A l’esquerra, estructura cristal·logràfica del (SrFe12O19)2. A la dreta, (a) Imatge TEM i SAED de partícules de SFO sintetitzades a 503 K. (b) imatges TXM preses amb una placa zonal de Fresnel de 25 nm que mostren el contrast d’absorció del mateix grup de partícules d’SFO, a tres angles diferents (-30º, 0º, 30º). Mida de píxel efectiu = 10 nm.
Cerdanyola del Vallès, 8 de gener de 2020. Les ferrites són materials ceràmics que solen estar fets de grans proporcions d’òxid de ferro (Fe2O3) barrejat amb petites proporcions d’altres elements metàl·lics. Aquests materials no condueixen l’electricitat per què són aïllants; i ferromagnètics, això vol dir que poden ser magnetitzats o atrets per un imant fàcilment.
Les ferrites d’estronci (SFO per les seves sigles en anglès, SrFe12O19) en particular tenen una gran anisotropia magnetocristal·lina que els hi aporta una alta coercitivitat, el que significa que són difícils de desmagnetitzar. Des del seu descobriment a mitjans del segle XX, aquesta ferrita hexagonal s’ha convertit en un material cada cop més important tan comercialment com tecnològicament, mostrant una gran varietat d’usos i aplicacions degut al seu baix cost i toxicitat. Les SFO s’han utilitzat com a imants permanents, suports de gravació, en telecomunicacions i com a component en dispositius de microones, d’alta-freqüència i magneto-òptics. A més, ja que es poden polvoritzar i donar-los forma fàcilment, s’estan trobant noves aplicacions per a elles en micro i nanosistemes tals com biomarcadors, biodiagnòstic i biosensors.
Investigadors de l’Instituto de Química Física Rocasolano a Madrid, l’Institut Jzef Stefan a Ljubljana, Eslovènia, la Universidad Autónoma de Madrid, l’Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, el Sincrotró ALBA i l’Instituto de Cerámica y Vidrio a Madrid han sintetitzat plaquetes monocristal·lines d’hexaferrita d’estronci de fins a diversos micròmetres d’ample i desenes de nanòmetres de gruix a través d’un mètode hidrotèrmic. Han caracteritzat les propietats estructurals i magnètiques d’aquestes plaquetes a través d’una combinació de tècniques, amb èmfasi en l’espectroscòpia de Mössbauer, que proporciona informació sobre l’estat d’oxidació i coordinació del ferro, i mesures basades en absorció de raigs X.
Aquest és el primer cop que es reporta l’espectre d’absorció de raigs X de les vores L2, 3 del ferro (Fe) d’aquest material en la seva forma pura. Aquesta tècnica permet estudiar l’estructura electrònica dels àtoms i complexos de metalls de transició.
En conjunt, els resultats semblen indicar que les plaquetes contenen una gran quantitat de “llocs de coordinació tetraèdrics/ menor que octaèdrics” que estan situats principalment a la superfície. S’ha de tenir en compte que, donada la forma de les plaquetes, de dimensions laterals (µm) de diversos ordres de magnitud major al seu gruix (nm), la quantitat de llocs insaturats d’oxigen situats a la superfície deu ser aclaparadora en comparació al nombre d’aquests llocs al mateix material en “cru” (volum). D’altra banda, l’eixamplament observat a les dades de difracció de raigs X (XRD, per les seves sigles en angles) i, fins a cert punt, a les dades de Mössbauer a temperatura ambient, reflectiria doncs les diverses configuracions que sorgeixen de la distribució dels ions de ferro que no poden completar la seva coordinació octaèdrica i que poden mostrar una coordinació tant oxigen-tetraèdrica com oxigen-pentaèdrica.
Entre les diverses tècniques utilitzades en aquest estudi, la microscòpia de transmissió de raigs X de camp complet (TXM) es va portar a terme a la línia de llum MISTRAL, la microscòpia electrònica de fotoemissió (XMCD-PEEM) a la línia de llum CIRCE i el dicroisme circular magnètic de raigs X a la línia de llum BOREAS, totes tres al Sincrotró ALBA.
