Nanopartículas magnéticas de ferritas mistas e multicomponentes: preparação, propriedades e possíveis aplicações

• Autor(a) principal: Limeira, Vinicius Pena Coto
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-30112022-152827/
• topic: Anisotropia Magnética; Core@Shell Nanoparticles; Hipertermia Magnética; Magnetic Anisotropy, Superparamagnetism; Magnetic Hyperthermia; Magnetic Nanoparticles; Nanopartículas Magnéticas; Nanopartículas núcleo@casca; Superparamagnetismo

Nanopartículas magnéticas de ferritas mistas, sistemas núcleo@casca e multicomponentes têm sido estudados nos últimos anos devido a suas propriedades diferenciadas e promissores para aplicações diversas, em especial na biomedicina para tratamento complementar de câncer. Neste trabalho, foram sintetizadas e estudadas nanopartículas do tipo espinélio utilizando um sistema núcleo@casca de ferrita de Co-Zn como núcleo, e ferrita de Cu como casca. As nanopartículas foram sintetizadas através do método de decomposição térmica de materiais organo-metálicos a altas temperaturas, que garante alto controle dos tamanhos produzidos com estreita largura na distribuição de tamanhos. As partículas sintetizadas possuem a estequiometria nominal Co0,5Zn0,5Fe2O4@CuxFe3xO4, onde x = 0, 0.25, 0.5, 0.75 e 1. A caracterização estrutural foi realizada utilizando imagens de microscopia eletrônica de transmissão e difração de raios X. Dessa caracterização, foram encontradas partículas bem cristalinas com diâmetros entre 11.4 e 13.7 nm, com formas facetadas (hexagonais) e esféricas. As estequiometrias reais e as distribuições catiônicas no núcleo e na casca foram determinadas pelos ajustes por Rietveld dos difratogramas de raios X. As caracterizações magnéticas foram realizadas através de medidas de Magnetização versus campo entre 5 K e 300 K, magnetização versus temperatura (FCZFC), espectroscopia Mössbauer (EM) com campo aplicado de 4T e 12 T e medidas de hipertermia magnética em álcool. Também foram utilizadas medidas de DLS em álcool para estimar o diâmetro hidrodinâmico das nanopartículas e medidas de termogravimetria para estimar a quantidade de material orgânico na superfície das nanopartículas. O comportamento da magnetização de saturação a 300 K em função da concentração de Cu da casca foi interpretado no modelo de Yafet-Kittel onde foram obtidos os ângulos de inclinação da sub-rede B correspondente ao núcleo e a casca, sendo que estes resultados foram discutidos comparando com os ângulos de inclinação dos sítios B obtidos dos ajustes Mössbauer a 12 T. A razão das populações dos sítios de Fe (B/A) obtidos através do Mössbauer foram comparados com aqueles obtidos do Rietveld, permitindo concluir que algumas amostras provavelmente oxidaram no período entre as medidas de raios X e da EM, com a formação de vacâncias no sítio B, principalmente na casca. Os valores de SPA variaram bastante com a concentração de Cu na casca, onde o maior valor observado foi de 29W/g para a amostra x=0.75. Para identificar os mecanismos predominantes no aquecimento do SPA, foi utilizado o diagrama de equipotenciais de SPA, levando em conta as propriedades das partículas extraídas das diversas caracterizações. Estes resultados foram discutidos e algumas discrepâncias foram entendidas através da comparação das energias associadas ao efeito dipolar em comparação com os termos Zeeman e energias anisotrópicas.