Nanoestruturas Bimagnéticas Tipo CoO@CoFe2O4: Síntese, Propriedades Estruturais, Morfológicas e Magnéticas
Nanopartículas, Núcleo@casca, CoO@CoFe2O4, CoO@CoFe2O4@CoFe2, Coprecipitação, Propriedades magnéticas, Exchange bias.
As propriedades das nanopartículas magnéticas são fortemente influenciadas pelo tamanho, forma e efeitos de superfície, manifestando-se em fenômenos como superparamagnetismo, exchange bias, desordem magnética de superfície e anisotropia de superfície. A síntese de nanoestruturas bimagnéticas permite um controle aprimorado
dessas propriedades que ´e impulsionada pelas demandas de dispositivos miniaturizados, energia limpa e nanomedicina, pode otimizar materiais para mídia de gravação magnética, ímãs permanentes, aplicações biomédicas e sensores altamente sensíveis. O superparamagnetismo impõe um limite `a redução do tamanho das nanopartículas, pois os momentos magnéticos flutuam quando a energia de anisotropia se torna comparável a energia térmica. No entanto, estudos indicam que a anisotropia efetiva e o campo de exchange bias podem ser intensificados pelo equilíbrio entre a energia de anisotropia antiferromagnética e a energia de acoplamento da interface em nanopartículas núcleo@casca do tipo antiferromagnético/ferrimagnético. Este trabalho apresenta a síntese baseado em coprecipitação adaptada e caracterização de nanopartículas núcleo@casca do tipo
CoO@CoFe2O4 com núcleo de 13,3 nm, casca de 16,2 nm e espessura de 4,19 nm, conforme obtido por MET além de uma temperatura de Néel de 271 K, utilizando Co(OH)2 como núcleo precursor, com o objetivo de investigar suas propriedades estruturais, morfológicas e magnéticas, com ênfase no acoplamento entre as fases antiferromagnética (CoO) e ferrimagnética (CoFe2O4). Nanopartículas core/shell do sistema CoO/CoFe2O4 podem demonstrar um aumento significativo na coercividade em baixas temperaturas quando comparadas a nanopartículas monofásicas de CoFe2O4. Durante a síntese, a instabilidade do CoO pode levar à formação de Co3O4 e de uma liga ferro-cobalto, devido à redução do CoFe2O4, influenciada pela presença da quitosana quando submetida a tratamentos térmicos em atmosfera de N2, resultando na amostra CoO@CoFe2O4@CoFe2, que apresentou o fenômeno de exchange bias, sugerindo um acoplamento parcial entre as fases. Além disso, foi observado a presença de um pequeno campo coercitivo e de uma magnetização remanente em baixas temperaturas indicando uma interação ferromagnética fraca para CoO com um tamanho de 6,7 nm e uma temperatura de Néel em torno de 206K. O estudo da temperatura de Néel também foi realizado, permitindo uma análise mais aprofundada da transição magnética do material por meio da susceptibilidade magnética inversa do CoO, onde foi observada uma interação antiferromagnética segundo a equação de Curie-Weiss em um valor de θCW = −275,55 K.