Nanohilos de Fe-Rh depositados en membranas de alúmina

J.S. RIVA; L.M. FABIETTI; G. POZO LÓPEZ; S.E. URRETA; A.M. CONDÓ

Copiapó

Congreso; 17° Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales CONAMET-SAM; 2017

Sociedad Chilena de Metalurgia y Materiales

En este trabajo se presentan resultados de la fabricación de nanohilos de Fe1-xRhx (x ~ 0.5 y 0.75) y de la caracterización estructural y magnética de los mismos. Los nanohilos se sintetizan por electrodeposición AC sobre soportes de alúmina porosa altamente ordenada (hard templates). Dichos soportes de alúmina se producen mediante el proceso convencional de anodizado en dos pasos, a partir de una lámina de aluminio de pureza 99.995%. Se obtienen arreglos ordenados de poros de 20 nm de diámetro y aproximadamente 4 μm de largo, como se muestra en las Figuras 1a y 1b. Los nanohilos de Fe-Rh se preparan empleando una solución de FeSO4.7H2O, RhCl3, 0.75 g/L de ácido ascórbico y 30 g/L H3BO3 a pH=4.00. Se utiliza una celda electroquímica de dos electrodos, siendo la chapa de aluminio con la membrana de alúmina porosa el electrodo de trabajo, y una barra de grafito el contraelectrodo. Para la electrodeposición se emplea un potencial entre 15-20 V y una frecuencia entre 60-100 Hz, durante dos minutos. De esta manera se obtienen hilos de 20 nm de diámetro y aproximadamente (1.5±0.5) m de largo, como se puede observar en las Figuras 1c y 1d. Las fases presentes en los nanohilos se identifican por difracción de rayos X, en un difractómetro PANalytical Empyrean. Algunas muestras para DRX se prepararon disolviendo el sustrato de Al en una solución de CuSO4 y HCl para reducir las líneas de difracción del aluminio. En la Figura 2 se muestran los perfiles de difracción de las muestras donde no se advierten picos netos, indicando que las muestras tienen tamaños de grano muy pequeños. La morfología y composición de los diferentes arreglos de nanohilos se determinaron en microscopios electrónicos de barrido (FE-SEM Zeiss) y de transmisión (Philips CM200UT). Para la observación de los nanohilos individuales, se disolvió además la membrana de alúmina en una solución de NaOH 1M, y el material restante se dispersó en un stub para su caracterización por SEM, o sobre una grilla de cobre recubierta con una membrana de carbono amorfo con huecos, para TEM. Las composiciones promedio se determinaron por microanálisis por rayos X (EDS). Los nanohilos tienen una composición de Fe54Rh46 (Fe54) y Fe25Rh75 (Fe25). La Figura 3 ilustra la microestructura característica de los nanohilos Fe25, formados por pequeños granos de γ-Rh(Fe) fcc (paramagnética) con un valor medio de (4±1) nm. En los hilos Fe54 se observa también la fase α-Fe(Rh) bcc (ferromagnética) además de la γ-Rh(Fe) fcc con tamaños de grano similares. Estos valores de tamaño de grano explican la ausencia de picos en los diagramas de difracción de rayos X. Los ciclos de histéresis magnética se midieron en un magnetómetro SQUID, con el campo aplicado paralelo (PA) y perpendicular (PE) al eje de los nanohilos. En la Figura 4 se observa que la contribución dominante en Fe54 es ferromagnética, mientras que en los arreglos Fe25 ésta es de tipo superparamagnético, aun cuando no se detecta otra fase que la γ-Rh(Fe) fcc. Los nanohilos obtenidos presentan un área activa interesante por lo que son candidatos a sensores y catalizadores de reacciones químicas. Además, presentan una remanencia apreciable, que es clave para el diseño de tecnologías avanzadas tales como medios de grabación magnética, espintrónica y dispositivos de detección y lectura de información.