Análise da variação angular da largura de linha

Outro dado obtido a partir das curvas FMR foi a largura de linha, ∆𝐻_𝑝𝑝. A Figura 6.11 mostra os valores de ∆𝐻𝑝𝑝 em função do ângulos entre o plano da superfície do filme e a direção do campo magnético estático aplicado, ângulo azimutal 𝜙_𝐻 do sistema de coordenadas da Figura 3.3 apresentado no Capítulo 3.

Na Figura 6.11 em (a) são apresentados os valores para o conjunto de amostras (PANI/cit@ION-np)n, em (b) o conjunto de amostras (PDAC/ cit@ION-np)n e, em (c) para o conjunto de amostras (ION-np/cit@ION-np)n, em que n é o número de bicamadas (n = 3, 5, 10, 20 e 30). Para a amostra com o polímero PANI, não há variação significativa de ∆𝐻_𝑝𝑝, e todos os valores são em torno de 850 kOe, em relação ao ângulo ou em relação à espessura das amostras. Esse comportamento sugere que os processos de relaxação nessas amostras são homogêneos. Esse comportamento sugere que as partículas possuem reduzido [115].

Na Figura 6.11 (b), pode-se observar a dependência angular da largura de linha para as amostras com o polímero PDAC. O valor médio de ∆𝐻_𝑝𝑝 diminui com a espessura da amostra e é maior em relação ao das outras amostras. As duas amostras menos densas, n = 3 e 5, possuem apenas um valor máximo em torno de 90°, similar aos dados de 𝐻𝑟𝑒𝑠, enquanto que as outras amostras aparentam um regime de formação de dois outros máximos, em torno das direções de 60 e 130 °, enquanto o máximo em 90° diminui até não ser mais observado para as amostras de 5 e 3 bicamadas. Os altos valores observados para as amostras menos espessas, mostram que os momentos estão fracamente acoplados pelas interações dipolares, e as orientações aleatórias dos momentos magnéticos provocam o alargamento da largura de linha. Já nas amostras mais espessas esse fenômeno tem menor relevância visto que com o aumento da espessura, há um adensamento do nancompósito, fazendo que além de aumentar o número de vizinhos também

ocorra a diminuição da distância entre as nanopartículas, facilitando o acoplamento por interação de supertroca, que tem o efeito de diminuir a largura de linha.

Figura 6. 11 - Valores da largura de linha ou distância pico a pico,∆𝐻𝑝𝑝, obtidos das curvas FMR para as

amostras (PANI/cit@ION-np)n em (a), (PDAC/cit@ION-np)n em (b) e (ION-np/cit@ION-np)n em (c), para n =

Na Figura 6.11 (c), pode-se observar a dependência angular da largura de linha para as amostras que possuem apenas nanopartículas. Assim como para as amostras com PDAC, observa-se que o valor médio de ∆𝐻𝑝𝑝 diminui com o aumento da espessura da amostra. O valor máximo observado, para todas as espessuras estudadas, é em torno de 90°, porém, nas posições de 60° e 130° há patamares, se assemelhando as curvas observadas na Figura 6.11 (b) da amostra PDAC na espessura de 10 bicamadas. O valor máximo de ∆𝐻_𝑝𝑝 na posições de campo magnético perpendicular ao filme observado para estas amostras, é similar ao resultado que se espera para filmes contínuos, que apresentam um comportamento superferromagnético no qual a interação dipolar é grande o suficiente para produzir um movimento coletivo da magnetização individual das partículas. [115]

7 Conclusões e Perspectivas

Este trabalho teve como principal objetivo estudar o efeito da matriz polimérica nas propriedades de nanopartículas magnéticas de óxido de ferro em nanocompósitos automontados pela técnica Layer-by-layer. As nanoparticulas de magnetita foram sintetizadas por meio da técnica de co-precipitação em meio aquoso, e posterior dispersão em meio ácido ou estabilizadas por meio de funcionalização com ácido cítrico. Esses fluidos magnéticos foram empregados como fonte de nanopartículas de óxido de ferro para deposição por meio da técnica de automontagem em conjunto com polieletrólitos ou nanopartículas.

Após a síntese das nanopartículas de magnetita e a produção do fluido magnético, o material produzido foi caracterizado para obtenção da morfologia, dispersão de tamanhos, carga superficial, identificação da fase do óxido de ferro e medidas de magnetização. Numa etapa seguinte, foram depositados filmes multicamadas em diferentes substratos de acordo com o estudo realizado ou aplicação. A morfologia dos filmes foi investigada, bem como o monitoramento do crescimento em função do número de bicamadas depositadas, a identificação da fase do óxido de ferro das nanopartículas encapsuladas na matriz polimérica e o efeito do polímero na oxidação da magneita e nas propriedades magnéticas.

As nanopartículas de óxido de ferro sintetizadas possuem diâmetro médio de 6 nm, são superparamagnéticas apresentando magnetização de saturação 𝑀_𝑆= 44 emu/g à temperatura de 300 K. Os fluidos magnéticos FMIOn e FMcit@ION não apresentaram aglomerados de nanopartículas macroscópicos (tamanho hidrodinâmico médio iguais a 45 e 88 nm, respectivamente) e estão dispersas na forma de coloides estáveis (potencial zeta iguais a 42 e - 49 mV, respectivamente), características importantes para obtenção dos filmes LbL. Esses fluidos magnéticos foram usados como fonte de nanopartículas para deposição dos filmes, (PANI/cit@ION-np)n, (PDAC/ION-np)n, (ION-np/PSS)n e (ION-np/cit@ION-np)n.

Os nanocompósitos apresentam morfologia de superfície sem separação de fase polimérica e das nanopartículas, com rugosidades da ordem de 12 a 14 nm e espessuras variando de 80 a 100 nm, para amostras de 10 bicamadas.

As propriedades magnéticas observadas para os nanocompósitos mostraram que o comportamento superparamagnético das nanopartículas foi preservado. Os valores do campo coercivo aumentam com o número de bicamadas depositadas. A temperatura de bloqueio, em cada conjunto de amostras, aumenta com o número de bicamadas depositadas.

A análise dos dados obtidos das diferentes estruturas por meio da técnica de ressonância ferromagnética, empregando-se o modelo de Smit-Beljers, revelou a importância do material que compõe a matriz polimérica nos filmes LbL nas propriedades do nanocompósito. Todos os nanocompósitos analisados apresentaram a direção perpendicular ao plano do filme como direção de difícil magnetização. Observou-se que nos filmes compostos por PANI a anisotropia é menor e a largura de linha da ressonância não depedende do ângulo do campo magnético. Para os filmes com polímero PDAC, a variação dos valores do campo de ressonância para as direções de campo aplicado paralelo e perpendicular é maior bem como a constante de anisotropia efetiva perpendicular, quando comparado com os dados do sistema PANI. O filme composto apenas por nanopartículas possui os menores valores de constante de anisotropia paralela e perpendicular.

O estudo do comportamento eletroquímico de nanocompósitos (PANI/cit@ION-np)20 indicou potencial aplicação dessa nanoestrutura como eletrodos para supercapacitores