Nanoestruturas magnéticas de ferritas: análise das propriedades magnéticas e estruturais
dc.contributor.advisor | Araújo, José Humberto de | |
dc.contributor.advisor-co1 | Torres, Marco Antonio Morales | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0091292234916055 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-3390-8600 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2455132422249405 | pt_BR |
dc.contributor.author | Nunes, Marcos Santos | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/8380510294599672 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Dantas, Ana Lucia | |
dc.contributor.referees2 | Júnior, Andrea Paesano | |
dc.contributor.referees3 | Bohn, Felipe | |
dc.contributor.referees4 | Araújo, José Humberto de | |
dc.contributor.referees5 | Soares, João Maria | |
dc.date.accessioned | 2024-05-16T14:21:07Z | |
dc.date.available | 2024-05-16T14:21:07Z | |
dc.date.issued | 2024-02-23 | |
dc.description.abstract | The enhancement of magnetic properties in core-shell nanoparticle structures and the e ect of heating magnetic nanoparticles through the application of an alternating magnetic eld have sparked signi cant scienti c and technological interest. Advances in this eld have been driven by progress in techniques for producing magnetic materials on the nanoscale, enabling various applications such as permanent magnets, biomedical applications, and magnetic hyperthermia. This thesis addresses two distinct nanostructured systems. The rst focuses on the synthesis of CoFe2O4@CoFe2 nanocomposites with a core-shell structure, using a method that does not involve special reagents or gases. The process involved the preparation of glutaraldehyde-crosslinked chitosan spheres containing CoFe2O4 nanoparticles, followed by high-temperature and vacuum heat treatment. The CO gas released during this process facilitated the reduction of Fe3+ and Co2+ ions to their zero-valent states. Upon production of the samples, their structural, morphological, and magnetic properties were investigated. X-ray di raction analysis, transmission electron microscopy (TEM), and Mössbauer spectroscopy revealed the presence of the desired magnetic phases. TEM images con rmed the core-shell structure con guration. Magnetic characterization indicated a magnetic exchange coupling between the phases under certain synthesis conditions, resulting in a maximum energy product (BH)max = 0.67 MGOe. The thickness of the CoFe2 phase (∼ 9.0 nm) aligns with the theoretical limit expected by the Kneller-Hawig theory, which is 10.2 nm for exchange coupling at the interface. The second system addresses the synthesis and study of the magnetic properties of Manganese Ferrite (MnFe2O4) nanoparticles. In this part of the work, MnFe2O4 nanoparticles were synthesized using the same method as the previous system, but with conventional heat treatment in the presence of air. Particles with various sizes were obtained by heat treatments at di erent temperatures, ranging from 7.8 to 13.3 nm. At 300 K, the saturation magnetization of the nanoparticles varied from 16.2 to 35.8 emu/g. Low-temperature Mössbauer spectroscopy showed the presence of monophasic MnFe2O4. For all samples, Mössbauer results at 300 K suggest the samples are in the superparamagnetic regime. AC and DC susceptibility measurements indicated that below the blocking temperature, the system behaves as a superspin glass. Speci c loss power (SLP) measurements were conducted at a frequency of 74 kHz and an AC eld amplitude of 247 Oe. Our results for both systems were promising, suggesting potential applications in permanent magnets and magnetic hyperthermia. Speci cally, we highlight the CoFe2O4@CoFe2 and MnFe2O4 systems. | pt_BR |
dc.description.resumo | O aprimoramento das propriedades magnéticas de nanopartículas com estrutura núcleo@casca e o efeito do aquecimento de nanopartículas magnéticas através da aplicação de um campo magnético alternado têm despertado intenso interesse cientí co e tecnológico. Avanços signi cativos nesse campo foram impulsionados pelo progresso nas técnicas de produção de materiais magnéticos em escala nanométrica, permitindo diversas aplicações, tais como ímãs permanentes, aplicações biomédicas e hipertermia magnética. Esta tese aborda dois sistemas nanoestruturados distintos, o primeiro deles com foco na síntese de nanocompósitos de CoFe2O4@CoFe2 com estrutura núcleo@casca, por meio de um método que não usa reagentes ou gases especiais. O processo envolveu a preparação de esferas de quitosana reticuladas com glutaraldeído contendo nanopartículas de CoFe2O4, seguida por um tratamento térmico em altas temperaturas e vácuo. O gás CO liberado durante esse processo facilitou a redução dos íons Fe3+ e Co2+ para seus estados de valência zero. Após produzidas as amostras, suas propriedades estruturais, morfológicas e magnéticas foram investigadas. A análise de difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espectroscopia Mössbauer revelou a presença das fases magnéticas desejadas. As imagens de TEM con rmaram a con guração de uma estrutura núcleo@casca. A caracterização magnética indicou um acoplamento magnético de troca entre as fases para determinadas condições de síntese, resultando em um produto energético máximo (BH)max = 0,67 MGOe. A espessura da fase CoFe2 (∼ 9, 0 nm) está de acordo com o limite teórico esperado pela teoria de Kneller-Hawig, que é de 10,2 nm, para que ocorra o acoplamento de troca na interface. O segundo sistema aborda a síntese e estudo das propriedades magnéticas de nanopartículas de ferrita de Manganês MnFe2O4. Nesta parte do trabalho, nanopartículas de MnFe2O4 foram sintetizadas usando o mesmo método do sistema anterior, porém, com o tratamento térmico convencional, na presença do ar. Partículas com diversos tamanhos foram obtidas por tratamentos térmicos em diferentes temperaturas. Assim, os tamanhos de partículas variaram de 7,8 a 13,3 nm. A 300 K, a magnetização de saturação das nanopartículas variou de 16,2 a 35,8 emu/g. A espectroscopia Mössbauer em baixas temperaturas mostrou a presença de MnFe2O4 monofásico. Para todas as amostras, os resultados Mössbauer a 300 K sugerem que as amostras estão no regime superparamagnético. Medidas de susceptibilidade AC e DC indicaram que abaixo da temperatura de bloqueio o sistema se comporta como um superspin glass. Medidas de SLP foram realizadas a uma frequência de 74 kHz e amplitude de campo AC de 247 Oe. Nossos resultados obtidos para ambos os sistemas foram promissores, sugerindo potenciais aplicações em ímãs permanentes e hipertermia magnética. Especificamente, destacamos o sistema CoFe2O4@CoFe2 e MnFe2O4. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.identifier.citation | NUNES, Marcos Santos. Nanoestruturas magnéticas de ferritas: análise das propriedades magnéticas e estruturais. Orientador: Dr. José Humberto de Araújo. 2024. 122f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58353 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Física | pt_BR |
dc.subject | Nanopartículas | pt_BR |
dc.subject | Núcleo@casca | pt_BR |
dc.subject | Acoplamento de troca | pt_BR |
dc.subject | Quitosana | pt_BR |
dc.subject | Ferrita de Manganês | pt_BR |
dc.subject | Hipertermia magnética | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA | pt_BR |
dc.title | Nanoestruturas magnéticas de ferritas: análise das propriedades magnéticas e estruturais | pt_BR |
dc.title.alternative | Magnetic nanostructures of ferrites: analysis of magnetic and structural properties | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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