NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS: SIMULAÇÕES DE CURVAS DE MAGNETIZAÇÃO EM FUNÇÃO DO CAMPO PARA O REGIME SUPERPARAMAGNÉTICO

GUILHERME MOISÉS SAMPAIO, ANA LÚCIA BRANDL, JOÃO PAULO B. FALLEIROS

Resumo


RESUMO

A compreensão dos fenômenos ligados ao magnetismo permitiu avanços nos mais variados campos do conhecimento e diversas aplicações modernas que hoje fazem parte do nosso cotidiano. Especificamente, as nanopartículas (NPs) magnéticas têm despertado um grande interesse por parte dos pesquisadores nas últimas décadas. Esta curiosidade devido às suas propriedades diferenciadas é decorrente de suas dimensões reduzidas e de interações de superfície. Um dos principais fenômenos físicos que surgem ao se reduzir o tamanho de partículas magnéticas é o chamado superparamagnetismo. Neste artigo são apresentados os resultados e a análise das medidas das curvas de magnetização em função do campo magnético externo aplicado M(H), assim como, uma descrição e entendimento do formalismo matemático ligado ao fenômeno magnético em nanoescala por meio da aplicação do modelo proposto por Langevin à NPs magnéticas em regime superparamagnético não-interagente. Neste sentido, utilizamos de simulações teóricas de curvas de magnetização em função do campo aplicado a fim de estudar alguns parâmetros e verificar a sua compatibilidade com dados de caracterização magnética obtidos para amostras de NPs de magnetita. Desta forma, pudemos obter informações relevantes para a análise do comportamento magnético relativo a estes sistemas nanoparticulados.

Palavras-chave: Nanopartículas Magnéticas; Superparamagnetismo; Simulações.


ABSTRACT

The comprehension of the phenomena related to magnetism allowed advances in the most varied fields of knowledge and several modern applications that are now part of our daily lives. Specifically, the magnetic nanoparticles (NPs) have attracted a great interest from researchers in recent decades. This curiosity comes from its unique properties due to its reduced dimensions and surface interactions. One of the main physical phenomena that appear when we reduce the size of a magnetic particle is called superparamagnetism. This paper presents the results and analysis of the measurements of magnetization curves as a function of the external applied magnetic field M(H), as well as a description and understanding of the mathematical formalism attached to the magnetic phenomenon at nanoscale through the application of the Langevin’s model proposed to magnetic NPs in superparamagnetic and non-interacting regime. In this sense, we use theoretical simulations of magnetization curves as a function of the applied field to study some parameters and verify its compatibility with magnetic characterization data obtained for samples of magnetite NPs. In this way, we could obtain relevant information to the analysis of the magnetic behavior related to these nanoparticulate systems.

Keywords: Magnetic Nanoparticles; Superparamagnetism; Simulations.


Texto completo:

PDF

Referências


- [1]. Knobel, M. e Goya, G. Revista Scientific American Brasil, 58 (2004).

- [2]. Guimarães, A.P. Revista Brasileira de Ensino de Física 22, 382 (2000).

- [3]. Cullity, B.D. and Graham, C.D. Introduction to Magnetic Materials. 2nd ed. New Jersey: Wiley-IEEE Press, 2009.

- [4]. Brandl, A.L. Propriedades Magnéticas de Sistemas Nanocristalinos. Campinas. 122 f. Tese (Doutorado em Física) - Instituto de Física "Gleb Wataghin". Universidade Estadual de Campinas. 2004.

- [5]. Bean, C.P. and Livingston, J.D. Journal of Applied Physics 30, 120S (1959).

- [6]. Guimarães, A.P. Principles of Nanomagnetism. Berlim: Editora Springer Science & Business Media, 2009.

- [7]. Knobel, M.; Nunes, W.C.; Socolovsky, L.M.; De Biasi, E.; Vargas, J.M. and Denardin, J.C. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 8, 2836 (2008).

- [8]. Néel, L. and Acad, C.R. Sci., (Paris) 228, 664 (1949); Néel, L. Ann. Geophys. 5, 99 (1949).

- [9]. Faria, R.N. e Lima, L.F.C.P. Introdução ao Magnetismo dos Materiais. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2005.

- [10]. Alves, T.M.M.T. Síntese e caracterização de nanopartículas de óxidos de ferro para aplicações biomédicas. Campinas. 99 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física "Gleb Wataghin". Universidade Estadual de Campinas. 2007.

- [11]. Knobel, M. Revista Brasileira de Ensino de Física 22, 387 (2000).

- [12]. Wonterghem, J.V.; Morup, S.; Charles, S.W. and Wells, S. Journal of Colloid and Interface Science 121, 558 (1988).

- [13]. Ferrari, E.F.; da Silva, F.C.S. and Knobel, M. Physical Review B (Condensed Matter) 56, 6086 (1997).

- [14]. Miranda, M.G.M.; Bracho Rodríguez, G.J.; Antunes, A.B.; Baibich, M.N.; Ferrari, E.F.; da Silva, F.C.S. and Knobel, M. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 185, 331 (1998).

- [15]. Denardin, J.C.; Brandl, A.L.; Knobel, M.; Panissod, P.; Pakhomov, A.B.; Liu, H. and Zhang, X.X. Physical Review B 65, 064422-1 (2002).

- [16]. Callister, W.D.Jr. and Rethwisch, D.G. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 8. ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2012.

- [17]. Morales, M.P.; Veintemillas, V.S.; Montero, M.I.; Serna, C.J.; Roig, A.; Casas, L.; Martinez, B. and Sandiumenge, F. Chemistry of Materials 11, 3058 (1999).

- [18]. Batlle, X. and Labarta, A. Journal of Physics D: Applied Physics 35, R15 (2002).

- [19]. Goya, G.F.; Berquó, T.S.; Fonseca, F.C. and Morales, M.P. Journal of Applied Physics 94, 3520 (2003).

- [20]. Chieko, Y. Influência das condições de síntese por precipitação nas características da zircônia estabilizada com MgO e aplicação no sistema ZrO2 - MgO - Y2O3. São Paulo. 190 f. Tese (Doutorado em Ciências - Área de Tecnologia Nuclear - Materiais). Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - Autarquia Associada à Universidade de São Paulo. 2004.

- [21]. Sampaio, L.C.; Garcia, F.; Cernicchiaro, G.R.C. e Takeuchi, A.Y. Revista Brasileira de Ensino de Física 22, 406 (2000).

- [22]. Leite, V.S. e Figueiredo, W. Revista Brasileira de Ensino de Física 29, 53 (2007).

- [23]. Sun, J.; Zhou, S.; Hou, P.; Yang, Y.; Weng, J.; Li, X. and Li, M. Journal of Biomedical Materials Research Part A 80, 333 (2007).

- [24]. Aquino, R.; Tourinho, F.A.; Itri, R.; e Lara, M.C.F.L. and Depeyrot, J. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 252, 23 (2002).


Apontamentos

  • Não há apontamentos.


Direitos autorais 2018 Guilherme Moisés Sampaio, Ana Lúcia Brandl, João Paulo Barbosa Falleiros

Licença Creative Commons
Este obra está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

ISSN 2446-564X

Licença Creative CommonsPhysicae Organum é licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 4.0.