INTECINCONICETUBAFacultad de Ingenieria

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Ingeniería de Materiales | Fisioquímica de Materiales Cerámicos Electrónicos

Síntesis Química de Materiales Magnéticos

Facultad de Ingeniería. Departamento de Química. UBA
Paseo Colón 850. (C1063ACV) Ciudad Autónoma de Buenos Aires.
Teléfono: + 54 11 4343 0891 interno: 116

Áreas Temáticas

Materiales magnéticos y Nanotecnología.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN:
Nanopartículas de óxidos mixtos en base a hierro. Materiales magnéticos blandos (ferritas espinelas) y duras (hexagonales). Materiales compuestos: ferritas y polímeros. Remediación de efluentes (hidrocarburos) por métodos de oxidación avanzada.
Selección de nuevos métodos de preparación, caracterización, estructura, propiedades de transporte, propiedades magnéticas, comportamiento dieléctrico del material en la región de microondas. Aplicación a dispositivos: resonadores, absorbedores, películas.
Ferrofluídos, aplicación en biomedicina.

Integrantes

Dirección:

Dra. Jacobo, Silvia. Profesora Titular.

sjacobo@fi.uba.ar

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Ing. Aphesteguy, Juan C. Jefe de Trabajos Prácticos.

caphestegu@fi.uba.ar

Ing. De La Horra, Enrique. Jefe de Trabajos Prácticos.

edelahorra99@hotmail.com

Ing. Ruiz, María Sol. Ayudante Primera.

mruiz@fi.uba.ar

Ing. Russo, Analía. Ayudante Primera.

analia_russo@yahoo.com.ar

Lic. Herme, Carlos. FIUBA.

lobocorregidor@yahoo.com.ar

Bessone, Matías. Tesista de grado.

Fossati, Ana. Tesista de grado.

Toriggia, Leonardo. Tesista de grado.

Tema de Trabajo

Este grupo se dedica al estudio y preparación de nanopartículas magnéticas para diferentes aplicaciones. Se incluyen cerámicos de estructura espinela, ferritas hexagonales y perovskitas.

Podemos dividir los temas a abordar en cuatro áreas generales:
a) ferritas espinelas y hexagonales para aplicación electrónica
b) nanopartículas magnéticas en matrices poliméricas conductoras
c) Ferrofluídos acuosos y orgánicos para aplicaciones biomédicas y tecnológicas
d) Nanopartículas magnéticas para bioremediación ambiental

a) ferritas espinelas y hexagonales para aplicación electrónica

Los materiales cerámicos, entre ellos las ferritas, poseen diversas aplicaciones en la industria electrónica. Se utilizan ampliamente como dispositivos de memoria, partículas magnéticas en cintas de grabación y núcleos de transformadores, debido a la combinación de baja conductividad eléctrica y alta magnetización, que reducen las pérdidas de energía por corrientes parásitas.
Actualmente estamos trabajando en la preparación y estudio de nuevos materiales ferrita-ferroeléctricos ya sea en bulk como en películas gruesas. Este tema de investigación será desarrollado en el marco de la Tesis Doctoral en Ingeniería de la Ing. María Sol Ruiz (aún no presentada).

Las propiedades de estos materiales se modelizaránen el marco del plan de Tesis de Maestría (para la Lic.Silvina Boggi) bajo la dirección del Dr. Gustavo Fano y del Dr. Adrián Razzitte.

ii) Las ferritas hexagonales tienen múltiples aplicaciones comerciales: registro magnético, imanes permanentes, aplicaciones en dispositivos de microondas, ferrofluidos y otras más. Son materiales magnéticos duros de fórmula general xSrO•yFe2O3•zMeO, donde Me es un metal divalente, que se relacionan estructuralmente con la magnetoplumbita. Se caracterizan además por su gran anisotropía magnetocristalina. Esta propiedad da origen a una dirección de fácil magnetización (la del eje c del prisma), lo que hace a las ferritas aptas para un gran número de aplicaciones tecnológicas. En trabajos anteriores reportamos resultados obtenidos a partir de la preparación de las ferritas de estroncio parcialmente sustituidas con Nd(III) y Co(II). Obtuvimos mejoras en las propiedades magnéticas [27] (Jacobo y col., 2010) y se midió el más alto valor de campo coercitivo para la composición Sr0,70Nd0,30Fe11,70Co0,30O19 , que resultó ser de 4615 Oe (58,00 A/m). Este valor de Hc es 47% más alto que el medido en el material sin sustituir, SrFe12O19 . Estos trabajos son tema de la Tesis Doctoral del Lic. Carlos Herme.

