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Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas momento dipolo magnético Paramagnetismo Ferromagnetismo Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima.

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1 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas momento dipolo magnético Paramagnetismo Ferromagnetismo Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

2 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas M r : remanência Magnetização resultante quando o campo é retirado após saturação M H Histerese e Processos de Magnetização M S Magnetização de Saturação H C : coercividade Campo reverso que reduz a magnetização a zero após saturação Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

3 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Materiais Ferromagnéticos Moles ou permeáveis Duros ou ímãs permanentes M H M H Aplicações: Motores, geradores, transformadores… Materiais: aços elétricos (FeC, FeSiC), ligas de Fe - Ni ou Fe - Co, ligas amorfas (CoFeB). Principais aplicações: geradores, motores, dispositivos eletroacústicos (alto-falantes, microfones), etc. Composição 4 M s (G) H c (kOe) (BH) Max (MG.Oe) Fe 51 Al 8 Ni 14 Co 24 Cu 3 12,50,72 5,0 Ba 0,6 Fe 2 O 3 3,952,4 3,5 SmCo 5 9,08,7 20 Nd 2 Fe 14 B13,014,0 40 MRMR HCHC (B.H) max Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

4 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Domínios Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

5 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

6 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Balanço Energético um único domínio - mono domínio alta energia magnetostática Divisão em estruturas fechamento do fluxo magnético minimiza energia Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

7 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Influência do Tamanho de Grão Partícula pequena multi-domínio Partícula pequena mono-domínio (estado bloqueado) Partícula super- paramagnética rotação livre dos momentos devido à desordem térmica Diminuindo D direção fácil Superparamagneto Momento das partículas rigidamente alinhados Rotação Coerente de 3nm Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

8 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Momento Magnético Um único grão (nanomagneto esférico) é um Modomínio feromagnético de N átomos. M=N x 1.64 N: 1000 átoms. O grão tem um grande momento magnético que produz um campo magnético (campo magnético de um grande dipolo) Átomos de Co 3nm Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

9 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Saltos termicamente ativados 0 KAVKAV tmtm tempo < t m > t m Tempo da medida (tempo necessário para realizar a medida) SuperparamagnéticoBloqueado Medida magnética padrão: t m = 100s seg Volume crítico Temperatura bloqueio Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

10 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Fluídos Magnéticos - Ferrofluidos Suspensão de pequenas partículas em meio líquido Partículas com diâmetro nanométrico (~10nm) Partículas monodomínio flutuam em líquido agitação térmica: MxH – Langevin Comportamento: líquido + superparamagnético diversas aplicações Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

11 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Efeitos do Campo Magnético Ausência de campo distribuição aleatória dos momentos magnéticos Presença de campo alinhamento das partículas ao longo das linhas de campo Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

12 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Magnetoviscosidade limitação da rotação livre das partículas devido ao campo magnético efeito anisotrópico eixo de magnetização em relação ao campo Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

13 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Fluidos Magneto-Reológico O fluido muda de líquido para sólido com a aplicação de campo magnético Reversível Suspensão automotiva Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

14 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Fluídos Magnéticos - Ferrofluídos Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

15 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Observação de domínios com ferrofluidos Separação entre as linhas: correspondem aproximadamente ao tamanho dos momínios Largura das linhas: largura aproximada das paredes Resolução depende da densidade do ferrofluido Partículas magnéticas atraídas para a região de maior gradiente de campo (paredes de domínio) Partículas agregadas à regiões onde estão localizadas as paredes de domínio (linhas escuras) Quando o fluído evapora os domínios podem ser observados ao microscópio Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

16 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Fluídos Magnéticos - Ferrofluídos Despoluição Ambiental ferrofluido com base líquida em óleo (PETRÓLEO) polímero esférico poroso impregnado com pequenas partículas magnéticas forma ferrofluido MENOS denso que a água utilização em derramamento acidental de óleo possibilidade de separação magnética posterior reutilização das partículas Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

17 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

18 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Ferrofluidos Biocompatíveis tratamento localizado - câncer biocompatível Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

19 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Aplicações Biomédicas Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

20 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

21 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Liberação sistêmica Alta concentração da droga circulando livremente Baixa concentração no local desejado Liberação Controlada Alta concentração da droga no local desejado Baixa concentração circulando livremente Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

22 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Micrografia de partículas utilizadas para carregar fármacos até os pulmões R. Langer Massachusetts Institute of Technology Nível de fármacos no sangue (a) método tradicional de dosagem (b) método de dosagem controlada Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

23 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Rompimento magnético de microcápsulas contendo fármacos Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

24 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Observação do citoesqueleto celular Determinar: Mobilidade celular Estado metabólico Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

25 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Tempo de Relaxação Magnética Partículas livre e partículas ligadas apresentam diferentes tempos de relaxação Reações detectadas através de técnicas de alta resolução com uso de SQUIDs Aplicações in vivo diagnóstico de câncer Observação de Reações Bioquímicas Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

26 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Marcação de células Pequenas partículas de Fe 3 O 4 (10 nm - micron) Recobertas com proteínas ou outro material. Adição de anticorpos específicos adere à substância que se deseja identificar Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

27 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Hipertermia: Tratamento de células cancerígenas por aquecimento Nanopartículas: Aplicações Biomédicas Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

28 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Ressonância magnética nuclear Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

29 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Ressonância magnética nuclear h Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima

30 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Bactéria Magnetostática Quando expostas a um campo magnético movimentam-se de acordo com o campo Em direção ao norte magnético "north-seeking (maioria) Em direção ao sul magnético "south seeking". Na Natureza

31 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Bactéria Magnetostática A natureza magnética: pequenas partículas magnéticas (nm) no interior das bactérias Magnetita: Fe 3 O 4 Cadeias de partículas Reagem ao campo como uma bússola Alinhamento paralelo ao campo magnético da Terra.

32 Introdução à Nanotecnologia – UFRJ 2006 Nanoestruturas Magnéticas Magnetismo Básico Pequenas partículasAplicaçõesPróxima


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