A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre nanoestruturas obtidas pelo processo de anodização a partir de Al Bulk, filmes finos de Al sobre Si e de Ti Bulk e alguns resultados novos e preliminares sobre o uso das mesmas em aplicações tais como: superfícies superhidrofóbicas e foto-catalisadores para produção de H2. Foi desenvolvida uma rota inovadora de fabricação de nanotubos de alumina, através da mudança da geometria (razão dos eletrodos de Pt e Al) do sistema de anodização, seguida de etching químico em temperatura de 5°C. Essa mudança altera a cinética da anodização, modificando a velocidade de expansão da célula hexagonal da alumina. Com isso, obtêm-se zonas de defeitos que são revelados durante o processo de etching químico. No processo de anodização em filmes finos de Al, foi demonstrado um procedimento de controle dimensional e estrutural de nanoporos de alumina, a partir do controle do tamanho de grãos de Al. Foi verificado também que o aumento do tempo de anodização para filmes finos de Al sobre Si, induz a oxidação do Si, gerando um stress na interface, devido à expansão do SiO2. Esse efeito é responsável pela mudança dimensional e estrutural da alumina porosa. Na anodização do Ti para a formação de nanotubos de TiO2, obtivemos um novo método de dopagem in situ dos nanotubos com nanopartículas de ouro, modificando as propriedades físico-químicas dos nanotubos de TiO2. Na última parte desta tese de doutorado, são apresentadas possíveis aplicações para estas nanoestruturas, como superhidrofobicidade e como catalisadores para produção de H2. Os principais resultados mostram que no caso da superhidrofobicidade foram obtidos ângulos de contato de 165° e, na produção de H2, um aumento significativo com a amostra dopada com nanopartículas de Au. / This thesis presents results on nanostructures obtained by anodization of Al bulk, Al thin films on Si and Ti bulk, and some new and preliminary results on the use of these structures in applications, such as superhydrophobic surfaces and photocatalysts for H2 production. We developed a novel route for fabrication of alumina nanotubes by changing the geometry (ratio between electrodes of Pt and Al) of the anodization system, followed by chemical etching at a temperature of 5°C. This procedure modifies the kinetics of anodization, increasing the expansion speed of the hexagonal alumina cell. Therefore, defective areas are revealed during chemical etching. It is shown that control of the Al grain size before the anodization process of Al thin films makes possible control of dimension and structure of the alumina nanopores. It was also found that increse of anodization time leads to oxidation of the Si substrate, wich generates a stress at the interface between the Al thin film and the Si substrate due to the expansion of SiO2. This effect is responsible for the dimensional and structural change of porous alumina. A new Ti anodization process for doping the TiO2 nanotubes with Au nanoparticles is presented. This process is capable of modifing the physico-chemical properties of the TiO2 nanotubes as photo-catalysts. In the last part of this thesis it is presented applications for these nanostructures, using them as superhydrophobic structures and as photo-catalysts for H2 production. The main results show that contact angles of 165° for a superhydrophobic surface were obtained, as well as a significant increase of H2 production from the sample doped with Au nanoparticles.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2011. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-07-23T15:05:10Z No. of bitstreams: 1 2011_CleberLopesFilomeno.pdf: 2905325 bytes, checksum: 6b30a96fc6cb83faaad284b86dccbdc4 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-07-23T15:05:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_CleberLopesFilomeno.pdf: 2905325 bytes, checksum: 6b30a96fc6cb83faaad284b86dccbdc4 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-07-23T15:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_CleberLopesFilomeno.pdf: 2905325 bytes, checksum: 6b30a96fc6cb83faaad284b86dccbdc4 (MD5) / Fluidos magnéticos, ou ferrofluidos, ou ainda líquidos magnéticos, são materiais originais pois reúnem, ao mesmo tempo, o magnetismo e a fluidez, o que vem inspirando sua aplicação em tecnologias de ponta, incluindo a biomedicina. A investigação de suas propriedades se torna de fundamental importância para o design de amostras a serem empregadas em cada caso específico. Do ponto de vista físico-químico, os ferrofluidos constituem uma dispersão coloidal ultraestável de nanopartículas magnéticas à base de ferritas do tipo mineral espinélio. A redução drástica da dimensão do material magnético em sua forma bulk para a escala nanométrica introduz efeitos de tamanho finito e de superfície, implicando em novas propriedades físicas e químicas. Este trabalho de dissertação de mestrado procura evidenciar a reatividade e fenômenos eletrocinéticos das nanopartículas magnéticas carregadas que constituem um ferrofluido, no seio da dispersão e na interface eletrodo/dispersão, à