Modulação da magnetização e anisotropia de nanopartículas bimagnéticas por nanoarquitetura catiônica
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| Data de Publicación: | 2025 |
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Summary: | Tese (doutorado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2025. |
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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.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)The focus of this thesis is the optimization of the magnetic properties of nanoparticles through precise control of the chemical composition and the distribution of metal cations in the lattice sites of the nanocrystal structure, in order to maximize the efficiency inmagnetic hyperthermia. In this context, mixed spinel ferrite-based nanoparticles with the chemical formulaCoxZnyCuzFewO4@γ−Fe2O3 were developed. These nanoparticles were produced bythe Massart/Tourinho method, which involves the synthesis of ferrite nanoparticles by coprecipitation in an alkaline medium, followed by a surface hydrothermal treatment,resulting in the formation of “core-shell” type nanostructures. The formation of this structure enables the colloidal dispersion of nanoparticles. For the study of this new nanomaterial, a set of experimental techniques was employed,resulting in a detailed physicochemical, structural, and magnetic characterization. The chemical composition (ICP-OES, EDX, XPS), the crystalline structure, as well as the size and polydispersity of the nanocrystals (XRD, TEM), and also the morphochemical profile (STEM/HAADF and EDS) were investigated. The local structure was studied by XPS (Sirius, Ipê beamline), which specified the distribution of metal cations at thetetrahedral and octahedral interstices of the cubic symmetry unit cell. Using hysteresis loops obtained at 5 K up to a maximum field of ± 7 T, it was possible to compare values of magnetization and magnetic anisotropy, both extracted from coercive and irreversibility fields, with values calculated considering weighted contributions of individual cationsin core/shell-type nanoparticles. Finally, the efficiency of these nanomaterials wastested by determining the specific absorption power (SPA) in magnetic hyperthermia experiments.The results obtained in this thesis demonstrate the potential of ferrite nanoparticles with various divalent metals in modulating and controlling the structural and magnetic characteristics that govern their performance in different types of applications. From this perspective, it is worth emphasizing that our strategy can be extended to develop nanomaterials containing five or more metals, called “high entropy,” clearly showing that the research developed in this thesis is promising.Instituto de Física (IF)Programa de Pós-Graduação em FísicaporModulação da magnetização e anisotropia de nanopartículas bimagnéticas por nanoarquitetura catiônicainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisNanopartículas magnéticasNanopartículas - propriedades magnéticasFerrita de espinélioFerrofluidosinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINALBarbaraCamileCavalcantePereira_TESE.pdfBarbaraCamileCavalcantePereira_TESE.pdfapplication/pdf22865324http://repositorio.unb.br/bitstream/10482/54936/1/BarbaraCamileCavalcantePereira_TESE.pdfe8104074506669ab6a822bf9895205dcMD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain102http://repositorio.unb.br/bitstream/10482/54936/2/license.txtaed4704d04bb260d4decd80db311aaa5MD52open access10482/549362026-06-18 22:22:30.021open accessoai:repositorio.unb.br:10482/54936U3VibWlzc8OjbyBlZmV0aXZhZGEgZGUgYWNvcmRvIGNvbSBsaWNlbsOnYSBjb25jZWRpZGEgcGVsbyBhdXRvciBlL291IGRldGVudG9yIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcy4KRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2026-06-19T01:22:30Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB) |
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