Magnetic impurities in nanostructured materials

Os resultados apresentados aqui foram alcançados no âmbito do programa de doutoramento intitulado “Impurezas Magnéticas em Materiais Nanoestruturados”. O objectivo do estudo foi a síntese e caracterização de óxido contendo impurezas magnéticas. Durante este trabalho, sínteses de sol-gel não-aquoso têm sido desenvolvidos para a síntese de óxidos dopados com metais de transição (ZnO e ZrO2). A dopagem uniforme é particularmente importante no estudo de semicondutores magnéticos diluídos (DMSs) e o ponto principal deste estudo foi verificar o estado de oxidação e a estrutura local do dopante e para excluir a existência de uma fase secundária como a origem do ferromagnetismo. Para alargar o âmbito da investigação e explorar plenamente o conceito de "impurezas magnéticas em materiais nanoestruturados" estudamos as propriedades de nanopartículas magnéticas dispersas em uma matriz de óxido. As nanopartículas (ferrita de cobalto) foram depositadas como um filme e cobertas com um óxido metálico semicondutor ou dielétrico (ZnO, TiO2). Estes hetero-sistemas podem ser considerados como a dispersão de impurezas magnéticas em um óxido. As caracterizações exigidas por estes nanomateriais têm sido conduzidas na Universidade de Aveiro e Universidade de Montpellier, devido ao equipamento complementar.

Dinâmica de paredes de domínios magnéticos : um estudo através da impedanciometria

Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a dinâmica de paredes de domínios através de medidas de impedanciometria. É proposto um método que permite a obtenção dos seguintes parâmetros das amostras estudadas: mobilidade e velocidade crítica das paredes, largura dos domínios e de suas paredes, densidade de energia de parede e constante efetiva de troca. Todas essas informações são obtidas a partir do espectro em freqüência da permeabilidade e de relações apropriadas entre a permeabilidade e a impedância complexa. O elo de ligação entre essas quantidades é feita através do efeito da profundidade de penetração, cuja definição inclui a freqüência, a resistividade e a permeabilidade do material. O método foi aplicado ao estudo de dois tipos diferentes de materiais, (i) (110)[001]FeSi3%, policristalino e altamente texturizado com tamanho de grãos bastante grande (~ 5 mm) e (ii) amostras nanocristalinas obtidas através do recozimento de fitas amorfas de Fe73.5Cu1Nb3Si16.5B6. Enquanto o primeiro sistema foi utilizado para se fazer uma comparação entre os parâmetros aqui obtidos com aqueles de outros autores e técnicas, o segundo foi estudado em termos das modificações da anisotropia magnética associadas ao alívio das tensões internas com a temperatura de recozimento.

Síntese e caracterização do carbeto de molibdênio nanoestruturado para fins catalíticos na reação de oxidação parcial do metano

The nanostructures materials are characterized to have particle size smaller than 100 nm and could reach 1 nm. Due to the extremely reduced dimensions of the grains, the properties of these materials are significantly modified relatively when compared with the conventional materials. In the present work was accomplished a study and characterization of the molybdenum carbide, seeking obtain it with particles size in the nanometers order and evaluate its potential as catalyst in the reaction of partial methane oxidation. The method used for obtaining the molybdenum carbide was starting from the precursor ammonium heptamolybdate of that was developed in split into two oven, in reactor of fixed bed, with at a heating rate of 5ºC/min, in a flow of methane and hydrogen whose flow was of 15L/h with 5% of methane for all of the samples. The studied temperatures were 350, 500, 600, 650, 660, 675 and 700ºC and were conducted for 0, 60, 120 and 180 minutes, and the percent amount and the crystallite size of the intermediate phases were determined by the Rietveld refinement method. The carbide obtained at 660ºC for 3 hours of reaction showed the best results, 24 nm. Certain the best synthesis condition, a passivating study was accomplished, in these conditions, to verify the stability of the carbide when exposed to the air. The molybdenum carbide was characterized by SEM, TEM, elemental analysis, ICP-AES, TG in atmosphere of hydrogen and TPR. Through the elemental analysis and ICP-AES the presence carbon load was verified. TG in atmosphere of hydrogen proved that is necessary the passivating of the molybdenum carbide, because occur oxidation in room temperature. The catalytic test was accomplished in the plant of Fischer-Tropsch of CTGAS, that is composed of a reactor of fixed bed. Already the catalytic test showed that the carbide presents activity for partial oxidation, but the operational conditions should be adjusted to improve the conversion

Influência das propriedades estruturais e magnetostrictivas na dinâmica da magnetização de multicamadas magnéticas amorfas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Síntese e caracterização da peneira molecular MCM-41 contendo terras raras na dessulfurização, utilizando tiofeno como molécula sonda

