Determinação da constante de anisotropia magnética em nanopartículas por meio de medidas de força em uma balança analítica

Abstract

Este trabalho apresenta os resultados teóricos e experimentais do desenvolvimento de uma técnica simples e de baixo custo, que se constitui em uma alternativa para a caracterização magnética preliminar de sistemas físicos compostos por nanopartículas. Dita técnica consiste de uma balança analítica à qual se adaptou um ímã esférico permanente e permite obter curvas de variação de massa aparente em função do tempo (m vs t), devido à força magnética que surge como consequência da interação entre a amostra e o campo magnético externo constante no tempo. As medidas de m vs t carregam implicitamente informação sobre os processos de relaxação dos momentos magnéticos do material, possibilitando a determinação de propriedades magnéticas como a constante de anisotropia magnética efetiva Kef. Para validar a técnica proposta no cálculo da Kef, foi utilizado como técnica de referência um magnetômetro de SQUID, onde se fizeram medidas de magnetização em função do tempo (M vs t) análogas às da balança. Quatro amostras de ferritas de cobalto (CoFe2O4) em pó foram empregadas. Sua caracterização estrutural foi feita pelo Dr. Cleber Reis Stein na sua dissertação de doutorado, portanto, nesta pesquisa foram realizadas medidas de magnetização em função do campo como complemento. Finalmente para determinar a Kef de cada amostra, foram ajustadas as curvas simuladas por meio do modelo de superposição de momentos (MSM) às curvas experimentais, obtidas por ambos os métodos, sendo que o MSM foi modificado para se adaptar às medidas da balança. Para determinar o melhor Kef de ajuste nas duas técnicas foi utilizado o teste estatístico x^2, encontrando-se o mesmo valor de Kef nos dois métodos, o qual é muito próximo ao reportado para nanopartículas de em (CoFe2O4) um grande número de pesquisas, na faixa de 1.5 x 10^5 - 3,0 x 10^5 j/m^3.