63ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 6. Física dos Fluidos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas

Dependência Térmica do Campo Coersivo de Fluidos Magnéticos a base de Ferritas de Cobre [CuFe2O4]

Diego Michel Jacome Batista 1 Júlia Viegas Mundim 1 Renata Aquino 1 Jerome Depeyrot 2 Francisco Augusto Tourinho 2 Cleilton rocha Alves 1

1. Grupo de Fluidos Complexos – Faculdade UnB Planaltina – Universidade de Brasília 2. Grupo de Fluidos Complexos – Faculdade UnB Planaltina – Universidade de Brasília 3. Grupo de Fluidos Complexos – Faculdade UnB Planaltina – Universidade de Brasília 4. Grupo de Fluidos Complexos - Instituto de Física – Universidade de Brasília 5. Grupo de Fluidos Complexos - Instituto de Química – Universidade de Brasília 6. Prof. Dr./Orientador - Grupo de Fluidos Complexos – Faculdade UnB Planaltina – Universidade de Brasília

INTRODUÇÃO:

Fluidos magnéticos ou ferrofluidos são dispersões coloidais de nanopartículas ferrimagnéticas suspensas num líquido carreador. Esses materiais demonstram uma enorme abrangência de aplicações na área tecnológica, como na biomedicina, na industria eletrônica, na aeronáutica, além de outros. De forma que a crescente sofisticação dos dispositivos magnéticos e eletrônicos a base de ferritas tem sido possível devido, por um lado, ao progresso teórico e experimental na elaboração de estruturas na escala nanométrica, e por outro lado, graças ao estudo das propriedades magnéticas destes novos materiais. Um controle detalhado de propriedades como a barreira de anisotropia, o campo coercivo e a magnetização de saturação são de grande interesse para diferentes aplicações tecnológicas.

METODOLOGIA:

Fluidos Magnéticos (MF) suficientemente diluídos podem ser considerados um sistema de partículas isoladas, não interativas, se tornando assim bastante interessante para o estudo experimental das propriedades magnéticas intrínsecas de nanopartículas. Devido às dimensões coloidais destas partículas, suas propriedades magnéticas envolvem efeitos de tamanho e de superfície, já que a relação área volume aumenta fortemente com a redução do tamanho. Tais efeitos são evidenciados a baixas temperaturas, pois a energia de agitação térmica (kBT) varia de um fator de 60 entre as temperaturas de 300 K e 5 K. Esta variação permite investigar a energia de anisotropia, interna das partículas, que bloqueia os spins do núcleo monodomínio em uma direção privilegiada. A análise em baixo campo, a partir dos ciclos de histerese, permite avaliar a energia de anisotropia. Após resfriar as amostras da temperatura ambiente até 5 K, na ausência de campo magnético externo ZFC – (Zero Field Cooling), ciclos de histerese foram em seguida obtidos usando-se um magnetômetro de amostra vibrante (VSM) com campo máximo igual a 7.200 kA/m. Para investigar quantitativamente a anisotropia dessas nanopartículas magnéticas que apresenta uma intensa contribuição superficial, foi estudada a variação do campo coercivo Hc em função da temperatura.

RESULTADOS:

As propriedades de histerese em baixo campo através das medidas de campo irreversível e campo coercivo permitem analisar a energia de anisotropia. Determinamos para cada amostra investigada tanto a energia quanto o campo de anisotropia das nanopartículas. O comportamento do campo de anisotropia e da energia correspondente é governado por leis de potência, em função do tamanho das nanopartículas. O valor da energia de anisotropia é tipicamente de uma a duas ordens de grandeza maior quando comparado com o valor determinado por temperatura de bloqueio e o valor da energia de anisotropia magneto-cristalina. Esse resultado pode refletir o efeito das interações dipolares magnéticas no qual a estrutura atômica da superfície e da interface é um fator determinante.

CONCLUSÃO:

O comportamento observado, com uma dependência do campo de anisotropia em 1/d e da energia em d2 permite concluir que a anisotropia magnética é de origem puramente superficial.

Palavras-chave: Fluidos magnéticos, Anisotropia