luz dos diversos tipos de equilíbrios iônicos aquosos já descritos na literatura para soluções verdadeiras. As amostras investigadas neste trabalho foram inicialmente sintetizadas utilizando a metodologia bottomup e analisadas do ponto de vista químico, estrutural e morfológico, com as técnicas de AAS, difração de raios-X e microscopia de alta resolução, respectivamente, evidenciando o modelo núcleo/superfície de composição. Apresentamos os resultados e discussões de medidas experimentais que evidenciam a reatividade das nanopartículas magnéticas em termos de equilíbrios químicos do tipo ácido-base de Brönsted-Lowry, de complexação e de oxidação/redução na interface nanopartícula/dispersão. Fenômenos eletrocinéticos de oxidação/redução eletródicos envolvendo a nanopartícula magnética foram evidenciados através das análises de curvas corrente vs. potencial (curvas i×E) obtidas pela técnica de voltametria de onda-quadrada (SWV) e curvas corrente vs. tempo (curvas i×t) obtidas pela técnica coulométrica. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Magnetic fluids or ferrofluids, or magnetic liquids are a genuine material because they bring together, at the same time, the magnetism and fluidity, which has inspired their application in advanced technologies, including biomedicine. The investigation of their properties becomes of fundamental importance for the design of samples to be used in each specific case. From the physicochemical point of view, the ferrofluids are ultrastable colloidal dispersion of magnetic nanoparticles based on spinel ferrites type like. The drastic dimension reduction of the magnetic material from bulk to nanometric size introduces finite size and surface effects, resulting in new physical and chemical properties. This master thesis work seeks to demonstrate the reactivity and electrokinetic phenomena of charged magnetic nanoparticles of ferrofluid, within the dispersion and the interface electrode / dispersion, using the various types of aqueous ionic equilibria described in the literature for true solutions. The samples investigated in this work were first synthesized using a bottom-up methodology and analyzed from the chemical, structural and morphological point of view, with the techniques of AAS, X-ray diffraction and transmission electron microscopy, respectively, evidencing a core/shell model of chemical composition. We present the results and discussions of experimental measurements that show the reactivity of the magnetic nanoparticles in terms of chemical equilibria of Brönsted-Lowry type, complexation and oxidation/reduction at the interface nanoparticle/dispersion. Electrokinetic phenomena of electrodic oxidation/reduction involving the magnetic nanoparticle was evidenced through the analysis of current vs. potential curves (curves i × E) obtained by the technique of square-wave voltammetry (SWV) and current vs. time curves (curves i × t) obtained by the coulometric technique.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-06-20T14:13:27Z No. of bitstreams: 1 2013_CamilaJessicaLetti.pdf: 3187140 bytes, checksum: a14cbbcb3cdb210f5b57b0111e5b3ac9 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-06-20T14:21:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_CamilaJessicaLetti.pdf: 3187140 bytes, checksum: a14cbbcb3cdb210f5b57b0111e5b3ac9 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-20T14:21:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_CamilaJessicaLetti.pdf: 3187140 bytes, checksum: a14cbbcb3cdb210f5b57b0111e5b3ac9 (MD5) / O objetivo deste trabalho é estudar o processo de oxidação de nanopartículas de magnetita encapsuladas em matriz polimérica por meio da espectroscopia Raman. Os nanocompósitos híbridos formados por partículas de magnetita e polieletrólito poli(estireno sulfonato de sódio) foram depositados por meio da técnica de automontagem camada por camada. As nanopartículas de magnetita foram sintetizadas por meio da técnica de coprecipitação em meio aquoso e posteriormente estabilizadas como coloide magnético ácido. A dispersão coloidal foi empregada como fonte de nanopartículas para a fabricação dos nanocompósitos formados por multicamadas de nanopartículas de magnetita e de polieletrólito, com espessura na faixa de 20 a 200 nm. O monitoramento do crescimento dos filmes foi realizado por meio da espectrospia UV-vis, enquanto a morfologia da superfície dos nanocompósitos depositados foi investigada por meio da técnica de microscopia de força atômica. A análise dos espectros Raman mostrou que o processo de oxidação das nanopartículas de magnetita encapsuladas na matriz polimérica, provocado pelo laser incidente depende da morfologia da amostra. