Ocupación catiónica en nanopartículas bimagnéticas de CoO/Co1-xZnxFe2O4 (x = 0-1)

LAVORATO, G.C.; SALETA, M.E.; FIGUEROA, S.J.A.; TOBIA, D.; MAURICIO, J.C.; LOHR, J.; BAGGIO-SAITOVITCH, E.; TROIANI, H.E.; ZYSLER, R.D.; LIMA, E.; WINKLER, E.L.

Congreso; Reunión Anual del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología 2021 (RINN 2021); 2021

INN

Los novedosos métodos de síntesis desarrollados en los últimos años han permitido la fabricación de sistemas complejos de nanopartículas magnéticas (NPs) con estructura tipo carozo/cáscara (core/shell) que combinan materiales con diferentes composiciones, anisotropías y tamaños. Esto ha permitido aumentar los grados de libertad para el diseño de nuevos sistemas que requieran una sintonía precisa en alguna de sus propiedades físico-químicas. Sin embargo, la complejidad que presentan estos sistemas también requiere de un estudio exhaustivo de la estequiometría y cristalinidad de cada una de sus componentes, así como del rol que desempeñan los efectos de superficie y el acoplamiento magnético en las interfaces. En este contexto hemos fabricado por ruta química sistemas tipo core/shell de ~11 nm compuestos por NPs antiferromagnéticas (AFM) de CoO recubiertas por una superficie ferrimagnética (FiM) de composición variable de ferrita del tipo Co1−xZnxFe2O4, para x=0-1. Estos sistemas presentan interesantes propiedades magnéticas, con un comportamiento no monótono en función de la sustitución de Zn. [1] Por otro lado, dado que las características estructurales y el orden catiónico de la ferrita repercuten fuertemente en las propiedades magnéticas finales del compuesto, recientemente hemos investigado la ocupación catiónica en estos sistemas a través de medidas de espectroscopías Mössbauer y de absorción de rayos-X (XANES y EXAFS). [2] Estas técnicas permiten obtener información fundamental de los diferentes elementos a escala atómica. Nuestros resultados indican que en todos los casos los iones de Zn sólo ocupan los sitios tetraédricos en la espinela, mientras que los cationes de Co se localizan principalmente en los sitios octaédricos. Por otro lado, los cationes de Fe están distribuidos en ambos sitios para todas las concentraciones, confirmando la inversión entre los iones de Co y Fe en el shell. También observamos evidencia de que la espinela es deficiente en Zn, con un exceso de Co, cuyo origen puede atribuirse a una interdifusión a través de la interfaz durante la segunda etapa del proceso de síntesis utilizado. Estos resultados resaltan el papel fundamental que desempeñan los efectos de interfaces en la determinación de las propiedades magnéticas de NPs core/shell, y propone estrategias para la interpretación de estas propiedades en sistemas complejos pensados para futuras aplicaciones tecnológicas. [1] G.C. Lavorato et al., Nanoscale 9 (2017) 10240?10247[2] G.C. Lavorato et al., J. Alloy Compd. 877 (2021) 160172