Propriedades magneto-ópticas de colóides magnéticos á base de nanopartículas de magnetita recobertas com prata / Magneto-optical properties of magnetic nanoparticles colloids based on magnetite and coated with silver

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

17/05/2010

RESUMO

Neste trabalho investigamos, teorica e experimentalmente, as propriedades magneto-opticas de um fluido magnetico constituıdo de nanopartıculas core-shell (caroco-casca), em que o caroco e feito de magnetita e a casca de prata. O modelo teorico utilizado baseou-se no modelo de Mie, dentro da aproximacao eletrost atica, que consiste no caso em que o diametro das nanopartıculas e muito menor que o comprimento de onda da luz incidente (). Uma relacao de Claussius-Mossotti para o sistema core-shell foi utilizada para o calculo da susceptilidade eletrica da nanopartıcula core-shell para lambda=632 nm. A susceptilidade eletrica do nanocomposto foi fortemente dependente do diametro do caroco e da espessura da casca. Entretanto atinge um valor maximo de 7,20 (maior que o de uma nanopartıcula de prata com 0 = 4, 30 ou de magnetita 0 = 1, 47) para uma fracao f, definida como f = (Dcore/Dcore−shell)3, igual a 0,36. Este resultado sugere que existe uma fracao ideal entre os materiais que proporciona ao nanocomposto resposta maxima `as propriedades opticas. No intuito de comparar nossos resultados teoricos com dados experimentais, um fluido magnetico core-shellfoi sintetizado no Instituto de Quımica da UFG pelo grupo da Profa. Dra. Emılia Celma de Oliveira Lima. As nanopartıculas foram suspensas em agua em pH fisiologico e recobertas por uma dupla camada de acido laurico (acido dodecanoico). As nanopartıculas foram caracterizadas por difracao de raios-X (DRX), microscopia eletronica de transmissao de alta resolucao (HR-TEM), espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDS) e magnetometria de amostra vibrante (VSM).O metodo de Sturges foi utilizado para montar o histograma dos diametros das nanopartıculas. Os dados revelaram a existencia de uma distribuicao bimodal. Ambas distribuicoes foram ajustadas considerando uma distribuicao do tipo lognormal. O diametro modal de uma delas foi de 9.24 0.03 nm com uma dispersao de 0.27 0.02, enquanto que para a outra distribuicao foi encontrado um diametro modal de 23.0 0.2 nm e dispersao 0.2 0.1. A espectrometria de energia dispersiva confirmou a presenca de magnetita e prata, em quantidades significativas, somente nas partıculas de maior diametro, enquanto nas de menor diametro foi confirmado a existencia apenas de magnetita. A partir destas analises foi confirmada a sıntese de um fluido magnetico contendo 10 % das nanopartıculas do tipo core-chell. Dados de magnetizacao foram obtidos para estimar a fracao volumetrica de nanopartıculas magneticas. Medidas das propriedades magneto-opticas foram feitas utilizando a tecnica de magnetotransmissividade com polarizador e analisador orientados na direcao do campo magnetico aplicado. Amostra contendo10% de suas nanopartıculas do tipo core-shell, com uma fracao volumetrica total de apenas 0,18%, apresentou uma extincao da luz de 100% a um campo de apenas 500 Oe, enquanto que uma amostra com 100% de nanopartıculas do tipo core, em concentracao semelhante (0,15%), apresentou uma extincao de 50% na mesma faixa de campo magnetico. Os dados de magnetotransmissividade foram ajustados considerando um modelo contendo apenas 2 parametros, estando um deles relacionado a susceptibilidade eletrica e outro a formacao de estruturas auto-organizadas no coloide. O tamanho medio de aglomerados (nanopartıculas formando uma cadeia linear) variou de 2.09 para 3.36 para uma fracao volumetrica crescendo de 0,06% para 0,18%. Usando dados da literatura acerca da estimativa do comprimento da dupla camada de acido laurico, como sendo de aproximadamente 2 nm, e analisando os dados de magnetotransmissividade para diversas concentracoes de nanopartıculas, foi possıvel obter a fracao f das nanopartıculas core-shell como sendo de 0,17. Este resultado, conjuntamente com os dados de TEM, permitiu concluir que o diametro do caroco na nanopartıcula core-shell e de 13 nm. Este resultado e interessante tecnologicamente, pois sugere que, para se obter sucesso no recobrimento de nanopartıculas, seja necessario, ou ao menos importante, utilizar amostras com baixa dispersao de diametros.

ASSUNTO(S)

fluidos magnéticos nanopartículas core shell teoria de mie fisica magnetic fluids nanoparticles mie theory

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