Influence of process parameters on the size, morphology, and structure of magnetic nanoparticles obtained by chemical methods

Abstract

En la última década los nanomateriales magnéticos se han utilizado ampliamente en el campo de la química, la física, la ingeniería y la medicina debido a sus propiedades ópticas, magnéticas y de conducción, y como agentes de contraste en resonancia magnética. Se ha evaluado su influencia en el tratamiento de tumores cancerosos y está despertando gran interés en sistemas de reparación ambiental como absorbentes magnéticos que atrapan partículas de metal y algunos contaminantes. En este estudio se analizó la influencia de los parámetros de proceso en la obtención de nanopartículas magnéticas bajo tres métodos de síntesis química. La caracterización morfológica se hizo por microscopía electrónica de barrido (SEM), su composición elemental se estudió mediante espectroscopia de energía dispersiva de rayos x (EDS), y su estructura, mediante difracción de rayos x (XRD). Los resultados evidenciaron una gran influencia del método de obtención, como se reflejó en la variabilidad del tamaño de las nanopartículas. Es de resaltar la obtención de partículas a escala nanométrica, con predominancia de estructuras Fe3O4 (magnetita) y Fe2O3 (maghemita), lo cual supondría propiedades de superparamagnetismo que abrirían el camino a un amplio abanico de aplicaciones futuras con su producción a bajo costo y de fácil acceso.

In the last decade, magnetic nanomaterials have been widely used in the fields of chemistry, physics, engineering, and medicine due to their optical, magnetic, and conductive properties, and as contrast agents in magnetic resonance. Their influence in the treatment of cancerous tumors has been evaluated and has sparked great interest in its use in environmental repair systems such as magnetic absorbers that trap metal particles and some contaminants. Here we analyze the influence of process parameters to obtain magnetic nanoparticles under three chemical synthesis methods. Its morphological characterization was performed by scanning electron microscopy (SEM), its elemental composition by energy dispersive spectroscopy (EDS), and its structure by x-ray diffraction (XRD). Our results showed that the obtention method had a great influence as evidenced by the variability in nanoparticle sizes. It is worth highlighting that we obtained particles at a nanometric scale, especially Fe3O4 (magnetite) and Fe2O3 (maghemite) structures, with potential superparamagnetism properties that could open a wide range of future applications for the production of these materials at low cost and easy access.