Interacciones magnéticas y magnetorresistencia en materiales basados en poli(3,4-etilendioxitiofeno) y nanopartículas de CoFe2O4 y Fe3O4

MATÍAS LANÚS MENDEZ ELIZALDE; CARLOS ACHA; FERNANDO V. MOLINA; P. SOLEDAD ANTONEL

Buenos Aires

Congreso; XIX Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2019; 2019

Comisión Nacional de Energía Atómica (Centro Atómico Constituyentes) e Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI)

Introducción: Los materiales multifuncionales, magnéticos y conductores eléctricos, son de gran interés debido a sus potenciales aplicaciones, como por ejemplo en blindajes eléctricos y magnéticos, absorción de microondas, sensores de campo magnético y supercapacitores electroquímicos, entre otros [1,2]. En particular, los materiales compuestos (o compositos) basados en poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT) y nanopartículas magnéticas de CoFe2O4 o Fe3O4 son atractivos debido a su fácil elaboración, a la estabilidad química del polímero y a que las propiedades magnéticas y eléctricas se pueden sintonizar variando la relación de precursores utilizada en la síntesis. Además, las propiedades obtenidas difieren de las esperadas de la mezcla física de ambos componentes, hecho que sugiere la presencia de interacciones entre las nanopartículas y el polímero. El desarrollo de dispositivos que emplean estos materiales requiere la comprensión de dichas interacciones con el objetivo de mejorar la aplicación específica de los mismos.Resultados: Se prepararon por vía química, compositos basados en PEDOT y nanopartículas de CoFe2O4 o Fe3O4. Se estudió la morfología mediante SEM y TEM observándose que las nanopartículas magnéticas se mantienen intactas y que el polímero las dispersa durante la polimerización in situ. Se encontró, además, que la distancia media entre las nanopartículas en los compositos depende de la proporción de EDOT empleada. Se realizó un estudio de las propiedades magnéticas empleando un magnetómetro de muestra vibrante (VSM). Se determinaron las contribuciones reversible e irreversible a la magnetización, las curvas de histéresis, la magnetización remanente isotérmica, la desmagnetización DC y la curva de primera magnetización para los compositos basados en CoFe2O4, hallándose que predominan las interacciones dipolares entre clusters de nanopartículas. Sin embargo hay evidencia que sugiere la presencia de interacciones de intercambio de tipo RKKY, mediadas por los electrones de conducción de PEDOT. La presencia de ambas interacciones daría lugar al comportamiento magnético complejo hallado en estos sistemas. Para los compositos basados en Fe3O4 se determinaron las curvas FC y ZFC hallando una variación en la temperatura de bloqueo conforme varía la relación de polímero empleada. Las medidas de conductividad eléctrica en presencia y en ausencia de un campo magnético externo revelaron un marcado efecto magnetorresistivo. La magnetorresistencia mostró ser reversible e independiente del sentido del campo magnético aplicado, y dependiente de la proporción de monómero empleada, observándose una mayor magnetorresistencia conforme disminuye el contenido de PEDOT. Para los compositos con CoFe2O4, se halló una correlación lineal entre la contribución reversible a la magnetización y la magnetorresistencia lo cual sugiere que ambos fenómenos se encuentran relacionados.Referencias:[1] Y. Li, G. Chen, Q. Li, G. Qiu, X. Liu, J. Alloys and Compounds 509 (2011) 4104-4107.[2] Q. Wu, M. Chen, K. Chen, S. Wang, C. Wang, G. Diao, J. Mater. Sci. 51 (2016) 1572-1580.