Propriedades magnéticas intrínsecas e coletivas de nanopartículas de ferritas mistas de Zn-Mn

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo da anisotropia e das propriedades magnéticas intrínsecas e coletivas, realizado em nanopartículas de ferritas mistas de Zn-Mn com diferentes teores de zinco. Essas propriedades foram investigadas através da análise de diferentes técnicas de magnetização DC, como: magnetização a baixo campo em função da temperatura, magnetização em função do campo magnético aplicado a baixa temperatura, e gráficos do tipo Henkel. Todas as medidas foram realizadas em um magnetômetro de amostra vibrante (VSM-PPMS), em dois diferentes regimes de concentração, de modo a investigar a interações entre partículas e suas influências sobre as propriedades magnéticas dos sistemas estudados. As nanopartículas utilizadas possuem em sua superfície uma camada de maguemita, a fim de permitir a formação de um ferrofluido estável em meio ácido. As partículas são, portanto, consideradas do tipo core-shell, denotadas por ZnxMn(1-x)Fe2O4@γ-Fe2O3, onde x é teor de zinco e assume diversos valores. A variação da anisotropia nas diferentes amostras foi investigada a partir da alteração na temperatura de bloqueio de Néel, e também através de ciclos de histerese a baixas temperaturas, analisadas utilizando a teoria de Stoner-Wohlfarth. Finalmente, a fim de observar os efeitos das interações entre partículas em amostras de baixa anisotropia magnética, as diferentes formas de aquisição da remanência e as relações entre elas, denominadas relações de Wohlfarth foram estudadas. A não concordância dos dados experimentais com tais relações permitiu verificar o efeito da distância entre as partículas nas propriedades magnéticas, através da comparação entre os dois regimes de concentração estudados. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work presents a study of the anisotropy and intrinsic and collective magnetic properties, carried out on nanoparticles of mixed Zn-Mn ferrites with different zinc content. These properties were investigated through the analysis of different DC magnetization techniques, such as magnetization as a function of temperature at low field, magnetization as a function of the applied magnetic field at low temperatures and Henkel plots. All the measurements were carried out in a vibrating sample magnetometer (VSM – PPMS), in two different concentration regimes, in order to investigate the interaction between particles end it’s influence over the magnetic properties of the studied systems. The nanoparticles utilized have in it’s surface a layer of maghemite, in order to allow the formation of a stable ferrofluid in acidic medium. The nanoparticles are, then, considered of the core-shell type, and can be denoted by ZnxMn(1-x)Fe2O4@γ-Fe2O3, where x is the zinc content, that can assume several values. The variation of the magnetic anisotropy throughout the different samples was investigated through the change in the Néel blocking temperature, also, through hysteresis cycles under low temperatures, analyzed using the Stoner-Wohlfarth theory. Finally, with the intent of observing the effects of the interparticle interactions in samples with small magnetic anisotropy, the different ways of acquiring the remanence and the relations between them, referred to as the Wohlfarth relations, were studied. The discordance between the experimental data and those relations allowed for a verification of the effect of the interparticle distance on the magnetic properties, through the comparison between the two studied concentration regimes.