Estudo de encapsulação de nanopartículas magnéticas em nanoporos de alumina. / Encapsulation study of magnetic nanoparticles in alumina nanopores.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

Neste trabalho investigamos o encapsulamento de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) em nanoporos de alumina anódica utilizando as técnicas de Microscopia de Força Atômica (AFM), Magnetometria de Amostra Vibrante (VSM) e Ressonância Magnética Eletrônica (RME). Utilizamos três fluidos magnéticos com nanopartículas de diâmetros diferentes dispersas em solução fisiológica. As nanopartículas foram sintetizadas pelo método da coprecipitação e foram caracterizadas por difração de raios-x, de onde confirmamos sua estrutura cristalina e obtivemos o diâmetro. A relação de Scherrer forneceu os seguintes diâmetros: DRX=10,1nm, DRX=12,3nm e DRX=13,8nm. As membranas de alumina foram preparadas pelo método da anodização de um filme de alumínio puro, gerando nanoporos em um arranjo hexagonal, sendo a espessura da alumina de 4μm com distância entre poros centro a centro de 105nm e amostras contendo diâmetros de nanoporos de 35nm ou 80nm. O método de encapsulamento das nanopartículas consistiu em depositar uma gota do fluido magnético sobre a alumina, que penetra nos nanoporos por capilaridade, carreando as nanopartículas. Imagens de AFM mostraram que obtivemos sucesso no encapsulamento das nanopartículas em alumina somente nas amostras com nanoporos de 80nm. Uma comparação entre as curvas de magnetização da amostra com nanopartículas de DRX=13,8nm em nanoporos de 80nm, encapsuladas uma vez e duas vezes, mostrou um acréscimo de 48% no número de nanopartículas encapsuladas do primeiro para o segundo processo de encapsulamento. Além disso, diferentemente de todas as outras amostras estudadas, os dados de RME para alumina com nanoporos de 80 nm e nanopartículas com diâmetro de 13,8 nm, após o primeiro processo de encapsulamento, apresentaram magnetização perpendicular ao plano da membrana de alumina. O espectro de RME foi ajustado por duas gaussianas, uma representando uma componente com magnetização paralela e outra perpendicular. Imagens de AFM sugerem, na nossa amostra, que resíduos na superfície são responsáveis pela componente paralela. A análise dos dados do campo de ressonância para a componente perpendicular foram ajustados considerando termos de simetria uniaxial e cúbica para a densidade de energia. Na contribução uniaxial foi explicitado o termo devido à interação dipolar magnética, entre nanopartículas formando uma cadeia linear, o termo magnetostático, devido à autoorganização das nanoestruturas, e um magnetoelástico, proveniente do stress gerado pelo empacotamento das nanopartículas, cuja origem foi atribuída à interação dipolar entre as nanoestruturas formando a cadeia. A análise teórica permitiu, ainda, concluir que o tamanho médio das cadeias lineares formadas no interior dos nanoporos corresponde a 6,0 nanopartículas, podendo variar entre 4 e 11. Essas cadeias podem existir não somente em nanoporos diferentes, mas também no interior de um mesmo nanoporo. Por fim, após aquecermos a membrana de alumina, a 300C por 1 hora, que continha nanopartículas com DRX=10,1nm e a dissolvermos em uma solução aquosa de NaOH, obtivemos imagens de AFM dos nanofios. Uma distribuição de tamanho construída a partir das imagens e ajustada por uma lognormal nos forneceu um diâmetro modal para os nanofios de 25,8 0, 4nm e uma dispersidade de 0,30 0,02nm.

ASSUNTO(S)

nanopartículas magnéticas nanofios alumina anódica ressonância ferromagnética. fisica da materia condensada 1. nanopartículas magnéticas 2. nanofios 3. alumina anódica 4. ressonância ferromagnética magnetic nanoparticles nanowires anodic alumina ferromagnetic resonance

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