Propriedades magnéticas e ópticas de nanopartículas

Autor(es)

Guilherme Gorgen Lesseux

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2013-06-05

Membros da banca

Carlos Rettori; Airton Abrahão Martin; Varlei Rodrigues

• Orientador: Pascoal José Giglio Pagliuso; Carlos Rettori

Resumo

Compostos nanoestruturados têm atraído cada vez mais atenção do ponto de vista tecnológico devido às inúmeras possibilidades em termos de aplicação nas mais diversas áreas. Além da motivação em termos de aplicação, o aumento da proporção de átomos na superfície em relação ao volume e a redução da dimensionalidade nestes compostos trazem consigo novas questões em física. Com base nisso, o estudo científico sistemático destas questões é fundamental para o desenvolvimento da nanociência e da nanotecnologia de forma geral. No presente trabalho são estudadas propriedades magnéticas de três tipos de nanopartículas (NPs): i) NPs de Au assistidas por óxidos do tipo R2O3 (R = Er e Y) que exibem propriedades ferromagnéticas; ii) NPs metálicas, Au e Ag, com a impureza magnética Er3+ diluída permitindo assim a sondagem microscópica de propriedades físicas por Ressonância de Spin Eletrônico; iii) E, por fim, NPs de NaYF4 mono e codopadas com os íons de terras raras RE = Yb3+, Er3+ e Tm3+ nas quais foi possível verificar o fenômeno de upconversion. Com base em adaptação de métodos estabelecidos na literatura, [1_3] foi desenvolvida uma rota química para a obtenção de NPs de Au com propriedades ferromagnéticas acentuadas pela incorporação de óxidos. A partir da magnetização de saturação em 2 K e baseado em uma análise termogravimétrica (TGA) estimou-se um momento magnético efetivo de aproximadamente 0.2 µB por átomos de Au na superfície das NPs. Além da caracterização magnetometrica típica, observou-se uma linha intensa de ESR em banda-X desde 370 K até 4.2 K. Esta ressonância possui intensidade praticamente constante caracterizando a ressonância observada como ferromagnética (FMR). Estes resultados são interpretados com base na ligação entre a capa orgânica (capping), o óxido R2O3 e os átomos de Au gerando uma hibridização efetiva dos orbitais 5d-6s dos elétrons do Au. Esta hibridização seria, então, responsável por tornar a camada 5d do Au magnética devido a spins não compensados nos orbitais 5d. As NPs metálicas com impurezas de Er3+ foram obtidas por uma variação do método utilizado para as NPs de Au ferromagnéticas. Os valores de g e as estruturas hiperfinas observadas indicam que o íon Er3+ está em um sítio cúbico tanto nas partículas de Ag como nas de Au. Os espectros de ESR mostram que não há deslocamento de g e relaxação tipo Korringa devido à interação de troca entre os spins do Er3+ e os dos elétrons de condução, sugerindo assim que esta interação de troca não ocorre em NPs metálicas. Por fim, as NPs de NaYF4 dopadas com RE = Yb3+, Er3+ e Tm3+ foram obtidas por um método estabelecido na literatura. [4, 5] A incorporação, o estado de oxidação e a concentração dos íons magnéticos Er3+ e Yb3+ foram confirmados por medidas de magnetização dc e de ESR. Observou-se emissão visível no verde e no azul para amostras codopadas com 20%Yb3+ / 2%Er3+ e 30%Yb3+ / 0.5%Tm3+, respectivamente, devido ao fenômeno conhecido como upconversion (AU)

• Processo FAPESP: 10/13473-6 - Estudo de sistemas nanoestruturados modelo (Síntese, caracterização e manipulação)
• Beneficiário: Guilherme Gorgen Lesseux
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado