INVESTIGADORES
HOPPE Cristina Elena
congresos y reuniones científicas
Título:
Caracterización de un ferrogel de nanopartículas magnéticas de Oxido de Hierro en una red de PVA
Autor/es:
ARCINIEGAS L; MENDOZA ZELIS P; PASQUEVICH G A; SANCHEZ F H; GONZALEZ J S; HOPPE C E; ALVAREZ V A
Reunión:
Congreso; 97° Reunión Nacional de Física de la Asociación Física Argentina, Villa Carlos Paz, Córdoba, Argentina.; 2012
Resumen:
Los ferrogeles (FGs) son nanocompuestos formados por nanopart´ıculas (NPs) magn´eticas dispersas en una matriz
polim´erica (hidrogel). Entre sus aplicaciones se encuentran procesos de administraci´on de drogas y m´usculos
artificiales, que pueden controlarse y manipularse mediante campos magn´eticos externos. En esta comunicaci´on se
presenta un estudio de las propiedades magn´eticas de ferrogeles de polivinil alcohol (PVA) y NPs de ´oxidos de Fe.
Para la preparaci´on de estos ferrogeles, primero se obtuvieron hidrogeles de PVA por el m´etodo de congelamientodescongelamiento1,2
a partir de soluciones acuosas del pol´ımero. La fase magn´etica fue sintetizada por inmersi´on
del hidrogel en una soluci´on acuosa de sales de Fe y posterior coprecipitaci´on del ´oxido en medio b´asico. Dadas
sus potenciales aplicaciones es de gran relevancia estudiar la respuesta de los FGs a campos externos est´aticos y
variables.
El estudio experimental se realiz´o por medio de magnetometr´ıa SQUID y VSM y susceptometr´ıa ac. Teniendo en
cuenta el importante cambio de volumen experimentado por el FG al ser hidratado se midieron muestras secas y
h´umedas, estas ´ultimas encapsuladas con agua en recipientes herm´eticos diamagn´eticos.
Se realizaron medidas exploratorias de ciclos M vs H (hasta 18000 Oe) a temperatura ambiente en un VSM.
Posteriormente se estudi´o la respuesta ac de las muestras por susceptometr´ıa entre 14 K y 300 K a una frecuencia
de 825 Hz. Finalmente se midieron ciclos de M vs H (hasta 2400 kA/m), a diferentes temperaturas desde 10K
hasta 290 K, y se estudi´o la respuesta FC-ZFC en ese mismo rango de temperaturas bajo campos de 4 y 8 kA/m
en un magnet´ometro SQUID3
Los ciclos muestran que la coercitividad desaparece a 10 K T 40 K en acuerdo con la medida ZFC que indica
una temperatura media de bloqueo de 17 − 25 K y con los resultados de susceptibilidad ac. En consecuencia los
ciclos fueron analizados con funciones de Langevin y proponiendo una distribuci´on lognormal de momentos de
NP. El an´alisis de las medidas a temperaturas pr´oximas a ambiente (VSM y SQUID) sobre muestras h´umedas y
secas sugieren un di´ametro caracter´ıstico D de NP entre 4.9 y 5.6 nm. Sin embargo, el resultado del an´alisis para
todo el rango t´ermico presenta una inconsistencia f´ısica: el momento de NP parece experimentar un incremento
continuo y sustancial con T. Resultados similares fueron reportados por Allia et al4 en donde este comportamiento
fue atribuido a artefactos originados en interacciones dipolares entre NPs. No obstante, esa interpretaci´on ser´ıa
discutible en el caso presente en el que observaciones TEM sugieren una distribuci´on homog´enea de NPs con
una distancia media entre ellas d 3D, por lo que en principio no se esperar´ıan efectos dipolares importantes.
Esta interpretaci´on es consistente con experimentos realizados para investigar el efecto de forma (interacci´on
magnetost´atica) sobre cortes de muestra aciculares que no brindaron diferencias apreciables para configuraciones
paralela y perpendicular al campo aplicado. No obstante, a´un es posible que existan peque?nos aglomerados de
NPs de forma is´otropa, donde las NPs interact´uen entre s´ı.
Se puede establecer una cota m´axima de 8 nm para el tama?no de NPs a partir del comportamiento de la magnetizaci
´on de saturaci´on MS con T. ´Este da evidencia de la existencia de oscilaciones colectivas del momento seg´un
Ms(T)= Ms(0) (1− T)5, donde = kb
KV , siendo kb la constante de Boltzmann, K la constante de anisotrop´ıa
magn´etica efectiva de las NPs y V el volumen medio de las NPs. Dado que Ms no depende de la existencia de
interacciones entre part´ıculas la cota mencionada es confiable.
Los posibles or´ıgenes del comportamiento no f´ısico del momento aparente de las NPs en funci´on de la temperatura
ser´an discutidos.