Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2007. / Submitted by Priscilla Brito Oliveira (priscilla.b.oliveira@gmail.com) on 2009-10-14T20:45:49Z
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Tese_Juliano de Andrade Gomes.pdf: 2907781 bytes, checksum: 309cb5f294c8721ed1d987145a8ce63a (MD5) / Esse trabalho visa o estudo das propriedades estruturais locais de fluidos magnéticos à base de
nanopartículas de ferrita de zinco, cobre ou níquel. Esse nanogrãos, obtidos por um método de
coprecipitação hidrotérmica, são dispersos em meio ácido graças a uma estratégia núcleosuperfície,
que permite proteger as partículas contra dissolução. Desta forma, sua composição
química não é mais homogênea e estes podem ser descritos por um núcleo de ferrita
estequiométrica e uma camada superficial de composição química média Fe3O4. As dosagens
químicas permitem determinar a fração volumétrica em nanopartículas bem como a espessura
da camada superficial. A espectroscopia de absorção de raios x é utilizada para estudar
quantitativamente a estrutura local dos cátions metálicos. Os resultados confirmam o modelo
núcleo-superfície, com um núcleo de ferrita que apresenta inversão catiônica entre os sítios A
e B da estrutura espinélio dos nanocristais, sugerindo efeitos relacionados ao confinamento
espacial à escala nanométrica. A análise de Rietveld dos difratogramas de raios x indica que a
densidade calculada das nanopartículas tende ao valor do material maciço à medida que o
tamanho das partículas aumenta. O espalhamento a baixo ângulo de nêutrons é utilizado para
caracterizar a estrutura local das soluções e mostra que a aplicação de um campo magnético
externo cria uma anisotropia dentro da solução. Finalmente, um estudo químico, estrutural e
magnético, de ferrofluidos à base de nanopartículas de maguemita dopadas com átomos de
terra rara, material precursor para a nanoradioterapia, é apresentado. _________________________________________________________________________________________ RESUMÉ / Notre travail vise l´étude des propriétés structurelles locales de liquides magnétiques à base de
nanoparticules de ferrite de zinc, cuivre ou nickel. Ces nanograins, obenus par une méthode
de chimie douce, sont dispersés en milieu acide grâce à une stratégie coeur/couronne qui
permet de protéger les particules de leur dissolution. Leur composition chimique n´est donc
plus homogène et celles-ci sont mieux décrites par un coeur de ferrite stoechiométrique et une
couche surfacique de composition chimique moyenne Fe3O4. Les dosages chimiques
permettent de déterminer la fraction volumique en nanoparticules ainsi que l´épaisseur de la
couche. La spectroscopie d´absorption de rayons X est utilisée pour étudier quantitativement
la structure locale de ces cations métalliques. Les résultats confirment le modèle coeurcouronne,
avec un coeur de ferrite qui montrent des inversions de cations entre sites A et B de
la structure spinelle des nanocristaux, et suggèrent des effets liés au confinement spatial à
l´échelle nanométrique. L´analyse de Rietveld de diagramme de poudre de rayons X indique
que la densité calculée des nanoparticules tend vers la valeur du matériau massif à mesure que
la taille des particules augmente. La diffusion aux petits angles de neutrons est utilisée pour
caractériser la structure locale des solutions et montre que l´application d´un champ
magnétique externe crée une anisotropie dans la solution. Finalement, une étude chimique,
structurelle et magnétique, de ferrofluides à base de nanoparticules de maghémite dopée avec
des atomes de terre rare, matériau précurseur pour la nanoradiothérapie, est présentée. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Local structural properties of magnetic fluids based on nanosized particles of zinc, copper or
nickel ferrite are investigated. Nanograins prepared by a soft chemistry method are dispersed
in acidic medium thanks to a core-shell strategy that prevents the particles from dissolution.
Their chemical composition is no longer homogeneous and they can be described as a core of
stoechiometric ferrite surrounded by a surface layer with an average composition of Fe3O4
type. Chemical titrations and X-ray Absorption Spectroscopy are used to quantitatively
investigate the coordination shells of metallic cations. The core-shell model is confirmed with
a ferrite core with cation inversion at A- and B-site of the spinel nanocrystal and effects
related to spatial confinement at nanoscale. Rietveld refinement of the x-ray diffractograms
patterns, carried out within the core-shell model using two spinel phases, suggests that the
nanoparticle density tend to the bulk value when the particle size increases, indicating smaller
surface contribution. Small Angle Neutron Scattering, used to characterize the colloidal
structure of the solution, shows that a magnetic field induces an anisotropy inside the solution.
Finally, a chemical, structural and magnetic characterization of ferrofluids based on rare earth
doped maghemite nanoparticles, precursor material for nanoradiotherapy, is presented and
discussed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/1945 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Gomes, Juliano de Andrade |
| Contributors | Depeyrot, Jérôme, Perzynski, Régine |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | French |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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