de “canting” dos reentrantes que não é prevista por nenhuma teoria convencional de efeito Hall. A interpretação dos resultados é feita em termos do modelo de vidro chiral, mostrando a importância de uma contribuição de origem puramente chiral. Esta é a primeira vez que a chiralidade, uma propriedade intrínseca de sistemas desordenados e frustrados, é observada experimentalmente de modo direto.

In this dissertation we present the synthesis of magnetic nanoparticles of Mn1-xZnxCr2O4 e Cu1-xNixCr2O4 (0 x 1,0) compounds prepared by coprecipitation method. These compounds were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy measurement at room temperature. The CuCr2O4 and NiCr2O4 chromites, produced by solid state reaction method, were studied by ac susceptibility and magnetization as a function of temperature and magnetic field. The nanometric powders chromites have lattice parameters, which are consistent with those reported for the bulk materials in the literature. The average sizes of the particles were calculated from the Scherrer's equation and compared with the size obtained by scanning electron microscopy. We noticed an increase in the average size of particles with increasing temperature calcination. The variation of the lattice parameters in the Cu1-xNixCr2O4 system doped with Ni (0 ≤ x ≤ 1) allows identifying two regions, being a tetragonal and another cubic. The CuCr2O4 and the Cu1-xNixCr2O4 system display tetragonal symmetries, due to the Jahn-Teller effect in oxygen tetrahedral, however the cubic is NiCr2O4 at room temperature. The x-ray diffraction results in Mn1-xZnxCr2O4 system associated with Rieltveld refinement analyses, show that the samples with (0 ≤ x ≤ 1) have x-ray diffraction pattern similar (cubic symmetric and space group Fd3m), confirmed by Rietveld refinement, thus indicating that the main phase of the system as a whole remains unchanged with the replacement of Mn by Zn. Magnetic measurements were carried out with a SQUID magnetometer (Superconducting Quantum Interference Device) display a ferrimagnetic behavior for the CuCr2O4 bulk compound with a transition temperature TC = 122 K. The magnetic field dependence of the magnetization for the CuCr2O4 indicates an average magnetic of de 0.15 mB /per unit formula at 2 K which is smaller than the expected value for ferrimagnetic arrangement of Cr3+ and Cu2+ ions. We can explain the low value of saturate moment due to the triangular arrangement of spins. Cr3+ on the 001 planes are aligned parallel and opposite to Cr3+in adjacent planes yielding a net moment from the Cr3+ sublattices. The Cu2+ sublattice couples antiferromagnetically to the net moment of the Cr3+ sublattices creating a triangular configuration of spins. The coercive field at 2 K is approximately 2 kOe . Measurements of magnetization as a function of temperature for the NiCr2O4 show two magnet transitions in Tc = 75 k and Ts = 30 k, a related to a component ferrimagnetic (longitudinal) and another the antiferromagnetic component (transversal). From Magnetization versus field curves at 2 K we obtained the saturation magnetization 0.25 mB/ formula unit, less than the expected value of 1.2 mB/ formula unit. This decrease in magnetization at 2 K is due to the longitudinal component of the magnetic moment on the A site-(Ni2+) be larger than that of B site-(Cr3+). / Nesta dissertação apresenta-se a síntese das nanopartículas magnéticas dos sistemas Mn1-xZnxCr2O4 e Cu1-xNixCr2O4 (0 x 1,0) produzidas pelo método de coprecipitação. Estes compostos foram caracterizados por medida de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura à temperatura ambiente.As cromitas de CuCr2O4 e NiCr2O4, produzidas pelo método de reação de estado solido, tiveram suas propriedades magnéticas estudadas por magnetização e susceptibilidade ac em função da temperatura. As cromitas nanométricas apresentam parâmetros de rede, consistentes com os da forma bulk , reportados na literatura. Os tamanhos médios das partículas foram calculados a partir da equação de Scherrer e confrontados com o tamanho obtido por microscopia eletrônica de varredura. Percebemos um aumento no tamanho médio das partículas com o aumento da temperatura de calcinação. A variação dos parâmetros de rede do sistema Cu1-xNixCr2O4 dopado com Ni (0≤x≤1) permite identificar duas regiões de fases diferentes, a tetragonal e a cúbica. O CuCr2O4 e suas substituições por Ni apresentam simetrias tetragonais, devido ao efeito Jahn-Teller nos tetraedros de oxigênio, porém o NiCr2O4 é cúbico à temperatura ambiente. Os resultados de difração de raios X para o sistema Mn1-xZnxCr2O4 associados às análises de refinamento Rieltveld, mostram que as amostras com (0≤x≤1) possuem padrão de difração de raios-x similar (simetria cúbica e grupo espacial Fd3m), confirmadas por refinamento Rietveld, indicando assim que a fase principal para o sistema como um todo permanece inalterada com a substituição do Mn por Zn. Medidas magnéticas feitas com um magnetômetro SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) exibem um comportamento ferrimagnético para o composto CuCr2O4 massivo com uma temperatura de transição TC= 122 K. A dependência da magnetização com o campo magnético para o CuCr2O4 indica um momento magnético de 0.15mB por fórmula unitária em 2K o qual é menor que o valor esperado do ordenamento ferrimagnético dos íons Cr3+ e Cu2+. Podemos explicar o baixo valor do momento de saturação devido ao arranjo triangular dos spins. Os Cr3+ no plano 001 são alinhados paralelos e opostos aos Cr3+ dos planos adjacentes produzindo um momento resultante de Cr3+ das subredes. A subrede do Cu2+ forma pares antiferromagneticamente com o momento da subrede Cr3+ criando uma configuração triangular dos spins. O campo coercivo é de aproximadamente 2 kOe. Medidas de magnetização em função da temperatura para o NiCr2O4 mostram duas transições magneticas em Tc = 75K e Ts = 30K, uma relacionada a uma componente ferrimagnético (longitudinal) e outra a componente antiferromagnética (transversal). Da dependência da magnetização (M) com o campo (H), obtivemos a magnetização de saturação de 0.25 mB/ fórmula unitária a 2K, valor menor do que o esperado 1.2 mB/ fórmula unitária. Esta diminuição na magnetização medida a 2K é devido a componente longitudinal do momento magnético no sítio-A (Ni2+) ser maior do que a do sítio-B (Cr3+).