Ubicación preferencial del ion Zn+2 en nanopartículas de ZnxFe3-xO4 utilizadas para hipertermia magnética determinada mediante difracción de neutrones.

LOHR, J.; TOBÍA, D.; TORRES MOLINA, T.; LIMA JR., E.; AURELIO, G.

Congreso; Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2021

Las nanopartículas (NPs) de ferritas mixtas AB2O4 (A=Mn, Fe, Co y Ni; B=Fe) están siendomuy requeridas para ciertas aplicaciones biomédicas como hipertermia magnética, drug delivery eimágenes por resonancia magnética. La hipertermia magnética consiste en calentar células localmentemediante la aplicación de un campo magnético alterno que entrega energía a nanopartículas que debenser ubicadas dentro o en la superficie de las células. La eficiencia de este proceso, en términos decapacidad de absorber energía y de cantidad de energía absorbida depende fuertemente de laspropiedades magnéticas, estructurales y morfológicas de las NPs. En el caso de espinelas AB2O4, lamagnetización de saturación está íntimamente relacionada con la ubicación cristalográfica y el estadode oxidación del metal de transición (M) que puede ocupar tanto los sitios A como los B de la espinela.En las ferritas “normales” el sitio A, que presenta coordinación tetraédrica, es ocupado por iones deFe y/o otros metales de transición (M) en estado de oxidación +2, mientras que el sitio B, decoordinación octaédrica, es ocupado por iones Fe3+. Este es el caso del sistema ZnFe2O4,paramagnético a temperatura ambiente. En cambio, en la ferrita “inversa” los iones Fe3+ estándistribuidos en partes iguales entre los sitios tetraédricos y octaédricos y los iones M2+ ocupan lossitios octaédricos restantes. Este es el caso, por ejemplo, de las ferritas Fe3O4, CoFe2O4, NiFe2O4, lascuales presentan un orden ferrimagnético a temperatura ambiente, necesario para su aplicación enhipertermia.En este trabajo, estudiamos la zona de transición composicional entre la ferrita normalZnFe2O4 y la ferrita inversa Fe3O4. Se utilizaron diferentes procesos de síntesis para analizar el rol dela ubicación preferencial del Zn en la estructura espinela, y su efecto sobre las propiedades magnéticasresultantes. El método de fabricación puede influir notablemente en la cristalinidad y orden catiónicofinal del compuesto. Por este motivo es necesario sistematizar los procesos de síntesis que conducena NPs con las propiedades deseadas en función del grado de inversión.Con este objetivo se estudiaron NPs de ZnxFe3-xO4 crecidas por descomposición térmica yNPs sintetizadas por co-precipitación seguida de molienda en molino de bolas de alta energía. LasNPs resultantes se estudiaron mediante difracción de neutrones, técnica que permite diferenciar entreiones de Zn y de Fe para distinguir su ubicación cristalográfica, pero que también permite estudiar elorden magnético presente. En este trabajo mostraremos cómo el método de síntesis afecta la ubicaciónpreferencial del ion Zn2+ en las NPs de ferritas, y cómo esto influye en las propiedades magnéticas,comparando el efecto de la nanoestructuración con la fenomenología observada en muestras masivas.