CARACTERIZACION DE UN FERROGEL DE NANOPARTICULAS MAGNETICAS DE OXIDO DE HIERRO EN UNA RED DE PVA

ARCINIEGAS L, MENDOZA ZELIS P, PASQUEVICH G, SANCHEZ FH , GONZALEZ J, HOPPE C, ALVAREZ V

Villa Carlos Paz

Conferencia; 97° Reunión Nacional de la Asociación de Física Argentina; 2012

Asociación de Física Argentina

Los ferrogeles (FGs) son nanocompuestos formados por nanopart´ıculas (NPs) magn´eticas dispersas en una matrizpolim´erica (hidrogel). Entre sus aplicaciones se encuentran procesos de administraci´on de drogas y m´usculosartificiales, que pueden controlarse y manipularse mediante campos magn´eticos externos. En esta comunicaci´on sepresenta un estudio de las propiedades magn´eticas de ferrogeles de polivinil alcohol (PVA) y NPs de ´oxidos de Fe.Para la preparaci´on de estos ferrogeles, primero se obtuvieron hidrogeles de PVA por el m´etodo de congelamientodescongelamiento1,2a partir de soluciones acuosas del pol´ımero. La fase magn´etica fue sintetizada por inmersi´ondel hidrogel en una soluci´on acuosa de sales de Fe y posterior coprecipitaci´on del ´oxido en medio b´asico. Dadassus potenciales aplicaciones es de gran relevancia estudiar la respuesta de los FGs a campos externos est´aticos yvariables.El estudio experimental se realiz´o por medio de magnetometr´ıa SQUID y VSM y susceptometr´ıa ac. Teniendo encuenta el importante cambio de volumen experimentado por el FG al ser hidratado se midieron muestras secas yh´umedas, estas ´ultimas encapsuladas con agua en recipientes herm´eticos diamagn´eticos.Se realizaron medidas exploratorias de ciclos M vs H (hasta 18000 Oe) a temperatura ambiente en un VSM.Posteriormente se estudi´o la respuesta ac de las muestras por susceptometr´ıa entre 14 K y 300 K a una frecuenciade 825 Hz. Finalmente se midieron ciclos de M vs H (hasta 2400 kA/m), a diferentes temperaturas desde 10Khasta 290 K, y se estudi´o la respuesta FC-ZFC en ese mismo rango de temperaturas bajo campos de 4 y 8 kA/men un magnet´ometro SQUID3Los ciclos muestran que la coercitividad desaparece a 10 K T 40 K en acuerdo con la medida ZFC que indicauna temperatura media de bloqueo de 17 − 25 K y con los resultados de susceptibilidad ac. En consecuencia losciclos fueron analizados con funciones de Langevin y proponiendo una distribuci´on lognormal de momentos deNP. El an´alisis de las medidas a temperaturas pr´oximas a ambiente (VSM y SQUID) sobre muestras h´umedas ysecas sugieren un di´ametro caracter´ıstico D de NP entre 4.9 y 5.6 nm. Sin embargo, el resultado del an´alisis paratodo el rango t´ermico presenta una inconsistencia f´ısica: el momento de NP parece experimentar un incrementocontinuo y sustancial con T. Resultados similares fueron reportados por Allia et al4 en donde este comportamientofue atribuido a artefactos originados en interacciones dipolares entre NPs. No obstante, esa interpretaci´on ser´ıadiscutible en el caso presente en el que observaciones TEM sugieren una distribuci´on homog´enea de NPs conuna distancia media entre ellas d 3D, por lo que en principio no se esperar´ıan efectos dipolares importantes.Esta interpretaci´on es consistente con experimentos realizados para investigar el efecto de forma (interacci´onmagnetost´atica) sobre cortes de muestra aciculares que no brindaron diferencias apreciables para configuracionesparalela y perpendicular al campo aplicado. No obstante, a´un es posible que existan peque?nos aglomerados deNPs de forma is´otropa, donde las NPs interact´uen entre s´ı.Se puede establecer una cota m´axima de 8 nm para el tama?no de NPs a partir del comportamiento de la magnetizaci´on de saturaci´on MS con T. ´Este da evidencia de la existencia de oscilaciones colectivas del momento seg´unMs(T)= Ms(0) (1− T)5, donde  = kbKV , siendo kb la constante de Boltzmann, K la constante de anisotrop´ıamagn´etica efectiva de las NPs y V el volumen medio de las NPs. Dado que Ms no depende de la existencia deinteracciones entre part´ıculas la cota mencionada es confiable.Los posibles or´ıgenes del comportamiento no f´ısico del momento aparente de las NPs en funci´on de la temperaturaser´an discutidos.1. Hassan CM, Peppas NA. Adv Polym Sci. 2000;153:37−65.2. J.S. Gonz´alez and V.A. Alvarez. Thermochimica Acta. 521,184−190 (2011).3. Perteneciente a la RN3M (Red Nacional de Magnetismo y Materiales Magn´eticos)4. P. Allia, M. Coisson, P. Tiberto, F. Vinai, M. Knobel, M. Novak ans W.C. Nunez. Phys. Rev. B 2001, 64,144420−1444305. S. Mørup, C. Frandsen and M. F. Hansen, Beilstein J. Nanotechnol. 2010, 1, 48−54