b) Nanopartículas magnéticas en matrices poliméricas conductoras

Hoy en día se conocen más de cien polímeros capaces de conducir la corriente eléctrica, entre los más estudiados se encuentran la polianilina (PANI) y el polipirrol (PPy), poliuretano (PU), poliacetileno.
Desde hace unos años, se comenzaron a evaluar las propiedades de materiales compuestos. Un material compuesto “eléctrico-magnético” original requiere alta conductividad eléctrica, elevada fuerza coercitiva, buenas características de absorción y reflexión en un amplio rango de frecuencia en el que se lo pueda emplear y buena procesabilidad. Por ello son verdaderamente útiles para potenciales aplicaciones como en dispositivos electroquímicos, sensores, absorbedores de microondas, etc.
Este es el tema de Tesis Doctoral del Ing. Juan Aphesteguy. Se explorarán las propiedades de un nuevo polímero en base a 3-amino-1,2,4-triazole (ATA), en el marco del desarrollo de la Tesis Doctoral del Ing. Enrique De la Horra.

c) Ferrofluídos acuosos y orgánicos para aplicaciones biomédicas y tecnológica

La aplicación de materiales magnéticos en biotecnología lleva cerca de cuatro décadas de estudio especialmente en temas relacionados con hipertermia y tejidos biológicos. Sin embargo, todavía no están totalmente delineadas las rutinas de aplicación. Los medios magnéticos se han empleado a través de cerámicos, microcápsulas o suspensiones de nanopartículas. Las nanopartículas magnéticas se desempeñan en estos casos como soporte de materiales de reactividad química selectiva que forman un recubrimiento estable en su superficie .Se obtiene así un material altamente reactivo de relativamente bajo volumen y con gran superficie de reacción. Por otro lado, la utilización de nanopartículas magnéticas es fundamental, ya que al tener momentos magnéticos muy grandes pueden ser transportadas y conducidas por medio de campos magnéticos externos. Específicamente, en el campo de la medicina se ha iniciado una línea de investigación en el tratamiento de afecciones tumorales por métodos basados en partículas recubiertas. El principio de esta técnica consiste en conducir la medicación que se encuentra recubriendo las partículas magnéticas de forma que solo actúe en la zona afectada por el tumor. Esto se consigue localizando un campo magnético en la región tumoral en el momento de la aplicación de la medicación, manteniéndola en la zona afectada hasta que la misma haya completado su ciclo curativo. Entre los óxidos magnéticos existe gran preferencia por la magnetita (Fe3O4) y la maghemita (γ- Fe2O3), fáciles de sintetizar y de comprobada biocompatibilidad. Sin embargo, está poco explorado el tema de sustituir la magnetita con otros iones biocompatibles, a fin de modificar sus propiedades. Actualmente preparamos ferrofluídos biocompatibles diversos. Los estudios preliminares originaron varias publicaciones en nuestro grupo.

d) Nanopartículas magnéticas para bioremediación ambiental

La descontaminación de los suelos y aguas subterráneas requiere, con la tecnología actual, y en ese sentido, están siendo desarrolladas técnicas de oxidación “in situ” mediante diferentes agentes oxidantes. De todas las sustancias utilizadas para la aplicación práctica de esta tecnología, la más prometedora es el peróxido de hidrógeno que, junto a un catalizador de hierro, conforman el reactivo de Fenton. La base de esta metodología es la formación, en medio ácido, de radicales hidroxilo que reaccionan con una gran variedad de compuestos, entre ellos los contaminantes orgánicos a los que degrada obteniéndose como productos finales de la oxidación CO2 y H2O2 fundamentalmente. La descontaminación mediante reactivo de Fenton de aguas residuales o efluentes industriales está bien desarrollada y es de uso habitual. Es importante remarcar que la temperatura no puede superar los 50 ºC ya que se descompone el peróxido de hidrógeno. El estudio de este proceso de oxidación avanzada es adaptable a la composición de cada lote de residuo a degradar, en la actualidad se estén haciendo esfuerzos por encontrar un diseño que cubra las necesidades de diferentes efluentes (intensificación).
Con el objeto de ampliar el campo de aplicación relacionado con esta metodología se comenzaron a utilizar catalizadores en fase sólida particularmente nanopartículas de Fe metálico. Sin embargo, hasta nuestro conocimiento no se han reportado resultados con otros sistemas sólidos. Por tal motivo proponemos la inclusión de magnetita como posible catalizador. Estas nanopartículas se preparan en nuestro laboratorio. Los ensayos están a cargo de la Ing. Analía Russo.