Thermodiffusion in positively charged magnetic colloids: Influence of the particle diameter

Abstract

The Soret coefficient (ST) of positively charged magnetic colloids was measured as a function of the nanoparticles' diameter. The Z-scan technique and the generalization of the thermal lens model proved to be a reliable technique to measure ST. We show that ST is negative and increases with the particle's diameter, being best described by a functional dependence of the type ST∝d0. Potentiometric and conductometric experiments show that the particle's surface charge decreases as the temperature increases, changing the electrostatic interaction between the nanoparticles. The temperature gradient imposed in the ferrofluid by the Gaussian laser beam leads to the formation of the particle's concentration gradient. The origin of this phenomenon is discussed in terms of the decrease of the particle's surface charge in the hottest region of the sample and the thermoelectric field due to the inhomogeneous distribution of hydrogenous ions present in the colloidal suspension.

Anomalous Diffusion: A Basic Mechanism for the Evolution of Inhomogeneous Systems

“…The recent interest in the study of complex systems has led to an increased focus on anomalous diffusion [4-7, 36, 42, 45], which has been described in biological systems [42][43][44], protostellar birth [47], complex fluids [48][49][50][51][52][53], electronic transportation [54][55][56][57][58][59], porous media and infiltration [60][61][62], drug delivery [63][64][65][66], fractal structures and networks [67][68][69][70][71], and in water's anomalous behavior [72][73][74], phase transitions in synchronizing oscillators [39,40,[75][76][77], to name a few.…”

Estudo das propriedades ópticas não lineares de ferrofluidos e filmes finos de magnetita na escala de tempo de femtosegundos

“…Nas medidas realizadas, foi possível observar que o feixe possui perfil Gaussiano TEM 00 eé praticamente circular, com circularidade de 0,984, mas adotou-se o procedimento de considerá-lo como elíptico e tomar w como a média dos dois semieixos da elipse. Ao se utilizar a relação z 0 = πw 2 0 /λ na equação 3.14, chega-seà equação 3.17: Resultados anteriores já demonstraram dois efeitos que ocorrem em ferrofluidos quandó e realizada a varredura-z com laser de perfil Gaussiano e potência contínua (Continuous Wave -CW ) [39,73,74,75]. O primeiroé o chamado efeito de lente térmica [76,77]: o gradiente local de temperatura na região iluminada do material cria um gradiente deíndice de refração, levando o feixe transmitido pela amostra nesta região a convergir (ou divergir).…”

“…O caráter de lente convergente ou divergente depende principalmente do tipo de material que compõe a amostra. O segundo efeitoé o chamado efeito Soret [75,78]: termodifusão das nanopartículas em direçãoà região iluminada da amostra ou se movendo para fora da região iluminada, o que depende também das características do material que compõe a amostra.…”

Investigação da relação entre coeficientes termodifusivos em colóides magnéticos a base de água

“…Para nanopartículas de ferrouidos, a equação foi utilizada para descrever a dependência do coeciente Soret com κ −1 de nanopartículas de ferrite de cobalto dispersas em meio ácido [31], onde a grandeza σ 0 foi obtida pelo melhor ajuste da equação 2.26 aos dados S T (κ −1 ), e interpretada como carga supercial efetiva da nanopartícula. No desenvolvimento teórico da equação 2.26, não há restrição para os valores de κ −1 ou κR [54].…”

“…Foi observado que nanopartículas eletrostaticamente carregadas dispersas em solução eletrolítica ou estabilizadas por surfactantes podem acumular no lado frio ou quente dependendo do sinal da carga supercial [19,22]. [31,32], e resultados experimentais com diferentes concentrações de sal mostraram a inuência da dupla camada elétrica no comportamento termodifusivo.…”