Diseño, fabricación y ajuste de las propiedades magnéticas de nanopartículas con estructura core-shell

G.C. LAVORATO; E. LIMA JR.; H.E. TROIANI; R.D. ZYSLER; E.L. WINKLER

S.C. de Bariloche

Conferencia; XVII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados - NANO 2017; 2017

Comisión Nacional de Energía Atómica

La utilización de nanopartículas magnéticas en diferentes aplicaciones demanda un control fino de sus propiedades. Mientras que el desarrollo de nuevos materiales para almacenamiento magnético de información o nuevos imanes permanentes, requiere sistemas que presenten estabilidad térmica y alta anisotropía magnética, las aplicaciones biomédicas demandan nanopartículas superparamagnéticas atemperatura ambiente [1]. Gracias al avance en los métodos de síntesis logrado en los últimos años, es posible combinar en la nanoescala materiales de diferente orden y anisotropía magnética y así expandir las posibilidades para diseñar y fabricar nuevos materiales con propiedades sintonizadas. En este trabajo presentamos diferentes estrategias para controlar la estabilidad térmica, el campo coercitivo y el acople en la interfaz de nanopartículas bimagnéticas. Con este fin hemos diseñado y sintetizado dos sistemas de nanopartículas con estructura core/shell utilizando el método de descomposición de precursores orgánicos a altas temperaturas. En el primer sistema, compuesto por nanopartículas antiferromagnéticas de CoO encapsuladas en un óxido ferrimagnético de CoFe2O4, estudiamos la evolución de la anisotropía magnética efectiva en función del tamaño de las nanopartículas. Encontramos que cuando el tamaño de las partículas se reduce de 11 nm a 5 nm el sistema presenta un remarcable aumento de la dureza magnética: el campo coercitivo crece de ~20 kOe a ~31 kOe. A su vez al reducir el tamaño disminuye la estabilidad térmica, i.e. la temperatura de bloqueo decrece desde 388 K hasta 167 K [2-4]. El segundo sistema fabricado se diseñó para estudiar la evolución de las propiedades magnéticas en función del acople en la interfaz. En este caso variamos la estequiometría del recubrimiento CoFe2O4 reemplazando el ión magnético Co2+ (3d7) por Zn2+(3d10). Encontramos que al aumentar la concentración de Zn2+ el campo coercitivo disminuye monótonamente, mientras que el campo de exchange bias presenta un máximo, HEB~1.5kOe, para concentraciones intermedias. El conjunto de estos resultados muestra que al variar la relación entre las energías de anisotropía magnética e intercambio en la interfaz de nanopartículas bicomponentes, es posible sintonizar los parámetros que gobiernan la respuesta magnética de estas nanoestructuras.