Síntesis y estudio de las propiedades magnéticas de nanopartículas carozo/cáscara de CoO/ CoFe2O4 y ZnO/CoFe2O4

E. LIMA JR.; E. WINKLER; D. TOBIA; H.E. TROIANI; M.E. SALETA; R.D. ZYSLER; E. AGOSTINELLI; D. FIORANI

Villa Carlos Paz, Córdoba

Congreso; 97a Reunión Nacional de Física de la Asociación Física Argentina; 2012

Asociación Física Argentina

Recientemente se han desarrollado métodos de fabricación químicos y físicos de materiales nanoestructurados que permiten obtener nuevas morfologías y propiedades para su aplicación en diferentes áreas. En particular, estas técnicas han permitido fabricar nanoestructuras que combinan materiales con diferentes características magnéticas, es decir, diferentes órdenes magnéticos y anisotropías, brindando nuevos grados de libertad a estos sistemas.Como consecuencia se han encontrado nuevas respuestas magnéticas como, por ejemplo, la generación de una anisotropía unidireccional a partir del acople de intercambio que se produce en la interfaz entre un material ferromagnético (FM) y otro antiferromagnético (AFM), permitiendo sintonizar propiedades específicas o mejorar las propiedades generales del sistema. (1) Uno de los objetivos de gran interés a cumplir en esta área es el de aumentar el producto de energía (producto entre el campo coercitivo HC y la magnetización remanente MR) para el desarrollo de dispositivos de grabación magnética de alta densidad e imanes permanentes. En particular, el óxido con estructura espinela CoFe2O4 es un buen candidato para este proceso ya que es un material magnéticamente duro, con alta coercitividad y magnetización.Con el objetivo de maximizar el producto HC.MR, se estudiaron la síntesis y las propiedades microestructurales y magnéticas de nanopartículas (NPs) bimagnéticas tipo carozo/cáscara de ~7 nm, donde la cáscara está constituida por la ferrita CoFe2O4. (2) Las muestras fueron preparadas en dos etapas en base a la descomposición térmica de acetilacetonato de los respectivos metales a alta temperatura. (3) Las nanopartículas están formadas por un carozo AFM de CoO recubiertas por la cáscara ferrimagnética (FiM) de 2-3 nm de espesor. Los estudios por difracción de rayos-X y de electrones confirman la presencia de las fases CoO y CoFe2O4. Imágenes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de campo claro y campo oscuro confirman la morfología carozo/cáscara del sistema. Medidas de magnetización en función de la temperatura muestran un comportamiento irreversible hasta la máxima temperatura medida de 350 K. La curva zero-field-cooling presenta una anomalía a T= 307 K, asociada a la temperatura de Néel del CoO, la cual es de 293 K para el material masivo. (4) Las medidas de magnetización en función del campo magnético evidencian un importante aumento del campo coercitivo (HC) y de la cuadratura magnética, definida como el cociente entre las magnetizaciones remanente y de saturación (MR/MS), respecto de las NPs monofásicas de CoFe2O4. Por ejemplo, a T=5 K, HC=27.8 kOe y MR/MS=0.79 para el sistema carozo/cáscara, mientras que HC = 18 kOe y MR/MS = 0.68 para sistemas de NPs de CoFe2O4.Asociamos la presencia de esta alta anisotropía al acople de intercambio en la interfaz FiM/AFM. Esta asociación se debe a la comparación de las propiedades del sistema bimagnético CoO/ CoFe2O4 con las del sistema ZnO (diamagnético)/ CoFe2O4 con morfología similar.(1) V. Skumryev et al., Nature (London) 423, 850 (2003)(2) E. Lima Jr. et al., Chem. Mater. 24, 512 (2012)(3) E. Lima Jr. et al., J. Appl. Phys. 108, 103919 (2010)(4) J. B. Goodenough, Prog. Solid State Chem. 5, 145 (1971).