Influência no espectro de fluorescência de nano aglomerados de óxidos de ferro provocado por mudanças nos parâmetros de coprecipitação

Influência no espectro de fluorescência de nano aglomerados de óxidos de ferro provocado por mudanças nos parâmetros de coprecipitação

• Autor
• Leonardo Zanata
• Co-autores
• Derval dos Santos Rosa
• Resumo

• Nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (NSOF) apresentam propriedades únicas como comportamento superparamagnético (SPM) à temperatura ambiente, campo coercivo zero, estabilidade química, baixa toxicidade e formação de monodomínios magnéticos. São geralmente assumidos como biologicamente inertes, bem como foram descritas como apresentando atividades semelhantes às enzimas e cofatores em processos metabólicos. NSOFs podem ser obtidos por coprecipitação, durante síntese hidrotérmica em meio alcalino forte, vindo a se agruparem após sua formação como aglomerados de nanocristais. No entanto, parâmetros como temperatura, velocidade de agitação e concentração do meio alcalino influenciam na velocidade de reação, e consequentemente no tamanho dos nanocristais. Dessa forma, podem ser gerados nano aglomerados com diferentes propriedades físico-químicas e tamanhos. Objetivando formar nanomagnetita (Fe3O4) na forma de NSOFs com diferentes dimensionalidades, dois métodos de coprecipitação foram aplicados. No método "A", uma suspensão contendo 4,0 g de FeCl2.4H2O e 8,0g de FeCl3.6H2O em 150 mL de água destilada foi aquecida até 60 °C sob agitação magnética e o meio inertizado com N2. Foram adicionados 60 ml de NaOH 3 M à mistura de maneira lenta e gota a gota, enquanto a temperatura foi mantida a 45 °C até o pH do meio atingir 12,0. As partículas resultantes foram separadas magneticamente e lavadas repetidamente com água deionizada até que o pH do meio atingisse 7,0. Para o método “B” repetiu-se a metodologia, porém com as seguintes modificações: A mistura não foi aquecida, recebendo agitação de 10.000 rpm por ultraturrax. Foram adicionados 20 ml NaOH 8 M rapidamente à mistura, elevando o pH do meio até 12,0, seguido por um resfriamento em banho com gelo (até temperatura de 25 °C) para parar a coprecipitação, seguido da separação magnética e lavagem a pH neutro. Os materiais foram então caracterizados por ensaios de magnetização, absorção no espectro UV-visível e quanto ao espectro de fluorescência. Os dados obtidos nos ensaios de magnetização denotam que as NSOFs obtidas por ambos os métodos exibem rápida saturação de magnetização (Ms), típica para materiais SPM. Não há diferença entre o perfil de forma das curvas M vs T em 5 K e 300 K, no entanto as NSOFs obtidas pelo método “A” apresentaram maior saturação de magnetização do que aquelas obtidas pelo método B. Já as medições de campo zero resfriado/resfriado por campo (ZFC/FC) embora revelaram que 5K sobre 300K mostram uma característica de perfil para comportamento SPM, as NSOFs obtidas pelo método B apresentam um perfil de ZFC/FC mais compatível com as literaturas consultadas. Isso sugere que a contribuição SPM dominante vem da magnetita nanoparticulada para ambos os materiais, enquanto o sinal ferromagnético discreto vem de outras contribuições de óxidos de ferro ou magnetita com distribuição de tamanho heterogênea. Essa heterogeneidade de tamanhos deve resultar em aglomerados obtidos pelo método “B’ apresentando-se com empacotamento mais compacto do que aqueles obtidos pelo método “A”. Já no que tange os ensaios de absorção no UV-visível e espectro de emissão de fluorescência, as NSOFs obtidas tanto pelos pelo método “A” quanto pelo método “B” mostraram absorção de radiação em 310 nm. Ao se estimular as NSOFs em suspensão aquosa com radiação UV em 310 nm, no entanto, os espectros de emissão mostraram rendimento quântico de fluorescência diferentes dos nanoaglomerados, pois nas NSOFs obtidas pelo método “B” o rendimento foi maior. O efeito de fluorescência nas NSOFs pode ser associado a duas propriedades distintas: Do salto intensificado do portador de carga e; mecanismos de tunelamento de pólaron não sobrepostos. O primeiro, associado aos íons de Fe3+ e Fe2+ da magnetita e o salto de elétrons que ocorre entre eles, como em ferritas magnéticas, onde todos os íons Fe2+ nos sítios octaédricos participam do transporte por saltos. No segundo, pequenos pólarons são formados quando um portador de carga (como elétrons em movimento na rede) deformam a rede circundante, e um processo de tunelamento que é responsável pela condutividade. É importante destacar que oscilações térmicas nos sítios devem aumentar a condutividade do material. Dessa forma, um maior rendimento quântico pode denotar maior disponibilidade de sítios ativos na superfície do material. Dessa forma, os materiais obtidos pelo método “B” tendem a apresentar mais sítios ativos do que aqueles obtidos pelo método “A”, mesmo que se apresentando mais empacotados. É importante ressaltar que embora os métodos de obtenção das NSOFs por coprecipitação sejam simples, produzindo nanopartículas com propriedades magnéticas semelhantes, essas podem vir a diferir enquanto sua condutividade elétrica, em função das espécies de óxidos que venham a compor o material obtido.

• Palavras-chave
• Magnetita, maghemita, espectro de fluorescência, nanopartículas
• Modalidade
• Pôster
• Área Temática
• Nanociências & Nanotecnologia