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Título: Determinação da constante de anisotropia magnética em nanopartículas por meio de medidas de força em uma balança analítica
Autor(es): Ramírez Acosta, María Helena
Orientador(es): Souza, Paulo Eduardo Narcizo de
Assunto: Nanopartículas
Anisotropia
Magnetismo
Data de publicação: 24-Abr-2017
Data de defesa: 22-Fev-2017
Citação: RAMÍREZ ACOSTA, María Helena. Determinação da constante de anisotropia magnética em nanopartículas por meio de medidas de força em uma balança analítica. 2017. xv, 107 f., il. Dissertação (Mestrado em Física)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Resumo: Este trabalho apresenta os resultados teóricos e experimentais do desenvolvimento de uma técnica simples e de baixo custo, que se constitui em uma alternativa para a caracterização magnética preliminar de sistemas físicos compostos por nanopartículas. Dita técnica consiste de uma balança analítica à qual se adaptou um ímã esférico permanente e permite obter curvas de variação de massa aparente em função do tempo (m vs t), devido à força magnética que surge como consequência da interação entre a amostra e o campo magnético externo constante no tempo. As medidas de m vs t carregam implicitamente informação sobre os processos de relaxação dos momentos magnéticos do material, possibilitando a determinação de propriedades magnéticas como a constante de anisotropia magnética efetiva Kef. Para validar a técnica proposta no cálculo da Kef, foi utilizado como técnica de referência um magnetômetro de SQUID, onde se fizeram medidas de magnetização em função do tempo (M vs t) análogas às da balança. Quatro amostras de ferritas de cobalto (CoFe2O4) em pó foram empregadas. Sua caracterização estrutural foi feita pelo Dr. Cleber Reis Stein na sua dissertação de doutorado, portanto, nesta pesquisa foram realizadas medidas de magnetização em função do campo como complemento. Finalmente para determinar a Kef de cada amostra, foram ajustadas as curvas simuladas por meio do modelo de superposição de momentos (MSM) às curvas experimentais, obtidas por ambos os métodos, sendo que o MSM foi modificado para se adaptar às medidas da balança. Para determinar o melhor Kef de ajuste nas duas técnicas foi utilizado o teste estatístico x^2, encontrando-se o mesmo valor de Kef nos dois métodos, o qual é muito próximo ao reportado para nanopartículas de em (CoFe2O4) um grande número de pesquisas, na faixa de 1.5 x 10^5 - 3,0 x 10^5 j/m^3.
Abstract: This work presents the theoretical and experimental results of the development of a simple and low cost technique, which is an alternative for the preliminary magnetic characterization of physical systems composed of nanoparticles. This technique consists of a permanent spherical magnet attached to an analytical balance that allows to obtain curves of apparent mass variation as a function of time (m vs t), due to the magnetic force that arises of the interaction between the sample and the external magnetic field of the magnet constant in time. The measurements of m vs t implicitly carry information on the relaxation processes of the magnetic moments of the material, enabling the determination of magnetic properties as the effective magnetic anisotropy constant Kef. In order to validate the proposed technique for the calculation of Kef, a SQUID magnetometer was used as reference technique, where measurements of magnetization as a function of time (M vs t), were made, similarly to those obtained with the balance. Four cobalt ferrite (CoFe2O4) samples in powder were used to test the technique. Their structural characterization was made by Dr. Cleber Reis Stein in his doctoral thesis, for this reason complementary magnetic characterization with measurements of magnetization as a function of the field were made in this work. Finally, to determine the Kef of each sample, the curves obtained with the MSM were fitted to the experimental curves acquired with both techniques, being that the MSM was modified to adapt it to the balance measurements. The best Kef fitted for the two techniques was chosen through the statistical x^2 test. The same value was found for both methods and in good agreement to that reported for CoFe2O4 nanoparticles in several researches, in the range of 1.5 x 10^5 - 3,0 x 10^5 j/m^3.
Descrição: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017.
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Coorientador(es): Morais, Paulo César de
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