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The aim of this study is the preparation and characterization of hybrid nanocomposite films formed by magnetite nanoparticles and the polyelectrolyte sodium sulfonated polystyrene, assembled via the layer-by-layer technique. Magnetite nanoparticles were synthesized by aqueous coprecipitation and subsequently stabilized as an acidic magnetic colloid. The colloidal dispersion was used as a source of nanoparticles for the deposition of hybrid nanocomposite films. The oxidation of the magnetite nanoparticles embedded in the polymeric matrix was studied by Raman spectroscopy and the surface morphology of the nanocomposites was investigated by atomic force microscopy. The analysis carried out by Raman spectroscopy indicated that the oxidation process induced by the incident laser of the magnetite nanoparticles embedded in the polymeric matrix depends on the film`s morphology.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-05-31T18:08:30Z No. of bitstreams: 1 2009_LeandroCarlosFigueiredo.pdf: 4265586 bytes, checksum: 596103b829c8b243ec9fd96d39470bbd (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-05-31T18:55:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_LeandroCarlosFigueiredo.pdf: 4265586 bytes, checksum: 596103b829c8b243ec9fd96d39470bbd (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-31T18:55:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_LeandroCarlosFigueiredo.pdf: 4265586 bytes, checksum: 596103b829c8b243ec9fd96d39470bbd (MD5) Previous issue date: 2009 / Este trabalho apresenta a investigação das propriedades magnéticas de fluido magnético iônico contendo nanopartícula de maghemita ( -Fe2O3). Ademais, apresenta a investigação das propriedades magnéticas do sistema constituído de nanocápsulas de albumina contendo nanopartículas de maghemita, inseridas na matriz polimérica via o fluido magnético iônico. As técnicas utilizadas para a investigação foram técnicas de ressonância magnética eletrônica, magnetização e birrefringência magnética estática. Primeiramente, foram estudadas as características estruturais das nanopartículas de maghemita utilizando-se técnicas de difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão. As nanopartículas (nanocápsulas) magnéticas apresentam diâmetro médio e dispersão em diâmetro de 8,15 nm e 0,30 (73 nm e 0,37), respectivamente. Os dados de ressonância magnética foram tratados considerando que partículas com diâmetros levemente maiores que a média apresentam absorção ressonante em campo inferior ao máximo de absorção. Por outro lado, partículas menores apresentam absorção em campo superior. Considerando as características da variação da largura de linha de ressonância com a temperatura e com a orientação da amostra congelada (dependência angular), verifica-se que as partículas menores são as que sofrem maior influência decorrente do efeito das interações. A magnetização foi estudada para o sistema de nanocápsulas magnéticas considerando a implementação de um modelo de barreira de energia que inclui termos para descrever os fenômenos de interação entre as partículas. Os resultados sugerem que as interações entre as partículas são responsáveis pelas variações no perfil das curvas de histerese obtidas em diferentes temperaturas. Uma assinatura relacionada à susceptibilidade magnética da amostra em função da temperatura foi observada na evolução do perfil das interações. Verifica-se, ainda, que a implementação do modelo se aplica a outros sistemas de nanopartículas magnéticas. Por fim, os resultados de birrefringência magnética estática foram analisados considerando os mesmos argumentos utilizados no modelo de avaliação dos dados de magnetização. Valores da concentração de partículas e frações de agregados que contribuem para a birrefringência foram calculados. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents the investigation of magnetic properties of an ionic magnetic fluid containing maghemite (y-Fe2O3) nanoparticles. Moreover, this work presents the investigation of the magnetic properties of the system consisting of albumin nanocapsules containing maghemite nanoparticles embedded in the polymer matrix via the ionic magnetic uid. The techniques used in our investigation were magnetic resonance, magnetization and static magnetic birefringence. Firstly, we investigated the structural characteristics of the maghemite nanoparticles using X-ray di raction and transmission electron microscopy. Nanoparticles and (nanocapsules) were found to present average diameter and diameter dispersion of 8.15 nm and 0.29 (73 nm and 0.37), respectively. The magnetic resonance data were analyzed considering that particles with a diameter slightly larger than the average size present resonant absorption eld smaller than the eld for maximum absorption. On the other hand, smaller particles present resonant absorption at elds above the eld for maximum absorption. Given the characteristics of both the temperature dependence of the resonance linewidth and the resonance parameters of eld-frozen samples (angular dependence measurements) it appears that smaller particles are subjected to stronger in uence due to the e ect of particle-particle interaction. The magnetization data of magnetic nanocapsules were analyzed considering an energy barrier model including terms to describe the interaction among the supported magnetic particles. The results suggest that interactions between particles are responsible for changes in the pro le of hysteresis curves at di erent temperatures. A signature related to the particle interaction was observed in the temperature dependence of the magnetic susceptibility. We found, in addition, that the model used to analyze our magnetization data applies to other systems containing magnetic nanoparticles. Finally, the static magnetic birefringence data were analyzed considering the same arguments used in the analysis of the magnetization data. Values of particles concentration and fractions of aggregates contributing to the birefringence signal were determined.