As aplicações mais exploradas da técnica LbL são para fabricação de sensores químicos e conversores de energia. Ambas aplicações requerem filmes finos, onde elementos específicos devem ser organizados com alto controle de espessura e distribuição espacial, preferencialmente nas escalas nanométrica e micrométrica. Em sensores químicos, a técnica de automontagem é empregada para a fabricação de materiais com camadas senso-ativas específicas, tais como os polímeros conjugados, enzimas e elementos imunológicos sobre eletrodos apropriados. As camadas senso-ativas destes dispositivos ao interagir com as moléculas alvo ou analitos são capazes de converter informações químicas em sinais, elétricos ou ópticos, que podem ser analisados. Em dispositivos de conversão de energia, a técnica de automontagem pode ser empregada para fabricar partes diferentes do dispositivo, incluindo os eletrodos, as camadas ativas e as camadas auxiliares. Em ambas as aplicações, o desempenho dos dispositivos pode ser totalmente modulado e melhorado pela simples variação da espessura do filme e sua arquitetura molecular [25].
Nanocompósitos constituídos de polímeros condutores e nanopartículas magnéticas têm atraído muita atenção devido às multifuncionalidades que estes apresentam, combinando, por exemplo, condutividade elétrica e resposta a um campo magnético em um único material [103- 108]. Estes dispositivos podem ser usados em diferentes aplicações, como absorvedores de interferência eletromagnética em circuitos eletrônicos [36,109-112] em sensores químicos e biológicos [38,47,113] e absorvedores magnéticos [114]. Os polímeros condutores são materiais promissores para blindagem de interferência eletromagnética devido à sua condutividade elétrica relativamente alta e valor da constante dielétrica [109]. Além disso, sua associação com nanopartículas magnéticas pode originar nanocompósitos com uma eficiência de blindagem superior [110]. Os nanocompósitos de polímeros condutores e partículas magnéticas podem ser desenvolvidos com propriedades que podem ser moduladas por meio da aplicação de um estímulo externo, neste caso elétrico ou magnético. Por exemplo, o controle de transporte de carga em um nanocompósito de polianilina (PANI) com nanopartículas de Au- maguemita foi realizado por meio da variação do campo magnético externo que induz a expansão/encolhimento da matriz polimérica, e portanto, pode modificar os caminhos de condução através do filme. [47]. Pal e colaboradores, produziram um nanocompósito bioconjugado com PANI, nanopartículas de maguemita e anticorpos específicos para a detecção do Bacillus anthracis, agente responsável pelo antraz [113]. Nanofibras de PANI
magneticamente separáveis foram produzidas por polimerização da anilina na presença de nanopartículas de óxidos de ferro [114]. As nanofibras produzidas foram usadas para imobilização de lipases que foram empregadas na estratificação do ibuprofeno. As lipases imobilizadas nas nanofibras retiveram mais de 80% da atividade original depois de seu uso ter sido repetido e puderam ser facilmente recuperadas do meio de do uso de um magneto.
As propriedades dielétricas de filmes LbL constituindo nanopartículas de ferrita de cobalto foram investigadas por Alcantara e colaboradores, para amostras com diferentes arquiteturas e empregando diferentes polímeros condutores, PANI e PEDOT - poli(3,4- etilenodioxitofeno). Medidas de espectroscopia de impedância revelaram que o comportamento dielétrico dos nanocompóstitos é influenciado pelo transporte de carga através da interface entre as nanopartículas e os polieletrólitos. As medididas indicaram que as nanopartículas estão encapsuladas na matriz polimérica e consequentemente o respectivo nanocompósito exibe um comportamento dielétrico dado pela interface entre a partícula e polímero, portanto diferente das propriedades de seus componentes isolados. Esta característica, rara em nanocompósitos fabricados por outros métodos, permite o seu uso em aplicações em que a energia de dissipação tem que ser minimizada, por exemplo em capacitores [46]. Em outro estudo, foram investigados o uso destes nanocompósitos de ferrita de cobalto em sensores químicos usados em meio líquidos. Medidas de impedância revelaram baixa condutividade elétrica devido à presença das nanopartículas, tornando o nanocompósito muito mais sensível à presença de íons nas soluções testadas, do que o nanofilme montado apenas com os polieletrólitos correspondentes. [45].
Santos e colaboradores estudaram as propriedades eletroquímicas de filmes LbL compostos de nanopartículas de magnetita e PSS formando eletrodos para sensores químicos do íon 𝐶𝑢2+, um importante micronutriente e componente ativo de fungicidas [38]. Os filmes de nanopartículas de magnetita e PSS foram depositados em substratos de ITO e foram capazes de detectar a presença do 𝐶𝑢2+ na água de torneira, bem como em amostras de café comercialmente disponíveis e ainda, apresentaram baixa sensibilidade a outros íons interferentes.
Letti e colaboradores investigaram as propriedades de filmes LbL formados por nanopartículas de magnetita e PANI depositados em substratos de ITO por meio das técnicas de voltametria cíclica e cronopotenciometria. Os resultados mostraram que os filmes são candidatos promissores como eletrodos para supercapacitores de baixo custo. [49]
3 Considerações
teóricas
relativas
à
técnica de ressonância ferromagnética
A técnica de ressonância ferromagnética, do inglês ferromagnetic resonance (FMR), é uma técnica muito sensível, não destrutiva [63], muito empregada nos estudos de filmes finos [115,116]. Também tem sido usada para estudar nanopartículas de óxidos de ferro dispersas formando fluidos magnéticos [65,69], em matrizes não magnéticas [71] e em nanotubos de carbono [117]. A técnica fornece informações sobre magnetização, campos de anisotropia, dinâmica das interação de troca ou dipolar, tempos de relaxação, bem como processos de amortecimento da magnetização [63]. Essa técnica foi empregada para investigar as propriedades magnéticas de filmes LbL formados por nanopartículas magnéticas de óxido de ferro dispersas em matrizes poliméricas, com o objeto de investigar suas propriedades magnéticas, empregando o modelo teórico de Smit-Beljers. [118]
A ressonância ferromagnética é observada quando uma amostra de material ferromagnético é submetida a um campo de micro-ondas com frequência igual à frequência de precessão dos momentos magnéticos, e pode ser observada mesmo na ausência de campo magnético externo. [119]
Nesse capítulo são apresentados alguns conceitos teóricos que fundamentam a técnica de ressonância ferromagnética (FMR). Inicialmente, um breve histórico da técnica será apresentado, em seguida serão discutidas as energias que foram usadas para compor o modelo empregado no ajuste dos dados e a equação de movimento da magnetização, ou seja, da dinâmica da magnetização.