Estudo das propriedades de filmes automontados formados por nanopartículas de óxido de ferro e polímeros

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017.O objetivo deste estudo foi investigar a influência da matriz polimérica nas propriedades de nanocompósitos híbridos na forma de filmes formados por nanopartículas de óxido de ferro e diferentes polieletrólitos (polianilina, hidrocloreto de poli(dialil dimetilamônio) ou poliestireno sulfonado de sódio). Os filmes foram depositados em substratos planos por meio da técnica de automontagem camada por camada, do inglês layer-by-layer (LbL). As nanopartículas de óxido de ferro foram sintetizadas pelo método de co-precipitação em meio alcalino e subsequentemente estabilizadas em meio ácido ou funcionalizadas com ácido cítrico, formando suspensões em meio aquoso. Após a caracterização dos coloides magnéticos, esses foram utilizados como fonte de nanopartículas para a deposição dos filmes híbridos pela técnica LbL. As propriedades estruturais e a morfologia dos nanofilmes preparados foram investigadas por meio das técnicas de espectroscopias UV-vis e Raman, e de microscopia de força atômica. Enquanto as propriedades magnéticas foram estudadas por meio de curvas de magnetização em função do campo aplicado, e em função da temperatura e por ressonância ferromagnética em função da direção do campo aplicado. As análises dos dados de campo de ressonância, obtidos por ressonância ferromagnética para diferentes direções do campo magnético aplicado, foram realizadas considerando-se o modelo de Smit-Beljers. O comportamento superparamagnético das nanopartículas de óxido de ferro foi mantido na configuração de nanocompósitos. As propriedades magnéticas tais como o campo coercivo e a temperatura de bloqueio dependem da espessura dos nanofilmes, do tipo de polímero empregado. Os dados de ressonância ferromagnética indicaram que os valores de campo de ressonância e de largura de linha em função da direção do campo magnético aplicado dependem da matriz polimérica.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).The aim of this study was to investigate the influence of the polymer matrix on the properties of hybrid nanocomposites in the form of films formed by iron oxide nanoparticles and different polyelectrolytes (polyaniline, poly (diallyl dimethylammonium hydrochloride) or sulfonated sodium polystyrene). The films were deposited on flat substrates by Layer-by-Layer (LbL) self-assembling technique. The iron oxide nanoparticles were synthesized by aqueous co-precipitation and subsequently stabilized in acidic medium or functionalized with citric acid and then suspended in aqueous medium. After the magnetic colloids characterization, these were used as source of nanoparticles for the deposition of the hybrid films by LbL technique. The structural properties and morphology of nanofilms were investigated using UV-vis and Raman spectroscopy and atomic force microscopy techniques. While the magnetic properties were studied by magnetization curves as function of the applied field, magnetization as a function of the temperature and by ferromagnetic resonance as a function of the applied field direction. The analysis of the resonance field data obtained by ferromagnetic resonance for different directions of the applied magnetic field were performed considering the Smit-Beljers model. The superparamagnetic behavior of the iron oxide nanoparticles was maintained in the nanocomposite configuration. The magnetic properties such as the coercive field and the blocking temperature depend on the thickness of the nanofilms, the type of polymer employed. The ferromagnetic resonance data indicated that the resonance field and line width values as a function of the direction of the applied magnetic field depend on the polymer matrix