Mesoporous molecular sieves of MCM-41 type are considered as promising support for metal in the refining processes of petroleum-based materials as catalysts and adsorbents for environmental protection. In this work, mesoporous molecular sieves MCM-41 were modified with different rare earth ions (La, Eu e Yb) for the obtaining nanostrutured materials with catalytic properties. The catalysts were synthesized by the hydrothermal method at 100oC for 120 h, presenting, all the samples, in the gel of synthesis molar ratio Si/Ln = 50. The obtained materials after calcination at 500oC for 2 h were characterized by XRD, surface area BET, TG/DTG, FTIR, and hydrothermal stability at 700ºC. The XRD analysis of the catalysts indicated that the materials containing rare earth presented characteristic hexagonal structure of the mesoporous materials of the type MCM-41. The TG curves showed that the decomposition of the structural template occurs in the materials at temperatures lower than 500oC. The samples presented variations as the specific superficial area, average diameter of pores and thickness of the silica wall, as a function of the nature of the rare earth impregnated in the mesoporous material. Hydrotermal stability was evaluated through the exposition of the materials to water vapour at 700°C. The thiophene adsorptions reach a maximum at 80% of conversion and incorporation of the rare earths showed influence in the process. Adsorption capacity followed the sequence: Yb-MCM-41 < La-MCM-41 < Eu-MCM-41 < MCM-41

Síntese hidrotérmica e caracterização estrutural de titanatos nanotubulares para aplicação na captura do dióxido de carbono

Nanostructured materials have been spreading successfully over past years due its size and unusual properties, resulting in an exponential growth of research activities devoted to nanoscience and nanotechnology, which has stimulated the search for different methods to control main properties of nanomaterials and make them suitable for applications with high added value. In the late 90 s an alternative and low cost method was proposed from alkaline hydrothermal synthesis of nanotubes. Based on this context, the objective of this work was to prepare different materials based on TiO2 anatase using hydrothermal synthesis method proposed by Kasuga and submit them to an acid wash treatment, in order to check the structural behavior of final samples. They were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), adsorption/desorption of N2, thermal analysis (TG/DTA) and various spectroscopic methods such as absorption spectroscopy in the infrared (FT-IR), Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). All the information of characterizations confirmed the complete conversion of anatase TiO2 in nanotubes titanates (TTNT). Observing the influence of acid washing treatment in titanates structure, it was concluded that the nanotubes are formed during heat treatment, the sample which was not subjected to this process also achieved a complete phase transformation, as showed in crystallography and morphology results, however the surface area of them practically doubled after the acid washing. By spectroscopy was performed a discussion about chemical composition of these titanates, obtaining relevant results. Finally, it was observed that the products obtained in this work are potential materials for various applications in adsorption, catalysis and photocatalysis, showing great promise in CO2 capture

Preparação e caracterização de óxido de zinco nanoestruturado

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Desenvolvimento de sistemas líquido-cristalinos multifuncionais contendo nanopartículas de TiO2 para proteção solar e liberação controlada de terpinem-4-ol

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Preparação, caracterização e aplicações eletroanalíticas de silsesquioxanos e dendrímeros modificados suportados na superfície da sílica gel

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo do efeito do tempo e do meio de moagem de alta energia para obtenção de pós nanométricos de hidretos de titânio e nióbio

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese de nanoestruturas de ZnO por redução carbotérmica e hidrotermal, assistido por micro-ondas: caracterização como sensor

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo de propriedades dosimétricas utilizando polímero organometálico em solução

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização de nanoestruturas de óxido de estanho como sensores de gás

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelagem de efeitos plasmônicos em um metamaterial nanoestruturado para aplicação em sensoriamento óptico

Metamateriais são meios artificiais estruturados para a obtenção de propriedades físicas não prontamente encontradas na natureza. Estes meios, em geral, são organizados periodicamente com uma célula unitária que possui dimensões menores que o comprimento de onda da radiação eletromagnética incidente. Esta característica permite que estes meios possam ser tratados como materiais homogêneos e, por conseguinte, descritos em termos de parâmetros constitutivos efetivos. Este trabalho realiza a modelagem analítica e numérica de um metamaterial nanoestruturado com inclusões metálicas. É desenvolvido um formalismo fundamentado no modelo de Maxwell-Garnett para descrever o índice de refração efetivo do metamaterial levando em conta a forma geométrica das nanopartículas e a natureza dos modos locais excitados. É evidenciado que estes modos correspodem a excitações plasmônicas superfíciais. Por meio da caracterização do metamaterial no domínio óptico, é investigado o potencial de tais meios para o desenvolvimento de sensores de índice de refração mais compactos e com valores de sensibilidade superiores aos encontrados em sistemas baseados unicamente em fibras ópticas.

Resonant properties, of modified triangular plasmonic nanoparticles with higher field concentration

In this paper, we present an analysis of the resonant response of modified triangular metallic nanoparticles with polynomial sides. The particles are illuminated by an incident plane wave and the method of moments is used to solve numerically the electromagnetic scattering problem. We investigate spectral response and near field distribution in function of the length and polynomial order of the nanoparticles. Our results show that in the analyzed wavelength range (0.5-1.8) µm these particles possess smaller number of resonances and their resonant wavelengths, near field enhancement and field confinement are higher than those of the conventional triangular particle with linear sides.