Synthesis and self-assembling of metallic ferromagnetic nanoparticles for ultrahigh density magnetic recording and high-performance permanent magnets applications

Nanomateriais de fct-FePt, SmCo e Carbeto de Cobalto têm sido bastante estudados para a aplicação em gravação magnética e imãs de elevado desempenho, devido as suas energias magnetocristalinas e coercividades elevadas. Nanopartículas de FePt unidimensionais foram propostas na tentativa de obter melhora no alinhamento magnético das estruturas auto-organizadas. Neste trabalho, a formação de nanobastão e nanofios de FePt foi estudada através da presença de oleilamina e pequena quantidade de monóxido de carbono liberado pelo pentacarbonilferro(0). Estes dois parâmetros foram estudados a fim de analisar a influência no alongamento das nanopartículas e verificou-se que ambos atuam sinergicamente. Foram obtidos tanto nanofios de FePt ramificados de comprimento de 20-100 nm quanto nanobastões de FePt de 20-60 nm de comprimento, ambos com diâmetro de 2-3 nm. Todas as nanopartículas sintetizadas foram obtidas na fase cúbica de face centrada e o processo de tratamento térmico nas temperaturas de 450 oC e 560 oC levou a conversão para a fase tetragonal de face centrada, com custo da sinterização das nanopartículas. Os nanobastões, entretanto, apresentaram maior estabilidade térmica se comparado com o nanofio ramificado, obtendo propriedade ferromagnética na amostra. Alternativamente, têm sido obtidos satisfatoriamente nanobastões de platina para posterior recobrimento com ferro para a formação da liga FePt após o processo de recozimento. Na síntese de SmCo, foi estudada a formação da liga diretamente por via química através do uso de redutores comumente utilizandos em síntese de nanopartículas, porém foi possível observar apenas uma pequena quantidade da liga Sm2Co17 quando se utiliza o boroidreto de sódio. Isto se deve, principalmente, ao alto potencial de redução de Sm3+ e a sua instabilidade química. Entretanto, foram desenvolvidos métodos promissores para a obtenção de nanopartículas de CoO e SmCoO com tamanho e forma controlada. Além destes sistemas, tem sido obtidas diretamente através de síntese química nanopartículas de carbeto de cobalto com coercividade de até 2,3 kOe e magnetização de 45 emu/g, além de desenvolver um método geral de síntese de carbetos de outros metais.SmCo, fct-FePt and CoC nanomaterials have been studied for application in magnetic recording and permanent magnets due to theirs high coercivity and magnetocrystalline anisotropy. One-dimensional FePt nanoparticles were proposed to improve the magnetic alignment of self-assembled system. In this work, the formation of FePt nanorods and nanowires was studied by using a small amount of carbon monoxide from the precursor pentacarbonyliron(0) and oleylamine. Both parameters of synthesis were studied and was verified that they influence the one-dimensional growth of FePt. In fact, branched FePt nanowires with 20 - 100 nm of length and nanorods with 20 - 60 nm were obtained, both with 2-3 nm of diameters. The FePt nanoparticles were obtained in face centered cubic phase and the transformation to face centered tetragonal phase was carry out in the temperatures of 450 oC and 560 oC, which led the formation of sintered nanoparticles. FePt nanorods have better thermal stability than nanowires according the results obtained. The platinum nanorods covered with iron oxide also were obtained to formation of FePt by thermal treatment. In concern of SmCo syntheses, the formation of SmCo phase directly by chemical synthesis was investigated by using some reduction agent, but was obtained a small amount of smco phase only if the sodium borohydrate was used in the synthesis. This could be occurred due to high reducing potential of Sm3+ and its chemical instability. However, some methods were obtained to obtain CoO and SmCoO nanoparticles with size and shape control. Furthermore, cobalt carbide nanoparticles were well obtained with coercivity of 2,3 kOe and magnetization of 45 emu/g, and a new general method to obtain metals carbides was developed