Estudo dos acoplamentos magnéticos em nanoestruturas CoFe2O4@CoFe2 dispersas em matriz de Ag
Nanocompósito, núcleo-casa, exchange spring, Plots de Henkel, exchange bias
Usando o método de coprecipitação foram sintetizadas amostras (precursoras) do nanocompósito CoFe2O4-Ag variando-se a concentração de CoFe2O4. Estas amostras foram submetidas à redução térmica, sob atmosfera de H2 à 350 °C, por diferentes tempos a fim de obtermos uma nanoestrutura núcleo-casca da CoFe2O4@CoFe2 dispersa na matriz de Ag. Através de difratometria de Raios X observou-se a formação das fases CoFe2O4, CoFe2 e Ag, onde o pico da CoFe2 (casca) se torna mais evidentes para amostras reduzidos por um tempo mais prolongado. Os refinamentos Rietveld forneceram valores para o tamanho das nanopartículas de CoFe2O4 (núcleo) que diminuem com o acréscimo, de 30 para 90 minutos, no tempo de redução. Esta diminuição também foi observada em imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão, e é em torno de 0,5 nm. Enquanto isso, a espessura da casca (δCF) passa de 2,5 nm para 3 nm entre as amostras com menor concentração de CoFe2O4 reduzidas por 30 e 90 minutos, respectivamente. As nanopartículas de Ag, nas amostras precursoras, apresentam diâmetros de 11 nm, mas este valor aumenta para ≈ 15 - 20 nm após o tratamento térmico. As medidas de Magnetização, em 300 K, revelam uma diminuição no campo coercivo (Hc) a medida que δCF aumenta, e o comportamento das curvas sugere um acoplamento do tipo exchange spring. Foi elaborado um modelo fenomenológico para descrever o comportamento das interações magnéticas em relação à distância entre as nanopartículas núcleo casca, Dnc, a partir das análises dos Plots de Henkel e gráficos de δm, que são obtidos através da relação entre as magnetizações remanentes inversa e direta. Para distâncias pequenas Dnc há uma maior contribuição das interações dipolares. Quando Dnc aumenta as interações de troca são mais pronunciadas, pois a contribuição devido o acoplamento na interface núcleo-casca é evidenciada. Medidas de Magnetização em Função do Campo em 4 K via zero field cooling e field cooling sob um campo de resfriamento de 1 T exibem um deslocamento horizontal nas curvas, que podem ser atribuídos à congelamento de spins na interface núcleo-casca. Verificou-se que o campo de exchange bias (HEB) em amostras com menor δCF é aproximadamente o dobro do apresentado em amostras com δCF mais espessas. Sendo este incremento em HEB relacionado à razão da área superficial de uma camada desordenada com o volume da camada ferromagnética.