Sintesis y Propiedades Magneticas de Nanobarras de Oxido de Cinc Dopadas con Cobalto

GARCÍA SAGGIÓN, NICOLÁS; JORGE, GUILLERMO A.; ANTONEL, PAULA S.; MOLINA, FERNANDO V.

Rosario

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2013

Asociación Argentina de investigación Fisicoquímica

Introducción: El óxido de zinc (ZnO) es un semiconductor con un amplio bandgap y gran  energía  excitónica,  y  debido  a  sus  propiedades  ópticas  y  electrónicas  las nanoestructuras  unidimensionales  de  ZnO,  especialmente  nanocables  y  nanobarras, han  sido  intensamente  investigadas.  El  dopado  con  Co(II)  u  otros  elementos  de transición resulta en la introducción de características ferromagnéticas, mientras que las propiedades de semiconductor permanecen inalteradas, por lo que resulta de gran interés por la posibilidad de modular las propiedades magnéticas con el dopado.1,2 Objetivos: Obtener nanobarras de óxido de zinc y óxido de zinc dopado con cobalto. Caracterizar  la  morfología,  la  composición,  el  comportamiento  magnético  y  las propiedades  ópticas  de  los  sólidos  sintetizados.  Analizar  la  relación  entre  las propiedades magnéticas halladas y su composición y método de síntesis. Resultados: Las nanobarras son sintetizadas en solución butanólica (117 ºC) a través de  una  simple  hidrólisis  con  posterior  condensación,  con  agregado  lento  de  los reactivos y posterior digestión a fin de obtener la morfología deseada. Los productos fueron caracterizados por microscopía electrónica de barrido con detector de emisión X  (SEM-EDS),  difracción  de  rayos  X,  mediciones  de  magnetización  (VSM)  y espectroscopía  UV-visible.  Los  difractogramas  son  en  general  consistentes  con  la estructura de wurzita tanto para ZnO como para ZnO:Co. Estos picos indican que los productos  son  definidamente  cristalinos,  aunque  algo  menos  en  presencia  de  Co, probablemente  debido  a  un  aumento  de  la  concentración  de  defectos;  asimismo  los picos  se  corren  hacia  ángulos  más  bajos  al  aumentar  el  contenido  de  Co,  lo  que indicaría  que  aumenta  el  espaciado  cristalino,  es  decir  la  incorporación  de  cobalto produciría la expansión del cristal. Por otra parte, se observan picos adicionales que se atribuyen a productos secundarios de la síntesis. En las imágenes SEM se observa que se obtienen nanobarras para altos tiempos de agregado y digestión, de lo contario se observan agregados amorfos; en presencia de Co se requieren mayores tiempos de  digestión.  Las  dimensiones  observadas  son  consistentes  con  la  literatura,  y  los espectros  EDS  confirman  la  composición.  El  ZnO  es  diamagnético  pero  el  ZnO:Co presenta un leve ferromagnetismo dependiente del % Co, con un máximo alrededor del 1%.  Conclusiones:  La  síntesis  de  nanobarras  de  ZnO  dopadas  con  Co  es  factible  y permite en principio modular las propiedades magnéticas según la composición y las condiciones de síntesis.