Effects of Zn Substitution in the Magnetic and Morphological Properties of Fe-Oxide-Based Core-Shell Nanoparticles Produced in a Single Chemical Synthesis

Magnetic, compositional, and morphological properties of Zn-Fe-oxide core-shell bimagnetic nanoparticles were studied for three samples with 0.00, 0.06, and 0.10 Zn/Fe ratios, as obtained from particle-induced X-ray emission analysis. The bimagnetic nanoparticles were produced in a one-step synthesis by the thermal decomposition of the respective acetylacetonates. The nanoparticles present an average particle size between 25 and 30 nm as inferred from transmission electron microscopy (TEM). High-resolution TEM images clearly show core-shell morphology for the particles in all samples. The core is composed by an antiferromagnetic (AFM) phase with a Wüstite (Fe 1-y O) structure, whereas the shell is composed by a Zn x Fe 3-x O 4 ferrimagnetic (FiM) spinel phase. Despite the low solubility of Zn in the Wüstite, electron energy-loss spectroscopy analysis indicates that Zn is distributed almost homogeneously in the whole nanoparticle. This result gives information on the formation mechanisms of the particle, indicating that the Wüstite is formed first, and the superficial oxidation results in the FiM ferrite phase with similar Zn concentration than the core. Magnetization and in-field Mössbauer spectroscopy of the Zn-richest nanoparticles indicate that the AFM phase is strongly coupled to the FiM structure of the ferrite shell, resulting in a bias field (H EB ) appearing below TN FeO , with H EB values that depend on the core-shell relative proportion. Magnetic characterization also indicates a strong magnetic frustration for the samples with higher Zn concentration, even at low temperatures.Fil: Lohr, Javier Hernán. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; ArgentinaFil: de Almeida, Adriele Aparecida. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; ArgentinaFil: Moreno, Mario Sergio Jesus. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; ArgentinaFil: Goya, Gerardo Fabian. Universidad de Zaragoza; EspañaFil: Torres Molina, Teobaldo Enrique. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; Argentina. Universidad de Zaragoza; EspañaFil: Fernandez Pacheco, Rodrigo. Universidad de Zaragoza; EspañaFil: Winkler, Elin Lilian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Vasquez Mansilla, Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Cohen, Renato. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Nagamine, Luiz C. C. M.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Rodriguez, Luis Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Fregenal, Daniel Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Zysler, Roberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Lima, Enio Junior. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentin

Reply to "comment on 'Free-Radical Formation by the Peroxidase-Like Catalytic Activity of MFe2O4 (M = Fe, Ni, and Mn) Nanoparticles'"

Recently we have reported a qualitative, quantitative and reproducible study of the generation of free radicals as a result of the surface catalytic activity of Fe3O4, Fe2O3, MnFe2O4 and NiFe2O4 nanoparticles as a function of the Fe2+/Fe3+ oxidation state under different pHs (4.8 and 7.4) and temperatures (25 ºC and 40 ºC) condition. These results were contrasted with those obtained from the in vitro experiments in BV2 cells incubated with dextran-coated magneticnanoparticles. Based on these results we affirm that our ferrite magnetic nanoparticles catalyze the formation of free radicals and the decomposition of H2O2 by a ?peroxidase-like? activity. In a comment on this article, Meunier and A. Robert question two points: First they assert that the measured free radicals are not produced by a peroxidase reaction. Also, based on a different normalization method from those reported in our work, they also discuss that the reaction is not catalytic. Here we reply the arguments of the authors about these two points.Fil: Moreno Maldonado, Ana Carolina. Instituto de Nanociencia de Aragón; ; EspañaFil: Winkler, Elin Lilian. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Raineri Andersen, Mariana. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Toro Cordova, Alfonso. Universidad de Zaragoza; EspañaFil: Rodriguez, Luis Miguel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Mojica Pisciotti, Mary Luz. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vasquez Mansilla, Marcelo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Tobia, Dina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Nadal, Marcela. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Torres Molina, Teobaldo Enrique. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: de Biasi, Emilio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Ramos, Carlos Alberto. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Goya, Gerardo Fabian. Universidad de Zaragoza; EspañaFil: Zysler, Roberto Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; ArgentinaFil: Lima, Enio Junior. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; Argentin

Effects of Zn substitution in the magnetic and morphological properties of Fe-oxide-based core-shell nanoparticles produced in a single chemical synthesis

et al.Magnetic, compositional, and morphological properties of Zn–Fe-oxide core–shell bimagnetic nanoparticles were studied for three samples with 0.00, 0.06, and 0.10 Zn/Fe ratios, as obtained from particle-induced X-ray emission analysis. The bimagnetic nanoparticles were produced in a one-step synthesis by the thermal decomposition of the respective acetylacetonates. The nanoparticles present an average particle size between 25 and 30 nm as inferred from transmission electron microscopy (TEM). High-resolution TEM images clearly show core–shell morphology for the particles in all samples. The core is composed by an antiferromagnetic (AFM) phase with a Wüstite (Fe1–yO) structure, whereas the shell is composed by a ZnxFe3–xO4 ferrimagnetic (FiM) spinel phase. Despite the low solubility of Zn in the Wüstite, electron energy-loss spectroscopy analysis indicates that Zn is distributed almost homogeneously in the whole nanoparticle. This result gives information on the formation mechanisms of the particle, indicating that the Wüstite is formed first, and the superficial oxidation results in the FiM ferrite phase with similar Zn concentration than the core. Magnetization and in-field Mössbauer spectroscopy of the Zn-richest nanoparticles indicate that the AFM phase is strongly coupled to the FiM structure of the ferrite shell, resulting in a bias field (HEB) appearing below TNFeO, with HEB values that depend on the core–shell relative proportion. Magnetic characterization also indicates a strong magnetic frustration for the samples with higher Zn concentration, even at low temperatures.The authors are thankful to the Argentinian Agency ANPCyT for the financial support through the grants PICT 2016-0288, PICT 2015-0118, and PICT 2014-2612. This work was partially supported by FAPESP—Sao Paulo Research Foundation (Brazil, grant number 2016/21371-5). LCCMN is CNPq Fellows under grants 305.647/2015-6. The authors also acknowledge the European Community’s financial support under the RISE H2020-MSCARISE-2016, SPICOLOST project.Peer reviewe