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-08-25T18:22:43Z No. of bitstreams: 1 2009_CristianoPereiradaSilva.pdf: 6161393 bytes, checksum: f65a793008c2e92007e9e2a5704a355c (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-10-07T00:36:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_CristianoPereiradaSilva.pdf: 6161393 bytes, checksum: f65a793008c2e92007e9e2a5704a355c (MD5) / Made available in DSpace on 2010-10-07T00:36:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_CristianoPereiradaSilva.pdf: 6161393 bytes, checksum: f65a793008c2e92007e9e2a5704a355c (MD5) / Neste trabalho, cerâmicas comerciais dentárias à base de ZrO2 estabilizado com ítria foram sinterizadas e caracterizadas quanto às suas propriedades físicas e mecânicas. Os blocos comerciais nanoestruturados (ProtMat®) foram sinterizados em diferentes temperaturas,1300oC e 1400oC, e os microestruturados (IVOCLAR, ZIRCONZHAN e ProtMat®) foram sinterizados nas temperaturas indicadas pelos fabricantes, 1500ºC, 1530ºC e 1600ºC, respectivamente. Tanto os blocos nanoestruturados quanto os microestruturados foram caracterizados em respeito à densificação, fases cristalinas e microestrutura. As propriedades mecânicas de dureza, tenacidade à fratura e resistência à flexão em 4 pontos foram determinadas e os resultados comparados. As amostras nanoestruturadas sinterizadas a 1400oC apresentaram melhores resultados, com densidade relativa em torno de 99.6% da densidade teórica, com fase tetragonal majoritária, dureza em torno de 1315HV, tenacidade a fratura de 11MPa.m1/2 , resistência a fratura de 1,0GPa e módulo de Weibull em torno de 13. As amostras nanoestruturadas sinterizadas a 1300ºC apresentaram dureza de 1230HV, tenacidade a fratura de 8,2MPam1/2 e resistência a fratura média de 814MPa e módulo de Weibull em torno de 8, resultados estes próximos aos obtidos para as amostras microestruturadas sinterizadas a temperaturas superiores. As amostras comerciais microestruturadas da IVOCLAR apresentaram dureza de 1325HV, tenacidade a fratura de 9,1MPa.m1/2 e resistência a fratura média de 870MPa e módulo de Weibull em torno de 10. As amostras microestruturadas ZIRCONZHAN apresentaram dureza de 1310HV, tenacidade a fratura de 9,0MPam1/2 e resistência a fratura média de 845MPa e módulo de Weibull em torno de 10 e as amostras microestruturadas da ProtMat apresentaram dureza de 1300HV, tenacidade a fratura de 8,9MPam1/2 e resistência a fratura média de 855MPa e módulo de Weibull em torno de 10. Foi realizado um tratamento estatístico dos dados para que pudessem ser. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, dental commercial ceramics the base of ZrO2 stabilized with yttrium had been sintering and characterized how much to its physical and mechanical properties. The nanostructuralized commercial blocks (ProtMat®) had been sintering in different temperatures, 13000C and 14000C, and the microstructuralized ones (IVOCLAR and ZIRCONZHAN and ProtMat®) had been sintering in the temperatures indicated for the manufacturers, 1500ºC, 1530ºC and 1600ºC, respectively. As much the nanostructuralized and microstructuralized blocks had been characterized in respect the crystalline densificação, phases and microstructure. The mechanical properties of hardness, tenacity to the breaking and resistance the flexão in 4 points had been determined and the comparative results. The nanostructuralized samples sintering 14000C had presented better resulted, with relative density around 99.6% of the theoretical density, with majoritária tetragonal phase, hardness around 1315HV, tenacity the breaking of 11MPam1/2, resistance the breaking of 1,0GPa and module of Weibull around 13. The nanostructuralized samples sintering 1300ºC had presented hardness of 1230HV, tenacity the breaking of 8,2MPa.m1/2 and resistance the average breaking of 814MPa and module of Weibull around 8, results these next ones to the gotten ones for the microstructuralized samples sintering the superior temperatures. The microstructuralized commercial samples of the IVOCLAR had presented hardness of 1325HV, tenacity the breaking of 9,1MPa.m1/2 and resistance the average breaking of 870MPa and module of Weibull around 10. Microstructuralized samples ZIRCONZHAN had presented hardness of 1310HV, tenacity the breaking of 9,0MPam1/2 and resistance the average breaking of 845MPa and module of Weibull around the 10 and microstructuralized samples of the ProtMat had presented hardness of 1300HV, tenacity the breaking of 8,9MPam1/2 and resistance the average breaking of 855MPa and module of Weibull around 10. A statistical treatment of the data was carried through so that they could be compared.