Desarrollo de compósitos quitosán/MFe₂O₄ y descripción de su viscoelasticidad magnética - MARCO ANTONIO GARZA NAVARRO (2009)
En el presente trabajo de investigación se reporta el desarrollo de compósitos de nanopartículas de ferritas MFe2O4 (M = Co, Mn y Mg) en una matriz de quitosán, obtenidos mediante la co-precipitación in situ de cationes metálicos Fe3+, Co2+, Mn2+ y Mg2+, proceso que fue logrado a partir de películas poliméricas de quelatos de estos iones en quitosán. Realizando el estudio de dichos compósitos, desde su preparación, hasta su caracterización por técnicas tales como difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (METAR), espectroscopía de infrarrojo (IR) y magnetometría, se demostró que es posible la síntesis de nanopartículas de ferritas espinela, a partir de la metodología propuesta en esta tesis. A partir de los resultados obtenidos de DRX y METAR se observó que las nanopartículas MFe2O4 sintetizadas muestran una morfología cuasi-esférica con tamaños de entre 2 y 5 nm. Así mismo, a partir de los resultados obtenidos por IR, se concluyó que gracias a la adhesión de las cadenas de la matriz de quitosán a la superficie de estas partículas, la distribución de sus tamaños, observada en imágenes de METAR y la calculada a partir de los datos de magnetometría, es estrecha e independiente de la concentración de nanoestructuras en el compósito. Bajo este contexto, el análisis realizado a los patrones de DRX obtenidos mostró que, debido al reducido tamaño de las partículas sintetizadas, un considerable número de cationes presentan una coordinación incompleta en su superficie, e inducen una presión negativa sobre la estructura cristalina de las partículas, lo cual se traduce en un aumento en la magnitud de su parámetro de red. El efecto de los cationes superficiales también fue observado a través de los estudios de magnetometría, en los cuales se elucidó que el acoplamiento de su momento magnético con el núcleo ferrimagnético de las partículas crea frustración magnética sobre la respuesta neta del sistema. Además de este efecto, se observó que dicha frustración es también inducida por interacciones dipolares entre los momentos magnéticos de las partículas.