Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Abstract
Los materiales magnéticos, y en especial las partículas magnéticas revisten importancia por sus numerosas aplicaciones. Algunas de ellas son: el almacenamiento de datos, el diseño de sensores, el tratamiento de tumores y otros trastornos localizados, la fabricación de transductores mecano-magnéticos en la estimulación mecánica de células y tejidos, la mejora de imágenes de resonancia magnética y la elaboración de materiales autoensamblados en la industria electrónica. Otro tipo de material donde se emplean partículas magnéticas junto con otros componentes son los materiales compuestos. Estos están formados por partículas en una matriz diamagnética. Como matriz puede utilizarse un polímero conductor. Esta característica le confiere al material resultante conductividad eléctrica además de las propiedades magnéticas de las partículas. Se ha empleado frecuentemente polianilina para tal fin. Un aspecto importante es la forma de las partículas magnéticas. Una amplia mayoría de la bibliografía está orientada a la preparación de nanopartículas anisotrópicas, mientras que una proporción mucho menor se centra en la obtención de partículas con morfología de barras, cables o tubos, a pesar de que estas últimas presentan características únicas y diferentes que las distinguen de las partículas esféricas. Considerando la motivación anterior, el objetivo central de esta tesis fue la preparación de nanobarras de magnetita y ferritas mediante un método de síntesis que resultara sencillo, de bajo costo y reproducible. También se buscó modular las propiedades magnéticas de las nanobarras a través de cambios en el material que pudieran ser llevados a cabo mediante la variación racional de algunos parámetros de síntesis. Además, se propuso la preparación de materiales compuestos a partir de las nanobarras magnéticas y una matriz polimérica de polianilina, de modo de obtener un nuevo material que manifestara tanto propiedades magnéticas como una conductividad eléctrica que pudiera ser sintonizada por la modificación en características del material. En este trabajo se exploraron múltiples enfoques para lograr la preparación de las barras magnéticas. Finalmente se llevó a cabo el desarrollo y la puesta a punto de una nueva metodología que cumplió con los requerimientos planteados en los objetivos, basada en la utilización de una molécula como molde para dirigir el crecimiento de las partículas. Un resultado fundamental de esta tesis fue la obtención de barras magnéticas de distintas dimensiones a través de la sola variación de parámetros de síntesis controlables como la concentración de las especies químicas. Como consecuencia del control morfológico del material, se sintetizaron barras con distinto comportamiento magnético. Esto significa poder controlar el comportamiento magnético a partir de sencillas variaciones en la metodología de preparación.Magnetic materials, especially magnetic particles are remarkable because of its several applications. For example data storage, treatment of tumours and other localized disorders, magneto mechanical transducers in mechanical stimulation of cells and tissues, magnetic resonance imaging and development of self-assembled materials with potential applications in the electronics industry. Composites are different materials where magnetic particles are employed combined with another components. They are formed with particles embedded in a diamagnetic matrix. A conductive polymer can be employed as a matrix. This characteristic confers the resulting material electrical conductivity in addition to the magnetic properties of the particles. Polyaniline has been frequently used for this purpose. A crucial aspect is the shape of the magnetic particles. A vast majority of the literature is focused on the preparation of anisotropic nanoparticles, while a minor proportion is devoted to obtaining elongated particles, such as bars, tubes or wires, despite the fact that the latter have unique and different characteristics that distinguish them from the spherical particles. Considering the previous motivation, the main objective of this thesis was the preparation of nanobars of magnetite and ferrites by means of a synthesis method that would be simple, low cost and reproducible. It was also pursued to tune the magnetic properties of the nanobars through changes in the material that could be carried out as a consequence of the rational variation of synthesis parameters. Furthermore, the preparation of composites from the magnetic nanobars and a polyaniline polymeric matrix was projected, in order to obtain an innovative material that displayed both magnetic properties and electrical conductivity that could be adjusted by modifications in the material characteristics. In this work, several approaches were explored to achieve the magnetic bars. Finally a novel method was developed and tuned, which fulfilled the requirements expected in the objectives, based in the utilization of a template molecule intended to direct the growth of the particles. In this thesis a significant result was the obtention of magnetic nanobars of different dimensions by virtue of the simple variation of controllable synthesis parameters such as chemical species concentration. As a consequence of the morphological control of the material, bars with different magnetic behaviour were synthesised. This imply being able to control magnetic behaviour through straightforward changes in the preparation method.Fil: García Saggion, Nicolás Alberto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