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2010. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-06-21T13:45:10Z No. of bitstreams: 1 2010_FerminFidelHerreiraAragon.pdf: 8453504 bytes, checksum: ca099a1f7ebdfe73e7f5a0d39e1a52f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-06-21T13:47:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_FerminFidelHerreiraAragon.pdf: 8453504 bytes, checksum: ca099a1f7ebdfe73e7f5a0d39e1a52f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-21T13:47:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_FerminFidelHerreiraAragon.pdf: 8453504 bytes, checksum: ca099a1f7ebdfe73e7f5a0d39e1a52f0 (MD5) / Neste trabalho, pós nanopartículados de SnO2 contendo Ni, Co e Cr preparados pelo método de precursores poliméricos (método de Pechini) foram caracterizados estrutural e magneticamente. Através de um refinamento do Rietvel dos dados fornecidos por difração de raios-X, determinou-se a presença de uma única fase na amostra sem dopagem. Esta fase persistiu nas amostras dopadas com até 10% de metal. Nesta região de concentrações e nos três tipos de metais observou-se um decrescimento no tamanho da nanopartícula. Em amostras dopadas com concentrações de Ni e Co acima de 10%, observou-se a formação de duas fases: uma correspondente a SnO2 e outra ao composto NiO ou Co3O4, respectivamente. Medidas magnéticas na amostra de SnO2 não dopada indicaram a ocorrência de ordem magnético, a qual pode ter a sua origem na interação ferromagnética de elétrons armadilhados em vacâncias de oxigênio, cuja densidade é muito alta neste sistema nanoparticulado. O ingresso de Ni e Cr favorecem o ferromagnetismo na região de concentrações menores que ~3%. Já acima desta concentração, observou-se uma sinal paramagnética que cresce com a concentração de dopante. Nas amostras dopadas com Co, o ferromagnetismo desaparece já em concentrações de 0.4%. Para explicar estes resultados, se propus um modelo tipo "Core-Shell". Em baixas concentrações de metal, o ingresso do dopante é principalmente no núcleo da partícula, já quando a concentração atinge o limite da solução sólida, começa a ocorrer segregação dos átomos de metal de transição na superfície da partícula, a qual seria responsável pelo sinal paramagnética. Medidas de espectroscopia Raman em amostras de SnO2 dopadas com Ni, confirmaram a formação da fase tetragonal na região de concentrações abaixo de 7.5%. Foram determinados picos associados à desordem superficial cuja espessura estimada é de d ? 1:3nm. Através de medidas de magnetização DC foi determinada a ocorrência de relaxação térmica de momentos magnéticos na amostra de NiO. A natureza desta relaxação foi explorada por medidas de susceptibilidade AC, cujos resultados indicam uma possível fase de vidro de spin que coexiste com uma ordem antiferromagnética. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, the structural and magnetic caracterization of Ni, Co and Cr doped SnO2 nanoparti- cles prepared by the Pechini's method is presented. X-ray di®raction data have been analyzed by the Rietveld re¯nement method. The analysis indicates the formation of only the tetragonal phase for the undoped SnO2 nanoparticles. After the doping, the tetragonal phase remains until 10% of metal. Disregarding the metal transition type the particle size shows a decrescing tendency with the metal concentration in the range below 10%. For Ni and Co doped SnO2 nanoparticles, the formation of a second phase has been determined above 10%, which corresponds to the NiO and Co3O4 compound, respectively. Magnetic measurements of the undoped sample (SnO2) indicate the occurrence of magnetic order, which was assigned to the ferromagnetic interactions between electrons trapped in oxygen vacancies, whose density is extremely high in nanoparticulated systems. It was determined that the doping with Ni and Cr favors the ferromagnetism in concentration below 3%. Above that concentration a paramagnetic behavior is observed, which sinal increases with the increase of dopant concentration. In samples doped with Co, the ferromagnetism disappears even in concentrations of 0.4%. In order to explain those results a Core-Shell model type is proposed. In that framework and in lower doping concentrations the dopant di®uses mainly towards the core of the particle, but when the concentration is above the solid solution limit, a surface segregation stars to occur, which should be the responsible for the paramagnetic behavior. Raman spectroscopy measurements carried out in Ni-doped SnO2 nanoparticles con¯rm the for- mation of the tetragonal phase for Ni concentrations below 7.5%. By the analysis, peaks related to surface disorder have been determined, and the thickness of the layer has been estimated to be d » 1:3nm. DC magnetic measurements of NiO nanoparticles help us to determine the occurrence of thermal relaxation in the magnetic moments of the nanoparticles. The nature of those relaxations has been explored carrying out AC susceptibility measurements. The obtained results indicate a possible formation of spin-glass phase that coexists with an antiferromagnetic order.