Nanoestructuras híbridas basadas en clústeres de nanopartículas de óxidos magnéticos y carboximetil celulosa
En el presente trabajo de investigación se reporta el desarrollo de materiales híbridos nanoestructurados basados en nanoclústeres de nanopartículas de ferritas espinela MFe2O4 (M=Fe, Co y Mn) estabilizados en una matriz polimérica de carboximetil celulosa (CMC). La preparación de estos material...
| Autor principal: | |
|---|---|
| Formato: | Tesis |
| Lenguaje: | Spanish / Castilian |
| Publicado: |
2016
|
| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://eprints.uanl.mx/15701/1/1080238118.pdf |
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| author | Estrada de la Vega, Alejandro |
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| description | En el presente trabajo de investigación se reporta el desarrollo de materiales
híbridos nanoestructurados basados en nanoclústeres de nanopartículas de
ferritas espinela MFe2O4 (M=Fe, Co y Mn) estabilizados en una matriz
polimérica de carboximetil celulosa (CMC). La preparación de estos
materiales se logro en tres etapas, caracterizadas por: (1) la síntesis de las
nanopartículas de ferritas espinela, vía descomposición térmica, y su
dispersión en medio orgánico; (2) preparación de los nanoclústeres de estas
nanopartículas a partir de emulsiones tipo aceite-en-agua, en la que se uso
el bromuro de cetiltrimetil-amonio (CTAB) como tensoactivo; y (3)
estabilización de los nanoclústeres en CMC, vía la adición de disoluciones
acuosas de este polímero en dispersiones acuosas de los clústeres.
De la caracterización realizada por TEM, utilizando técnicas como campo
claro, difracción de electrones y campo oscuro anular de ángulo amplio con
haz de barrido, se confirmó que las nanopartículas sintetizadas presentan
una estructura cristalina acorde a la reportada para la magnetita, ferrita de
cobalto y ferrita de manganeso. Estas nanopartículas presentan una
morfología cuasi-esférica y tamaño promedio de entre 4 y 5 nm; siendo este
último dependiente de la concentración del ácido oléico y oleilamina así
como de las sales orgánicas usadas en su síntesis. Asimismo, la morfología
de los clústeres es dependiente de la concentración del CTAB, ya que se
encontró que a concentraciones cercanas a la concentración crítica micelar
del surfactante CTAB (1 mM) es posible la obtención de clústeres de
nanopartículas cuasi-esféricos en los que existe un arreglo compacto de
nanopartículas de las ferritas. Más aún, la cantidad de nanoclústeres
agregados y la densidad de su arreglo en la matriz de CMC cambió en
función de la relación CTAB:CMC; siendo mayor la cantidad de
nanoclústeres ensamblados en la matriz de CMC al incrementarse su contenido en peso de la CMC. De acuerdo con los resultados obtenidos por
FTIR, este fenomeno está relacionado a las interacciones entre la cabeza
polar del CTAB y los carboximetilos de la CMC.
Además, se encontró que las características magnéticas de los
nanoclusteres obtenidos son dependientes de efectos asociadas a
interacciones núcleo-superficie en las nanopartículas, pero sobre todo a
interacciones entre partículas agrupadas en los nanoclústeres. De acuerdo a
las medidas magnéticas realizadas, a medida que el nanoclúster aumenta en
tamaño y en densidad de nanopartículas agrupadas en él, la temperatura de
bloqueo de la muestra lo hace; además de que el proceso asociado a dicho
desbloqueo es dependiente del “vecindario” magnético en el cual las
nanopartículas se relajan. Estos vecindarios se relacionan a nanopartículas
no agrupadas en nanoclústeres y aquellos asociados a las nanopartículas
que componen los nanoclústeres.
