Caracterização magnética de nanoparticulas, Manuais, Projetos, Pesquisas de Física

Baixe Caracterização magnética de nanoparticulas e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Física, somente na Docsity! Modulando las propiedades magnéticas de nanopartículas de óxido de hierro con recubrimiento molecular Jilder Dandy Peña Serna jilder.pea@gmail.com IF-UFRJ/Centro Brasileiro de pesquisas Físicas Julho 2020 Agenda • Introducción • Revisión de los conceptos de nanomagnetismo • Métodos experimentales • Medidas ZFC FC y M(H) • Resultados en nanopartículas de magnetita y coberturas moleculares. • Referencias 2 Introducción 5 Aplicaciones de las NPs magnéticas: ímanes permanentes, desenvolvimento de unidades de alta densidad de almacenamiento de información, biomedicina y catálise. Armazenamento de informação Aplicações das NPs SPION Entrega Direcionadas Imagem e contraste Separação Sensores Remoção de toxinas Remoção de bactérias M Rahman et al., Current Organic Chemistry, 19 , Issue 11 , 2015 Elemento indutivo de escrita Estrutura do grão e transição magnética Sensor de leitura GMR Introducción 6 Scientific Reports 5, Article number: 11164 core-shell (sendo Nd3+:LaF3 o core, e LaF3 o shell). • Propriedades incomuns de metais em escala manométrica. 7 NPs de ouro de 10 nm de diâmetro, parece vinho vermelho ou azul-cinza, dependendo sobre o quão perto o as partículas estão juntas Donde podemos encontrar las NP? 10 Cristales de magnetita en un Meteorito de Marte Sintetizadas en el Laboratorio. Bacterias magnéticas Introducción al Magnetismo • Paramagnetismo 11 • Ferromagnetismo • Antiferromagnetismo • Ferrimagnetismo H=0 Tipos de magnetismo Conceptos de nanomagnetismo 12 Diametro crítico para la formación de monodomínios magnéticos: 𝐸𝑝𝑑=√𝐴𝐾 ∗(𝜋 𝑑2) Materia l (nm) Fe3O4 28 Fe 30 Co 70 𝑑𝑐 ≈ 36 √𝐴𝐾 𝜇𝑜𝑀 𝑠 2   Energia da parede de domínio Energia magnetoestática domínios magnéticos monodomínios magnéticos diâmetro e n e rg ia Pared de domínio Rotación de ejes 15 Superparamagnetismo Cuando , tenemos un comportamiento superparamagnético (SPM). 𝑘𝐵𝑇≫∆𝐸𝐵 La respuesta de partículas SPM a un campo H, sigue el modelo de Langevin. En temperatura ambiente las partículas tienen un grande momento magnético (103-105 μB). C. P. Bean, J. D. Livingston, J. Appl. Phys. 30, S120 (1959) Efectos de tamaño y superfície 16 Sistemas core@shell (Co@CoO) Fenômeno de Exchange Bias (EB) Metales nobles (Cu, Ag, Pt e Au) son utilizados en catálisis. Materiales magnéticos alteran las propiedades magnéticas (EB). No magnética, pueden alterar as propiedades magnéticas del núcleo (Ms, Hc, TB). NP Shellll Efectos de superficie y en la interface core y shell. W H Meiklejohn, C P Bean. New magnetic anisotropy. Physical Review, 102(5):1413, 1956 Métodos experimentales 17 Caracterización estructural Medidas de microscopia electrónica de transmisión (MET) e de difracción de rayos-X (DRX). Caracterización magnética Medidas de magnetización estáticas (SQUID e VSM) e dinámicas (módulo de susceptibilidad AC). Medidas dicroísmo de rayos-x (XMCD) Medidas zero field cooled (ZFC) e field cooled (FC) 20 Resfría la muestra con el mismo campo magnético Comienza a medir incrementado la temperatura 1. Magnetización FC Curva de magnetización ZFC FC TB Temperatura de bloqueo Tirr Temperatura de irreversibilidad Medidas de magnetización versus campo magnético 6 5 -4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 80 4 - 80 60 4 —F N - 60 ao Mg HoHsar Lao 20 - 20 o q M (Am? kg!) 8 - -20 UH -40 - -40 -60 - -60 -80 - -80 Resultados para las NPs de magnetita com coberturas moleculares I. 22 Fe(acac)3 Diagrama de la preparación de las NPs con coberturas moleculares NP@L Calienta lentamente a 200 oC, t=30 min, calienta rapidamente a 300 oC, t=30 min NP@OAc Agitadas a 70 oC , t=3 h In-situ coating Mudanza de Ligante Dopamina NP@DOP Hexahidroxitrifenileno NP@HOT ácido oleico NP@OAc 2.0 nm 1.2 nm1.1 nm Preparadas por la Dra. Oana Pascu. HO HO NH3Cl + - HO OH OH OH OH HO 25 En conclusión, las NP@OAc mostraron un ordenamiento de los spins em la superficie. La NP@HOT después de 10 meses observamos una diminución de Ms e Hc posiblemente por la aglomeración de NPs, consistente con el modelo de anisotropía aleatoria (RAM). En la M(H) en 2.5 K fueron obtenidos Amostra Hc (Oe) Ms (emu/g) Mr/Ms NP@OAc 250 113 0.35 NP@DOP 151 42 0.21 NP@HOT 200 81 0.23 26 Medidas de magnetización ZFC-FC con H=20 Oe. En las NP@DOP e NP@HOT notamos un aumento de Tmax. MFC sugiere un bloqueo de los momentos magnéticos o la presencia de interacciones magnéticas. El modelo de aproximación de campo medio lleva en cuenta las interacciones magnéticas. El valor de Keff está encima del valor del bulk, una contribución de la anisotropía de superficie. 𝐾 𝑒𝑓𝑓=𝐾 + 6 𝑑 𝐾 𝑠 El valor negativo de λ sugiere interacciones de tipo antiferromagnéticas. H=20 Oe Conclusões • Concluimos que el ácido oleico ayuda a restaurar el orden magnético local en la superficie de los NP. • Las propiedades magnéticas se analizaron utilizando un modelo de campo medio. • Los recubrimientos moleculares en la superficie de los NP modulan las propiedades magnéticas de las NPs y pueden tener provisorias aplicaciones en la parte hipertermia magnética. 27