Caracterização magnética de nanopartículas em matrizes amorfas

Tese de mestrado, Engenharia Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2010O principal objectivo desta tese foi fazer um estudo do comportamento magnético de nanopartículas magnéticas inseridas em sistemas diamagnéticos amorfos. Neste trabalho estudaram-se dois sistemas: nanopartículas de ouro (Au) dispersas em celulose e nanopartículas de óxido de níquel (NiO) dispersas em vidro. No primeiro caso, as nanopartículas de ouro foram diluídas em celulose com diferentes concentrações pretendendo-se analisar o comportamento magnético das amostras em função da concentração de nanopartículas e do estiramento da celulose. A dimensão média das nanopartículas de ouro utilizadas é aproximadamente 2.85nm, dimensão a que é esperado comportamento magnético (a dimensão das partículas foi estimada a partir de resultados de microscopia electrónica de transmissão (TEM)). No segundo caso, as nanopartículas de óxido de níquel (NiO) foram crescidas em vidro de sílica nanoporoso. O óxido de níquel é antiferromagnético mas na forma de nanopartículas, o efeito de superfície implica não compensação dos momentos magnéticos e torna as partículas magnéticas. Neste caso, estudaram-se 3 distribuições de tamanhos médios diferentes, caracterizadas por TEM, que permitiram fazer um estudo do comportamento magnético em função da dimensão e a sua evolução após tratamento térmico. Em todas as situações e para todas as amostras, de ouro e de óxido de níquel, foram realizadas medidas de magnetização a diferentes temperaturas e para diferentes valores de campo magnético. Nesta dissertação faz-se inicialmente uma introdução aos diferentes comportamentos magnéticos dos materiais e descrevem-se as técnicas experimentais utilizadas para obtenção dos resultados. Em seguida apresentam-se e discutem-se separadamente os resultados experimentais obtidos para cada um dos sistemas referidos e as principais conclusões a que conduziram.The main purpose of this thesis is to study the magnetic behaviour of nanoparticles inserted into diamagnetic amorphous matrix. Two systems were studied in this work: gold nanoparticles (Au) diluted in celulose and nickel oxide particles inserted in glass. In the first case the particles were diluted in cellulose with different concentrations. The gold nanoparticles average dimensions were around 2.85nm (estimated through transmission electronic microscopy (TEM)) and expected to be magnetic. Several samples have been prepared with different concentrations, to study the magnetic behaviour as a function of concentration and cellulose influence. In the second case, Nickel Oxide (NiO) nanoparticles were grown inside nanoporous Vycor glass. Bulk nickel oxide is antiferromagnetic, but when structured as nanoparticles the surface anisotropy induces a magnetic moment on the particles. In this case, 3 distributions of different average particle sizes were studied. Their magnetic behaviour was related to the dimension of the particles. and its evolution after thermal treatment was studied. Measurements of magnetization at different temperatures and for different applied magnetic field were carried out for all the samples of gold and nickel oxide. In this text, after the introduction, an overview of the magnetic behaviour of materials is presented in chapter 2, and the description of the experimental techniques used is carried out in chapter 3. In the chapters 4 and 5, the experimental results obtained for each of the systems are presented and discussed