Sistemas magnéticos nanoparticulados à base de maghemita

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2009.Este trabalho apresenta a investigação das propriedades magnéticas de fluido magnético iônico contendo nanopartícula de maghemita ( -Fe2O3). Ademais, apresenta a investigação das propriedades magnéticas do sistema constituído de nanocápsulas de albumina contendo nanopartículas de maghemita, inseridas na matriz polimérica via o fluido magnético iônico. As técnicas utilizadas para a investigação foram técnicas de ressonância magnética eletrônica, magnetização e birrefringência magnética estática. Primeiramente, foram estudadas as características estruturais das nanopartículas de maghemita utilizando-se técnicas de difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão. As nanopartículas (nanocápsulas) magnéticas apresentam diâmetro médio e dispersão em diâmetro de 8,15 nm e 0,30 (73 nm e 0,37), respectivamente. Os dados de ressonância magnética foram tratados considerando que partículas com diâmetros levemente maiores que a média apresentam absorção ressonante em campo inferior ao máximo de absorção. Por outro lado, partículas menores apresentam absorção em campo superior. Considerando as características da variação da largura de linha de ressonância com a temperatura e com a orientação da amostra congelada (dependência angular), verifica-se que as partículas menores são as que sofrem maior influência decorrente do efeito das interações. A magnetização foi estudada para o sistema de nanocápsulas magnéticas considerando a implementação de um modelo de barreira de energia que inclui termos para descrever os fenômenos de interação entre as partículas. Os resultados sugerem que as interações entre as partículas são responsáveis pelas variações no perfil das curvas de histerese obtidas em diferentes temperaturas. Uma assinatura relacionada à susceptibilidade magnética da amostra em função da temperatura foi observada na evolução do perfil das interações. Verifica-se, ainda, que a implementação do modelo se aplica a outros sistemas de nanopartículas magnéticas. Por fim, os resultados de birrefringência magnética estática foram analisados considerando os mesmos argumentos utilizados no modelo de avaliação dos dados de magnetização. Valores da concentração de partículas e frações de agregados que contribuem para a birrefringência foram calculados. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACTThis work presents the investigation of magnetic properties of an ionic magnetic fluid containing maghemite (y-Fe2O3) nanoparticles. Moreover, this work presents the investigation of the magnetic properties of the system consisting of albumin nanocapsules containing maghemite nanoparticles embedded in the polymer matrix via the ionic magnetic uid. The techniques used in our investigation were magnetic resonance, magnetization and static magnetic birefringence. Firstly, we investigated the structural characteristics of the maghemite nanoparticles using X-ray di raction and transmission electron microscopy. Nanoparticles and (nanocapsules) were found to present average diameter and diameter dispersion of 8.15 nm and 0.29 (73 nm and 0.37), respectively. The magnetic resonance data were analyzed considering that particles with a diameter slightly larger than the average size present resonant absorption eld smaller than the eld for maximum absorption. On the other hand, smaller particles present resonant absorption at elds above the eld for maximum absorption. Given the characteristics of both the temperature dependence of the resonance linewidth and the resonance parameters of eld-frozen samples (angular dependence measurements) it appears that smaller particles are subjected to stronger in uence due to the e ect of particle-particle interaction. The magnetization data of magnetic nanocapsules were analyzed considering an energy barrier model including terms to describe the interaction among the supported magnetic particles. The results suggest that interactions between particles are responsible for changes in the pro le of hysteresis curves at di erent temperatures. A signature related to the particle interaction was observed in the temperature dependence of the magnetic susceptibility. We found, in addition, that the model used to analyze our magnetization data applies to other systems containing magnetic nanoparticles. Finally, the static magnetic birefringence data were analyzed considering the same arguments used in the analysis of the magnetization data. Values of particles concentration and fractions of aggregates contributing to the birefringence signal were determined