Síntesis

Síntesis de Nanopartículas Magnéticas 

Para la utilización de las nanopartículas magnéticas en la mayoría de las aplicaciones es necesario lograr una “alta calidad” de las mismas, esto es el estricto control de las propiedades magnéticas de las nanopartículas. Es importante resaltar que las propiedades magnéticas de estos sistemas son fuertemente dependientes de sus características morfológicas, estructurales y de composición. Por lo tanto, están directamente relacionadas con su preparación e historia térmica, que puede llevar a un gran problema en la reproductibilidad y en el aumento de escala de la producción.

Algunos de los desafíos de los métodos de preparación de nanopartículas magnéticas son la pureza de fase y el control estructural/morfológico. Además se deben prevenir la aglomeración o el cambio del estado de oxidación de los iones metálicos, especialmente los más externos. Por lo tanto, debe ser puesta mucha atención sobre la superficie del material  en su producción. Los métodos pueden ser divididos en dos grandes grupos, los top-down, donde el material masivo es reducido en tamaño hasta la escala nanométrica, y los bottom-up, donde el material de escala nanométrica es producido desde átomos o moléculas. Dentro del primer grupo de método, la molienda mecánica de alta energía del material fue uno de los primeros a establecerse y su simplicidad puede ser vista como una interesante ventaja para la producción a gran escala de nanopartículas. Sin embargo, no permites controles finos de la morfología o la homogeneidad química requerida para la mayoría de las aplicaciones de las nanopartículas magnéticas, desventajas características de la mayoría de los métodos top-down.

Descendente de la química de coloides, los métodos bottom-up generalmente involucran el uso de precursores metálicos en una reacción química seguida por la precipitación de las nanopartículas, permitiendo el control sobre la cinética de todas las etapas de la síntesis: nucleación, crecimiento y cristalización. Luego, permite un fino control sobre el tamaño y pureza de fases del material producido. En estas síntesis, la temperatura y la concentración de los reactivos utilizados no son los únicos parámetros para el control de la cinética de la reacción, también el tipo de precursor y el mecanismo de la reacción son fundamentales para determinar la morfología/cristalinidad/propiedades magnéticas de las nanopartículas.

Los métodos de producción de nanopartículas magnéticas por métodos químicos más reportados son: co-precipitación, descomposición térmica en alta temperatura de un precursor órgano-metálico, micro-emulsión e hidrotérmica. Cada uno de estos métodos presentan sus ventajas y desventajas, como se resume en la tabla[1]:

table

[1] S. P. Gubin,  Magnetic Nanoparticles, Wiley-VCH, 1a Ed., 2009, Cap. 6.