En consideración de lo anterior se puede concluir que mediante el uso de
nanoclústeres de nanopartículas de ferritas espinela MFe2O4 (M=Fe, Co y
Mn) y del polisacárido CMC como matriz polimérica es posible la
preparación de materiales híbridos nanoestructurados con aplicaciones
potenciales en la medicina terapéutica y de diagnóstico. Más aún, los
resultados obtenidos de este proyecto de investigación indican que, a
diferencia de otros procesos reportados en la literatura, mediante el proceso
aquí planteado es posible disminuir sustancialmente la concentración de
agentes surfactantes que promueven el ensamblaje de los clústeres
magnéticos. |
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| spelling | eprints-157012020-03-04T14:25:50Z http://eprints.uanl.mx/15701/ Nanoestructuras híbridas basadas en clústeres de nanopartículas de óxidos magnéticos y carboximetil celulosa Estrada de la Vega, Alejandro TA Ingeniería General y Civil En el presente trabajo de investigación se reporta el desarrollo de materiales híbridos nanoestructurados basados en nanoclústeres de nanopartículas de ferritas espinela MFe2O4 (M=Fe, Co y Mn) estabilizados en una matriz polimérica de carboximetil celulosa (CMC). La preparación de estos materiales se logro en tres etapas, caracterizadas por: (1) la síntesis de las nanopartículas de ferritas espinela, vía descomposición térmica, y su dispersión en medio orgánico; (2) preparación de los nanoclústeres de estas nanopartículas a partir de emulsiones tipo aceite-en-agua, en la que se uso el bromuro de cetiltrimetil-amonio (CTAB) como tensoactivo; y (3) estabilización de los nanoclústeres en CMC, vía la adición de disoluciones acuosas de este polímero en dispersiones acuosas de los clústeres. De la caracterización realizada por TEM, utilizando técnicas como campo claro, difracción de electrones y campo oscuro anular de ángulo amplio con haz de barrido, se confirmó que las nanopartículas sintetizadas presentan una estructura cristalina acorde a la reportada para la magnetita, ferrita de cobalto y ferrita de manganeso. Estas nanopartículas presentan una morfología cuasi-esférica y tamaño promedio de entre 4 y 5 nm; siendo este último dependiente de la concentración del ácido oléico y oleilamina así como de las sales orgánicas usadas en su síntesis. Asimismo, la morfología de los clústeres es dependiente de la concentración del CTAB, ya que se encontró que a concentraciones cercanas a la concentración crítica micelar del surfactante CTAB (1 mM) es posible la obtención de clústeres de nanopartículas cuasi-esféricos en los que existe un arreglo compacto de nanopartículas de las ferritas. Más aún, la cantidad de nanoclústeres agregados y la densidad de su arreglo en la matriz de CMC cambió en función de la relación CTAB:CMC; siendo mayor la cantidad de nanoclústeres ensamblados en la matriz de CMC al incrementarse su contenido en peso de la CMC. De acuerdo con los resultados obtenidos por FTIR, este fenomeno está relacionado a las interacciones entre la cabeza polar del CTAB y los carboximetilos de la CMC. Además, se encontró que las características magnéticas de los nanoclusteres obtenidos son dependientes de efectos asociadas a interacciones núcleo-superficie en las nanopartículas, pero sobre todo a interacciones entre partículas agrupadas en los nanoclústeres. De acuerdo a las medidas magnéticas realizadas, a medida que el nanoclúster aumenta en tamaño y en densidad de nanopartículas agrupadas en él, la temperatura de bloqueo de la muestra lo hace; además de que el proceso asociado a dicho desbloqueo es dependiente del “vecindario” magnético en el cual las nanopartículas se relajan. Estos vecindarios se relacionan a nanopartículas no agrupadas en nanoclústeres y aquellos asociados a las nanopartículas que componen los nanoclústeres. En consideración de lo anterior se puede concluir que mediante el uso de nanoclústeres de nanopartículas de ferritas espinela MFe2O4 (M=Fe, Co y Mn) y del polisacárido CMC como matriz polimérica es posible la preparación de materiales híbridos nanoestructurados con aplicaciones potenciales en la medicina terapéutica y de diagnóstico. Más aún, los resultados obtenidos de este proyecto de investigación indican que, a diferencia de otros procesos reportados en la literatura, mediante el proceso aquí planteado es posible disminuir sustancialmente la concentración de agentes surfactantes que promueven el ensamblaje de los clústeres magnéticos. 2016 Tesis NonPeerReviewed text es cc_by_nc_nd http://eprints.uanl.mx/15701/1/1080238118.pdf http://eprints.uanl.mx/15701/1.haspreviewThumbnailVersion/1080238118.pdf Estrada de la Vega, Alejandro (2016) Nanoestructuras híbridas basadas en clústeres de nanopartículas de óxidos magnéticos y carboximetil celulosa. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León. |
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