Nanopartículas magnéticas têm sido extensamente estudadas não só pelas inúmeras possibilidades de aplicações nas áreas tecnológica e biomédica, mas também do ponto de vista acadêmico, visando a uma compreensão das alterações de suas características físicas nesta escala de tamanhos. Sintetizar nanopartículas com baixa dispersão de tamanhos e homogeneidade morfológica, estrutural e estequiométrica é de grande importância para o estudo de suas características magnéticas. No presente trabalho, amostras de diferentes ferritas (MeFe2O4, M = Fe, Co e Ni) foram produzidas por um método de síntese química que envolve a decomposição do acetilacetonato de Fe em altas temperaturas na presença de um álcool de cadeia longa e dos surfactantes e estabilizantes oleilamina e ácido oléico. Como o objetivo deste trabalho é estudar a variação das propriedades magnéticas em função do metal M, foi selecionada uma amostra de cada material com diâmetros médios próximos entre si (entre 5,7 e 8,1 nm). A caracterização estrutural foi feita por microscopia eletrônica de transmissão de baixa e alta resolução, além de difração de raios-X. As propriedades magnéticas foram caracterizadas por medidas de susceptibilidade ac em função da freqüência e temperatura, magnetização em função do campo magnético e espectroscopia Mössbauer em campos magnéticos aplicados entre 0 e 12 T. As amostras apresentaram estreita distribuição de tamanhos, ausência de aglomerados, homogeneidade morfológica e altíssima cristalinidade. Das medidas magnéticas foram obtidos, por dois métodos distintos, valores da constante de anisotropia magnética de 2,56,1 para M = Ni, 23,019,3 para M = Fe e 50,042,3 para M = Co (valores em 105 erg/cm3). Estes valores estão acima do esperado para os respectivos materiais bulk, indicando uma contribuição à anisotropia além da magnetocristalina. Os valores de magnetização de saturação a 4,2 K (17,1, 74,0 e 30 emu/g para M = Fe, Co e Ni) estão em geral abaixo do valor esperado para os respectivos materiais massivos. Curvas MH obtidas acima da temperatura de bloqueio mostram o comportamento superparamagnético das partículas. Espectros Mössbauer coletados sob altos campos confirmaram a alta cristalinidade das partículas, excluindo a existência de uma camada superficial de spins desalinhados. / Magnetic nanoparticles have been extensively investigated, motivated by their potential technological and biomedical applications as well as in search of a better understanding of the physical properties modifications induced by nanoscale size. Synthesizing nanoparticles with a narrow size dispersion and good morphological, structural and stoichiometric homogeneity is an important requisite for such studies. In this work, nanocrystalline samples of different ferrites MFe2O4 (M = Fe, Co and Ni) have been prepared by a chemical synthesis method involving high-temperature decomposition of Fe acetylacetonate in the presence of a long-chain alcohol and of surfactant and stabilizing agents oleylamin and oleic acid. The main objective of this work being a comparative study of the effect of the M element on the magnetic properties, one sample was selected for each compound, with close mean diameters (5.7-8.1 nm). The structural characterization was carried out by low and high-resolution TEM and x-ray diffraction. Magnetic properties were characterized by frequency and temperature dependent ac susceptibility, magnetization vs. field measurements, and Mössbauer spectroscopy in applied magnetic fields ranging from 0 to 12 T. All samples exhibited narrow size distributions, no particle agglomeration, morphological homogeneity, and an excellent crystallinity. Magnetic anisotropy constants were obtained from magnetic data by two different methods, giving 2.5-6.1 for M = Ni, 23.0-19.3 for M = Fe, and 50.0-42.3 for M = Co (all data in 105 erg/cm3). These results are higher than those expected for the respective bulk materials, indicating an additional contribution to purely magnetocrystalline anisotropy. Saturation magnetization values at 4.2 K (17.1, 74.0 and 30 emu/g por M = Fe, Co and Ni) are generally below the corresponding bulk values. Magnetization curves above the blocking temperature exhibit superparamagnetic behavior. High-field Mössbauer spectra do not show a superficial shell of misaligned spins, thus confirming the high crystallinity of the nanoparticles.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-10032009-124743 |
| Date | 17 December 2008 |
| Creators | Arelaro, Amanda Defendi |
| Contributors | Rechenberg, Hercilio Rodolfo |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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