Propriedades estruturais locais e magnéticas de nanopartículas a base de ferrita de níquel

Abstract

Esse trabalho visa o estudo das propriedades estruturais locais de nanopartículas de ferrita de níquel utilizadas na elaboração de fluidos magnéticos de dupla camada elétrica (EDL-MF). Essas nanopartículas, obtidos por um método de coprecipitação hidrotérmica, são dispersas em meio ácido graças a um modelo core-shell, que permite proteger as partículas do ataque ácido do meio. Desta forma, sua composição química não é mais homogênea, já que o núcleo é composto de ferrita proprieamente e a superficie possui composição química γ-Fe2O3. A espectroscopia de absorção de raios-X foi utilizada para determinar o estado de oxidação médio em torno do átomo absorvedor e estudar a estrutura local dos cátions metálicos. Os resultados confirmam a inversão catiônica entre os sítios A e B da estrutura espinélio dos nanocristais, sugerindo efeitos relacionados ao confinamento espacial na escala nanométrica. O modelo de Scherrer para o cálculo das dimensões de sistemas em escala nanométrica foi aplicado às partículas e os resultados encontrados utilizando o método de Rietveld com sistemas de duas fases estão em bom acordo com os resultados do método de Scherrer. A análise de Rietveld dos difratogramas de raios-X permitiu ainda, verificar que a redução em tamanho afeta de maneira muito sutil os parâmetros cristalinos da ferrita, de modo que os valores encontrados estão muito próximos dos valores dos mesmos parâmetros para o material maciço. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work aims to study the structural properties of nickel firrite nanoparticles used in the synthesis of electric double layered magnetic fluids (EDL-MF). These nanoparticles are obtained by a hydrothermal coprecipitation method and are dispersed in an acid envoronment thanks to a core-shell model, which protects the particles of the acid attack of the medium. In this way, their chemical composition is no more homogeneous, since the core is composed of ferrite properly and the surface has chemical composition γ-Fe2O3. The X-ray absorption spectroscopy was used to determine the average oxidation state around the absorber atom and study the local structure of metallic cations. The results confirm the cation redistribution among A/B sites of the spinel structure of the nanocrystals, wich is an effect related to space confinement. The Scherrer model, for the calculation of the dimensions of systems on a nanometric scale, was applied to the particles and, the results obtained using the method of Rietveld, with systems of two phases, are consistent with the results of the Scherrer method. The Rietveld method analysis of the x-ray diffractograms also allowed, check that the size reduction affects, in a very subtle way, the crystalline parameters in the ferrite nanoparticles, so that they obtained values are very close to the values of the same parameters for the BULK material.