Modulação da magnetização e anisotropia de nanopartículas bimagnéticas por nanoarquitetura catiônica

Abstract

O foco desta tese é a otimização das propriedades magnéticas de nanopartículas pormeio do controle preciso da composição química e da distribuição dos cátions metálicos nos sítios da estrutura dos nanocristais, a fim de maximizar a eficiência em hipertermiamagnética. Nesse contexto, foram elaboradas nanopartículas a base de ferrita mista do tipo espinélio, de fórmula química: CoxZnyCuzFewO4@γ−Fe2O3. Essas nanopartículas foram produzidas pelo método Massart/Tourinho, que consiste na obtenção de nanopartículas de ferrita por coprecipitação em meio alcalino, seguido de um tratamento hidrotérmico de superfície, resultando na formação de nanoestruturas do tipo “core-shell”. A formação dessa estrutura permite a dispersão coloidal das nanopartículas. Para o estudo deste novo nanomaterial, um conjunto de técnicas experimentais foiempregado, resultando em uma caracterização físico-química, estrutural e magnéticadetalhada. Foram investigadas a composição química (ICP-OES, EDX, XPS), a estrutura cristalina, bem como o tamanho e a polidispersão dos nanocristais (XRD, TEM) e, também, o perfil morfoquímico (STEM/HAADF e EDS). A estrutura local foi estudadapor XPS (linha Ipê do Sirius), que especificou a distribuição dos cátions metálicos nos interstícios tetraédricos e octaédricos da malha elementar de simetria cúbica. Utilizando ciclos de histerese obtidos em 5 K até um campo máximo de ± 7 T, foi possível comparar valores da magnetização e da anisotropia magnética, ambos extraídos dos campos coercivo e de irreversibilidade, com valores calculados considerando contribuições ponderadas de cátions individuais em nanopartículas do tipo core/shell. Por fim, a eficiência desses nanomateriais foi testada, determinando a potência específica de aquecimento (SPA) em experimentos de magnetohipertermia. Os resultados obtidos nesta tese evidenciam o potencial das nanopartículas de ferrita com vários metais divalentes na modulação e no controle das características estruturais e magnéticas que governam seu desempenho em diversos tipos de aplicações. Nessa perspectiva, merece ser ressaltado que nossa estratégia pode ser estendida para elaborar nanomateriais contendo cinco metais ou mais, chamados de “alta entropia”, mostrando deforma inequívoca que a pesquisa desenvolvida nesta tese é promissora.