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2010. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-07-02T01:38:48Z No. of bitstreams: 1 2010_FlaviaCarneirodaCOliveira.pdf: 3185321 bytes, checksum: 2f8393fa41aed1c2b13552371fe1dd1e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-07-02T01:40:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_FlaviaCarneirodaCOliveira.pdf: 3185321 bytes, checksum: 2f8393fa41aed1c2b13552371fe1dd1e (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-02T01:40:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_FlaviaCarneirodaCOliveira.pdf: 3185321 bytes, checksum: 2f8393fa41aed1c2b13552371fe1dd1e (MD5) / As propriedades dos materiais magnéticos são fortemente influenciadas pelo diâmetro, morfologia e distribuição de tamanho das partículas. Neste sentido, a busca por novos materiais magnéticos e por métodos alternativos de síntese com tamanho e forma controlados, através do uso de moduladores e reagentes menos tóxicos, continua sendo um desafio. Esse tipo de material encontra aplicações especiais em controle de poluição ambiental, biomedicina e catálise. Neste trabalho reporta-se a obtenção de uma nova classe de materiais magnéticos baseados em dispersões estáveis de nanopartículas de -Fe2O3 ou CoFe2O4 com a superfície modificada no líquido iônico BMI.BF4. As amostras foram caracterizadas por raios X, microscopia eletrônica de transmissão, medidas de magnetização e espectroscopia Raman. A estabilidade das nanopartículas foi explicada pela formação de uma camada protetora semi-organizada composta de agregados supramoleculares do tipo [(BMI)2(BF4)3]-. Também é apresentado um processo de síntese e modificação de nanopartículas magnéticas, em uma só etapa, através da decomposição térmica do Fe(acac)3 em BMI.NTf2, como solvente, e oleilamina. Esse processo pode ser utilizado para a síntese de ferritas do tipo MFe2O4 ( com M= Co, Ni, Mn) pela adição do precursor de acetilacetonato do metal desejado. A temperatura e o tempo de reação utilizado são inferiores aos reportados na literatura. O tamanho e morfologia das nanopartículas podem ser modulados pela temperatura ou tempo de reação. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The properties of these magnetic materials are strongly influenced by the diameter, shape and size distribution of the nanoparticles. Therefore, the search for new magnetic materials and for alternative methods that allow the synthesis of these magnetic nanoparticles with controlled size and shape using modulate fluids and less toxic reactants is still a challenge. These kinds of materials find special applications in environmental pollution control, biomedicine and catalysis. Here we reported a disclosure of new class of magnetic material based on a stables dispersions of surface modified -Fe2O3 or CoFe2O4 nanoparticles in the BMI.BF4 ionic liquid. The magnetic NPs were characterized by X-ray powder diffraction, transmission electron microscopy, Raman spectroscopy and magnetic measurements. The stability of the nanoparticles in BMI.BF4 was explained by the formation of a semi-organized protective layer composed of supramolecular aggregates in the form of [(BMI)2(BF4)3]-. We also report an easy synthesis of magnetic nanoparticles by thermal decomposition of Fe(acac)3 as a precursor, BMI.NTf2 as solvent and oleylamine. These process can be extended to the synthesis of MFe2O4 nanoparticles ( with M= Co, Ni, Mn) by simple adding a different metal acetylacetonate precursor to the mixture. The reaction temperature is lower than those used in the decomposition processes reported above. The size and shape of these nanoparticles can be modulated by the reaction temperature or time.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2011. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-10-06T16:05:00Z No. of bitstreams: 1 2011_RodolphoCarvalhoLeite.pdf: 3530224 bytes, checksum: b9dbcf8a9c3bbe11d2f153f5db209853 (MD5) / Approved for entry into archive by LUCIANA SETUBAL MARQUES DA SILVA(lucianasetubal@bce.unb.br) on 2011-10-07T16:24:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_RodolphoCarvalhoLeite.pdf: 3530224 bytes, checksum: b9dbcf8a9c3bbe11d2f153f5db209853 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-10-07T16:24:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_RodolphoCarvalhoLeite.pdf: 3530224 bytes, checksum: b9dbcf8a9c3bbe11d2f153f5db209853 (MD5) / Elaboramos nanopartículas magnéticas à base de ferritas de manganês com diâmetros médios entre 3,3 – 9,0 nm, por coprecipitação hidrotérmica em meio alcalino. Difratrogramas de raio-x e Microscopia Eletrônica de Transmissão são confrontados e confirmam que os nanocristais, de forma aproximadamente esférica, apresentam estrutura cristalina do tipo espinélio. Essas nanopartículas são dispersas em meio ácido graças a uma estratégia núcleo-superfície, que permite proteger as partículas contra a dissolução. O