Ubicación preferencial del ion Zn2+ en nanopartículas de ZnxFe3-xO4 utilizadas para hipertermia magnética determinada mediante difracción de neutrones

TEOBALDO TORRES MOLINA; LOHR, J.; ENIO LIMA JR.; TOBIA, D.; AURELIO, G.

Congreso; XVI Congreso de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2021

Las nanopartículas (NPs) de ferritas mixtas AB2O4 (A=Mn, Fe,Co y Ni; B=Fe) están siendo muy requeridas para ciertas aplicaciones biomédicascomo hipertermia magnética, drug delivery e imágenes por resonancia magnética.La hipertermia magnética consiste en calentar células localmente mediante laaplicación de un campo magnético alterno que entrega energía a nanopartículasque deben ser ubicadas dentro o en la superficie de las células. La eficienciade este proceso, en términos de capacidad de absorber energía y de cantidad deenergía absorbida depende fuertemente de las propiedades magnéticas,estructurales y morfológicas de las NPs. En el caso de espinelas AB2O4, la magnetizaciónde saturación está íntimamente relacionada con la ubicación cristalográfica yel estado de oxidación del metal de transición (M) que puede ocupar tanto lossitios A como los B de la espinela. En las ferritas ?normales? el sitio A, quepresenta coordinación tetraédrica, es ocupado por iones de Fe y/o otros metalesde transición (M) en estado de oxidación +2, mientras que el sitio B, de coordinaciónoctaédrica, es ocupado por iones Fe3+. Este es el caso del sistema ZnFe2O4, paramagnéticoa temperatura ambiente. En cambio, en la ferrita ?inversa? los iones Fe3+ estándistribuidos en partes iguales entre los sitios tetraédricos y octaédricos ylos iones M2+ ocupan los sitios octaédricos restantes. Este es el caso, porejemplo, de las ferritas Fe3O4, CoFe2O4, NiFe2O4, las cuales presentan un ordenferrimagnético a temperatura ambiente, necesario para su aplicación en hipertermia.En este trabajo, estudiamos la zona de transicióncomposicional entre la ferrita normal ZnFe2O4 y la ferrita inversa Fe3O4. Seutilizaron diferentes procesos de síntesis para analizar el rol de la ubicaciónpreferencial del Zn en la estructura espinela, y su efecto sobre laspropiedades magnéticas resultantes. El método de fabricación puede influirnotablemente en la cristalinidad y orden catiónico final del compuesto. Poreste motivo es necesario sistematizar los procesos de síntesis que conducen aNPs con las propiedades deseadas en función del grado de inversión. Con esteobjetivo se estudiaron NPs de ZnxFe3-xO4 crecidas por descomposición térmica y NPssintetizadas por co-precipitación seguida de molienda en molino de bolas dealta energía. Las NPs resultantes se estudiaron mediante difracción deneutrones, técnica que permite diferenciar entre iones de Zn y de Fe paradistinguir su ubicación cristalográfica, pero que también permite estudiar el ordenmagnético presente. En este trabajo mostraremos cómo el método de síntesisafecta la ubicación preferencial del ion Zn2+ en las NPs de ferritas, y cómoesto influye en las propiedades magnéticas, comparando el efecto de lananoestructuración con la fenomenología observada en muestras masivas.