Caracterización estructural y comportamiento magnético debido a la sustitución catiónica de lantánidos en nanopartículas de ferritas.

Abstract

Las nanopartículas presentan varias aplicaciones tecnológicas que permiten hacer de ellas materiales para mejorar nuestra calidad de vida, siendo algunas de estas aplicaciones basadas en las propiedades magnéticas. El estudio del comportamiento magnético a escala nanométrica es conocido como nanomagnetismo y nos permite apreciar un nuevo enfoque al uso de nanopartículas; donde cada partícula puede comportarse como un solo dominio magnético. Una de las potenciales aplicaciones que presentan las nanopartículas magnéticas corresponde a su uso en el tratamiento del cáncer por medio de efecto hipertérmico, en el cual mediante de la manipulación controlada de la temperatura es posible realizar la apoptosis de una célula cancerígena. Resulta de interés caracterizar nanopartículas de óxidos de hierro, sobre todo en derivados de la magnetita y también la hematita. Las ferritas son compuestos que se obtienen al realizar sustituciones en la magnetita, un compuesto tipo espinela inversa, que poseen la formula AB2X4, donde A representa un sitio tetraédrico, B un sitio octaédrico y X corresponde a Oxígeno. Desde el punto de vista químico, este tipo de fases permite sustituciones catiónicas isovalentes, tanto en el sitio octaédrico y como en el tetraédrico. Mientras que las hematitas presentan solo sitios octaédricos. En esta tesis se exponen los resultados de la síntesis y caracterización de materiales con estructura cristalina tipo espinela inversa, con la formula (Fe3-xLnx)O4 con Ln = Gd; Dy; Lu y x = 0.05; 0.1; 0.15. Además, el estudio de compuestos tipo hematita obtenidos a partir de las Ferritas sintetizadas. La utilización de tierras raras en estos materiales presenta la posibilidad de estudiar la contribución magnética que pueden generar en las propiedades físicas de la magnetita y de la hematita.

Nanoparticles offer various technological applications that make them materials capable of improving our quality of life, with some of these applications being based on their magnetic properties. The study of magnetic behavior at the nanoscale is known as nanomagnetism, which provides a new approach to the use of nanoparticles, where each particle can behave as a single magnetic domain. One potential application of magnetic nanoparticles lies in their use in cancer treatment through the hyperthermic effect, where controlled temperature manipulation can induce apoptosis in cancer cells. It is of particular interest to characterize iron oxide nanoparticles, especially derivatives of magnetite and hematite. Ferrites are compounds obtained by making substitutions in magnetite, an inverse spinel compound with the formula AB₂X₄, where A represents a tetrahedral site, B an octahedral site, and X corresponds to oxygen. From a chemical perspective, this type of phase allows isovalent cationic substitutions in both octahedral and tetrahedral sites. In contrast, hematites only have octahedral sites. This thesis presents the results of the synthesis and characterization of materials with an inverse spinel crystalline structure, with the formula (Fe₃₋ₓLnₓ)O₄, where Ln = Gd, Dy, Lu and x = 0.05, 0.1, 0.15. Additionally, it includes the study of hematite-type compounds obtained from the synthesized ferrites. The use of rare earth elements in these materials opens the possibility of studying their magnetic contributions to the physical properties of magnetite and hematite.