objetivo desse trabalho é a investigação da barreira de anisotropia dessas nanopartículas por técnicas experimentais. Em baixas temperaturas medidas de magnetometria, mais particularmente, da temperatura de bloqueio, do campo de anisotropia e da dependência térmica do campo coercivo, permitem uma análise cruzada da barreira de anisotropia. Em temperatura ambiente, efetuamos medidas de birrefringência magneto-induzida, em campos cruzados. Todas as medidas foram realizadas em soluções diluídas no sentido de investigar a propriedade individual de cada partícula. Os resultados obtidos indicam que a ordem de grandeza da constante efetiva é duas vezes maior que a constante de anisotropia magneto-cristalina da ferrita de manganês. Ainda, o valor determinado aumenta à medida que o tamanho das nanopartículas diminui, assim apontando para uma contribuição superficial da anisotropia magnética. Esta é caracterizada por uma constante KS cujo valor médio é encontrado entre 1,1×10-4 J/m2 e 3,9´10-4 J/m2. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / We elaborate magnetic nanoparticles based on manganese ferrite, with mean diameters between 3.3 nm and 9.0 nm, using hydrothermal coprecipitation in alkaline medium. Xrays diffractograms and transmission electron microscopy pictures are obtained and confirm that the nanocrystals are approximately spherical and present a spinel type crystalline structure. These nanoparticles are then dispersed in acidic medium thanks to a core-shell strategy that allows protecting the particles from the acidic dissolution. The aim of this work is to experimentally investigate the anisotropy barrier energy of these particles. At low temperatures, magnetometry measurements, more specifically, measurements of the blocking temperature, of the anisotropy field and of the thermal dependence of the coercive field, allow a crossed analysis of the barrier energy. At room temperature, we realized measurements of magneto-induced birefringence in crossed fields. All these measurements were done using dilute solutions in order to investigate an individual particle property. The results indicate that the order of magnitude of the effective anisotropy constant is two times larger than the value of the constant of magneto-crystalline energy for manganese ferrite. Moreover, the determined value increases as the nanoparticle size decreases, therefore indicating an enhanced surface contribution for the magnetic anisotropy. The later is then characterized by a surface constant KS, whose mean value is found to be between 1,1×10-4 J/m2 and 3,9´10-4 J/m2.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-01-06T13:18:58Z No. of bitstreams: 1 2013_CarlosJoseDomingosCruz.pdf: 1828183 bytes, checksum: 8517a50b9431bf5e6f3c7782d577eab8 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-01-22T20:31:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_CarlosJoseDomingosCruz.pdf: 1828183 bytes, checksum: 8517a50b9431bf5e6f3c7782d577eab8 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-22T20:31:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_CarlosJoseDomingosCruz.pdf: 1828183 bytes, checksum: 8517a50b9431bf5e6f3c7782d577eab8 (MD5) / O interesse pelos nanomateriais ocorre da possibilidade de manipulação de átomos ou de um pequeno conjunto destes, de modo que as propriedades dos materiais possam ser regidas pelo tamanho. Dentre estes materiais, as nanopartículas magnéticas, tem despertado bastante interesse devido ao seu grande potencial tecnológico, com um futuro promissor no uso em diversas aplicações na indústria tecnológica e em aplicações biomédicas. Sendo assim, este trabalho visa a elaboração e o estudo de nanopartículas magnéticas modelo Core-Shell do tipo γ-Fe2O3@CoFe2O4, tendo em vista aplicações biomédicas, mais especificamente em magneto-hipertermia. As nanopartículas foram obtidas por síntese do tipo bottonup por método de coprecipitação de uma mistura de soluções de sais ferro em meio alcalino e em seguida, submetidas a um tratamento químico superficial em aquecimento, com solução de sal de cobalto, gerando o material desejado. Medidas de difração de raios X permitiram determinar a estrutura do material e o diâmetro médio dos nanogrãos. Dosagens químicas permitiram determinar as frações volumétricas das fases (núcleo e superfície) do material e bem como a espessura da camada superficial. As análises dos difratogramas pelo método de refinamento de Rietveld permitiram comprovar a existência das duas fases de estequiometria diferentes, porém de mesma estrutura cristalográfica (espinélio), bem como parâmetro de distribuição do íon ferro na estrutura que permitiu escrever a fórmula cristalográfica e determinar a magnetização calculada do nanocristal. Por fim, medidas de magnetização das nanopartículasCore-Shell (γ-Fe2O3@CoFe2O4) investigadas são apresentadas, onde mostram uma elevada energia de anisotropia para este nanomaterial magnético, garantido a existência de histerese mesmo a emperatura ambiente, tornando-o bastante promissor nas aplicações em magneto-hipertermia. