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

CARLOS ACHA; FERNANDO V. MOLINA; MATÍAS LANÚS MENDEZ ELIZALDE; 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 enblindajes eléctricos y magnéticos, absorción de microondas, sensores de campomagnético y supercapacitores electroquímicos, entre otros [1,2]. En particular,los materiales compuestos (o compositos) basados enpoli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT) y nanopartículas magnéticas de CoFe2O4o Fe3O4 son atractivos debido a su fácil elaboración, a laestabilidad química del polímero y a que las propiedades magnéticas yeléctricas se pueden sintonizar variando la relación de precursores utilizadaen la síntesis. Además, las propiedades obtenidas difieren de las esperadas dela mezcla física de ambos componentes, hecho que sugiere la presencia deinteracciones entre las nanopartículas y el polímero. El desarrollo dedispositivos que emplean estos materiales requiere la comprensión de dichasinteracciones con el objetivo de mejorar la aplicación específica de losmismos. Resultados: Se prepararon por vía química, compositos basados en PEDOT ynanopartículas de CoFe2O4 o Fe3O4. Seestudió la morfología mediante SEM y TEM observándose que las nanopartículasmagnéticas se mantienen intactas y que el polímero las dispersa durante lapolimerización in situ. Se encontró,además, que la distancia media entre las nanopartículas en los compositosdepende de la proporción de EDOT empleada. Se realizó un estudio de laspropiedades magnéticas empleando un magnetómetro de muestra vibrante (VSM). Sedeterminaron las contribuciones reversible e irreversible a la magnetización,las curvas de histéresis, la magnetización remanente isotérmica, ladesmagnetización DC y la curva de primera magnetización para los compositosbasados en CoFe2O4, hallándose que predominan lasinteracciones dipolares entre clustersde nanopartículas. Sin embargo hay evidencia que sugiere la presencia deinteracciones de intercambio de tipo RKKY, mediadas por los electrones deconducción de PEDOT. La presencia de ambas interacciones daría lugar alcomportamiento magnético complejo hallado en estos sistemas. Para los compositosbasados en Fe3O4 se determinaron las curvas FC y ZFChallando una variación en la temperatura de bloqueo conforme varía la relaciónde polímero empleada. Las medidas de conductividad eléctrica en presencia y en ausenciade un campo magnético externo revelaron un marcado efecto magnetorresistivo. Lamagnetorresistencia mostró ser reversible e independiente del sentido del campomagnético aplicado, y dependiente de la proporción de monómero empleada,observándose una mayor magnetorresistencia conforme disminuye el contenido dePEDOT. Para los compositos con CoFe2O4, se halló unacorrelación lineal entre la contribución reversible a la magnetización y lamagnetorresistencia 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.