Síntese e Caracterização de Nanopartículas Magnéticas do Sistema Binário Samário Cobalto

Este trabajo de investigación, una disertación de maestría en Física realizada en la Universidad Federal del Rio Grande do Norte (UFRN), se centra en la síntesis y caracterización de nanopartículas magnéticas del sistema binario samario cobalto (Sm-Co). El objetivo principal es explorar la viabilidad del método químico poliol para la producción de estas nanopartículas, así como analizar la influencia del ácido acético en el proceso de síntesis. El estudio se basa en la importancia de las nanopartículas magnéticas en diversas áreas, incluyendo almacenamiento de información, biomedicina y catálisis, entre otras.

La investigación se lleva a cabo mediante la síntesis de nanopartículas de Sm-Co utilizando el método poliol. Este método consiste en la reducción de sales metálicas en un alcohol caliente, en presencia de un agente estabilizador, con el fin de obtener nanopartículas de tamaño controlado. En este caso, se utilizaron diferentes concentraciones de ácido acético como variable de control. Se sintetizaron cuatro muestras, denominadas ARS-0%, ARS-5%, ARS-7% y ARS-9%, donde las porcentagens representan la variación del ácido acético. Las nanopartículas sintetizadas se caracterizaron mediante diversas técnicas, incluyendo difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica de transmisión (MET), magnetómetro de muestra vibrante (VSM) y PPMS (magnetometría de muestra vibrante). La técnica de DRX permitió determinar las fases cristalinas presentes en las nanopartículas, mientras que MET proporcionó información sobre la morfología y tamaño de las nanopartículas. Las medidas magnéticas realizadas con VSM y PPMS permitieron estudiar las propiedades magnéticas de las muestras, como la magnetización en función del campo magnético aplicado y la temperatura de Curie.

Los resultados del estudio muestran que el método poliol es adecuado para la síntesis de nanopartículas de Sm-Co. La caracterización estructural mediante DRX reveló la presencia de diferentes fases cristalinas, incluyendo Sm2Co7, Sm2Co17 y Sm5Co19. Las medidas de MET permitieron determinar el tamaño de las nanopartículas, que se encontraron en el rango nanométrico. Los estudios magnéticos realizados con VSM y PPMS confirmaron la presencia de propiedades magnéticas en las nanopartículas sintetizadas. Se observó que la temperatura de Curie de las muestras varía en función de la concentración de ácido acético utilizada en la síntesis, lo que indica que el ácido acético tiene un impacto significativo en las propiedades magnéticas de las nanopartículas. La variación de la temperatura de Curie está directamente relacionada con la presencia de las diferentes fases cristalinas que se forman con la variación en la concentración de ácido acético. Esta variación en las fases cristalinas también se refleja en la morfología de las nanopartículas, evidenciando una relación entre la composición química y las propiedades magnéticas de las nanopartículas.

La investigación demuestra que el método poliol ofrece una vía efectiva para la síntesis de nanopartículas magnéticas de Sm-Co. La variación en la concentración de ácido acético durante la síntesis permite controlar la formación de diferentes fases cristalinas y, por lo tanto, las propiedades magnéticas de las nanopartículas. Estos resultados tienen importantes implicaciones para el desarrollo de aplicaciones en diversas áreas. Por ejemplo, las nanopartículas magnéticas de Sm-Co con diferentes propiedades magnéticas podrían ser utilizadas en el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de información de alta densidad, en aplicaciones biomédicas, como la administración de fármacos dirigida, o en catálisis, debido a su alta superficie específica y sus propiedades magnéticas únicas. La capacidad de ajustar las propiedades magnéticas de estas nanopartículas mediante la modificación del proceso de síntesis abre un abanico de posibilidades para el desarrollo de nuevas aplicaciones con un alto potencial.