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The interest in nanomaterials is the possibility of manipulating atoms or molecules in a way that these materias properties can be regulated by size. Among these materials, the magnetic nanoparticles, have attracted considerable interest due to their great technological potential, with a promising future in a choice of applications from the technology industry to biomedical ones. Thus, this work aims to design and study of core-shell magnetic nanoparticles, with formula γ-Fe2O3@CoFe2O4, as precursors for biomedical applications, specifically in magneto hyperthermia. Core-Shell nanoparticles were synthesized by using the botton up method through the alkaline coprecipitation of nanometric magnetite, then 2+subjected to a chemical treatment on surface by heating in a solution of Co , generating the desired material. Measurements of X-ray diffraction were used to determine the structure of the material and diameter of nanocrystals. Chemical techniques, such as, Atomic Absorption Spectroscopy, were used to determine the volume fractions of the each phase (core and surface) as well as the material and the thickness of the surface layer. From the Rietveld refinement of the XRD patterns we have been capable to prove the existence of two phases with different stoichiometry but similar in structure (spinel) as well as the distribution parameter iron ions in the structure allowing write the crystallographic formula and determine magnetization calculated for the nanocrystal. Finally, we present magnetization measurements of the core-shell nanoparticles investigated here. We evidence high anisotropy energy for our synthesized magnetic nanomaterial. Itassures the existence of hysteresis even at room temperature, making it very promising in applications like magnetohyperthermia.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-04-09T12:40:49Z No. of bitstreams: 1 2013_DanielleAlexandrinodeAndrade.pdf: 15406653 bytes, checksum: b70bc05954e0db96efdc43f18c2ed327 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-04-11T13:47:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_DanielleAlexandrinodeAndrade.pdf: 15406653 bytes, checksum: b70bc05954e0db96efdc43f18c2ed327 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-11T13:47:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_DanielleAlexandrinodeAndrade.pdf: 15406653 bytes, checksum: b70bc05954e0db96efdc43f18c2ed327 (MD5) / As nanopartículas magnéticas são investigadas devido às suas propriedades únicas e para muitas aplicações como dispositivos de armazenamento de dados, imagens médicas e catálise. A rota hidrotermal de co-precipitação é o processo de bottom-up mais aplicado de síntese química, permitindo a obtenção de partículas em escala nanométrica com composição controlada. Recentemente um composto magnético contendo nanopartículas de óxido de ferro maguemita incorporado em uma matriz de argila sintética, preparada por uma nova rota química de um passo, foi relatada na literatura. Aqui utilizando uma abordagem hidrotérmica semelhante sintetizamos nanopartículas de CoFe2C>4 utilizando uma solução de Laponita em fase líquida isotrópica a 0,5% em meio alcalino (pH = 10). A estrutura cristalina, bem como o diâmetro médio das nossas nanopartículas sintetizadas são deduzidas a partir dos padrões de difração do raios-X e é igual a 13 nm. A composição química das nanopartículas foi verificada por meio de dicromatometria no caso dos íons de ferro e de Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raio-X a fim de determinar a relação estequiométrica entre Co2+ /Fe3+ions. A caracterização da temperatura ambiente magnética foi realizada em um VSM / PPMS magnetômetro por campo até 90 kOe e mostra uma histerese com Hc = 330 Oe, Hirr = 4200 Oe e MS (300 K) = 42 emu/g. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Magnetic nanoparticles are investigate due to their unique properties and to many applications as data storage devices, medical imaging and catalysis. The hydrothermal co¬precipitation route is the mostly applied bottom-up chemical synthesis process, It allows obtaining particles at nanometric scale with controlled composition. Recently a magnetic composite containing iron oxide maghemite nanoparticles embedded in a synthetic clay matrix, prepared by a new one step chemical route, was reported in the literature. Here by using a similar hydrothermal approach we have synthesized CoFe204 nanoparticles using a 0.5% isotropic liquid phase laponite solutions in alkaline medium (pH =10). The crystalline structure as well as the mean diameter of our synthesized nanoparticles are deduced from X- ray diffraction patterns and equals to 13 nm. The nanoparticles chemical composition was verified by dicromatometry in the case of iron ions and by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX) in order to determine the stoichiometric relation between Co /Fe ions. Room temperature magnetic characterization was performed in a VSM/PPMS magnetometer for field up to 90 kOe and shows a hysteresis with He = 330 Oe, Hirr = 4200 Oe and ms (300 K) = 42 emu/g.