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Marcus Carriao dos Santos Dissertacao.pdf: 903168 bytes, checksum: 91f54bc8f60266322bb1f15c18b8d279 (MD5)
Previous issue date: 2011-04-13 / In this work a magnetophoretic experiment (MPE) was developed to study the effect of a gradient of magnetic field in the diameter and size dispersivity of nanoparticles in a magnetic fluid (MF). In this experiment, the mass of a permanent magnet is measured by a balance which data varied due to the interaction with the magnetic fluid, which is placed a few centimeters above. Curves of variation of apparent mass of the magnet were obtained as function of time and related to the characteristics of fractions taken from the surface of the MF at different times. The MF consisted of magnetite nanoparticles surface-coated with phosphate. Samples were synthesized by the coprecipitation method and characterization was performed using x-ray diffraction, high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) and vibrating sample magnetometry (VSM). Fractions of the MF were taken during the MPE at five different times. Those fractions were characterized by VSM, from which magnetic diameters were estimated. The magnetic diameters showed a decrease of nanoparticle size in the surface of the MF sample submitted to MPE for longer times of exposure to the field gradient. These same fractions were characterized by HR-TEM and histograms of nanoparticles size distribution were made. Studies of mean and modal (obtained by lognormal fit) diameters had confirmed the behavior indicated by the magnetic diameters showing a decrease of size as function of time. Studies of standard deviation and full width at half maximum (obtained by lognormal fit) had shown a decrease in dispersivity. However, studies of the σ factor were inconclusive, since no significant variations were found for nanoparticles at the experimental size range. Indeed, the MPE results had shown a variation of 16.02% in modal diameter (Dmodal), 14.63% in mean diameter, 30.90% in standard deviation e 33.33% in full width at half maximum between the original sample and the part which was exposed to gradient magnetic field by 60 hours, of fluid with largest initial diameter (Dmodal = 9.24±0.08 nm and σ=0.238±0.009). In addition magnetohyperthemia experiments at 300 kHz were obtained for each sample. Higher specific absorption rates were found for larger particle sizes, which have important applications for cancer treatment. Therefore, we concluded that the magnetophoretic experiment can be used to select the magnetic fluids properties, due to diameter and size standard deviation control, for several technological, environmental and biomedical applications. / Neste trabalho foi desenvolvido um experimento magnetoforético (EMF) para estudar o efeito de um gradiente de campo magnético sobre o diâmetro e dispersão de tamanhos de nanopartículas em fluidos magnéticos (FM). Neste experimento, a massa de um imã permanente é medida por uma balança enquanto varia graças à interação com o FM, colocado alguns centímetros acima. Curvas de variação da massa aparente do imã foram obtidas em função do tempo e relacionadas às características de alíquotas retiradas da superfície do FM em tempos distintos. Os fluidos eram constituídos de nanopartículas de magnetita recobertas com fosfato. As amostras foram sintetizadas pelo método de coprecipitação e caracterizadas por difratometria de raios-x, microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HR-TEM) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). Foram retiradas alíquotas do EMF em cinco intervalos de tempo distintos. Essas alíquotas também foram caracterizadas por VSM e foram estimados diâmetros magnéticos a partir delas. Os diâmetros magnéticos mostraram uma diminuição do tamanho das nanopartículas na superfície da amostra submetida ao EMF para tempos maiores de exposição ao gradiente de campo. Essas mesmas alíquotas foram ainda caracterizadas por HR-TEM e foram construídos histogramas com os tamanhos das nanopartículas. Estudos dos diâmetros médios e modais (obtido pelo ajuste lognormal) confirmaram o comportamento estimado pelos diâmetros magnéticos e mostraram a diminuição do tamanho das nanopartículas em função do tempo. O estudo dos desvios padrão e da largura a meia altura (obtido pelo ajuste lognormal) indicaram uma diminuição da dispersão. O estudo do fator σ (parâmetro do ajuste lognormal) foi inconclusivo, não apresentando variações significativas na faixa de tamanhos estudada. Os resultados mostraram que o EMF produziu uma variação de 16,02% no diâmetro modal (Dmodal), 14,63% no diâmetro médio, 30,90% no desvio padrão e 33,33% na largura a meia altura entre a amostra original e a alíquota exposta ao gradiente de campo por 60 horas, para o fluido de maior diâmetro inicial (Dmodal = 9,24±0,08 nm e σ=0,238±0,009). Estudos de magnetohipertermia foram realizados a 300kHz para as alíquotas estudadas. Foram encontradas taxa de absorção específicas (SAR) maiores para sistemas com nanopartículas maiores, propriedade muito importante nas aplicações relacionadas ao tratamento de câncer. Portanto, conclui-se que o experimento magnetoforético pode ser utilizado para selecionar propriedades de fluidos magnéticos, por meio do controle do diâmetro e desvio padrão de tamanhos, para diversas aplicações tecnológicas, ambientais e biomédicas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tde/808 |
| Date | 13 April 2011 |
| Creators | SANTOS, Marcus Carrião dos |
| Contributors | BAKUZIS, Andris Figueiroa |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Mestrado em Física, UFG, BR, Ciências Exatas e da Terra |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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