A la izquierda, estructura cristalográfica del (SrFe12O19)2. A la derecha, (a) Imagen TEM y SAED de partículas de SFO sintetizadas a 503 K. (b) imágenes TXM tomadas con una placa zonal Fresnel de 25 nm que muestran el contraste de absorción del mismo grupo de partículas de SFO, a tres ángulos distintos (-30º, 0º, 30º). Tamaño de pixel efectivo = 10 nm.
Cerdanyola del Vallès, 8 de enero de 2020. Las ferritas son materiales cerámicos que suelen estar hechos de grandes proporciones de óxido de hierro (Fe2O3) mezclado con pequeñas proporciones de otros elementos metálicos. Estos materiales no conducen la electricidad porque son aislantes; y ferromagnéticos, esto quiere decir que pueden ser magnetizados o atraídos por un imán fácilmente.
Las ferritas de estroncio (SFO por sus siglas en inglés, SrFe12O19) en particular tienen una gran anisotropía magnetocristalina que les aporta una alta coercitividad, lo cual significa que son difíciles de desmagnetizar. Desde su descubrimiento a mediados del siglo XX, esta ferrita hexagonal se ha convertido en un material cada vez más importante tanto comercial como tecnológicamente, mostrando una gran variedad de usos y aplicaciones debido a su bajo coste y toxicidad. Las SFO se han utilizado como imanes permanentes, soportes de grabación, en telecomunicaciones y como componente en dispositivos de microondas, de alta-frecuencia y magnético-ópticos. Además, debido a que se pueden pulverizar y darles forma fácilmente, se están encontrando nuevas aplicaciones para ellas en micro y nanosistemas tales como biomarcadores, biodiagnóstico y biosensores.
Investigadores del Instituto de Química Física Rocasolano en Madrid, el Institut Jzef Stefan en Liubliana, Eslovenia, la Universidad Autónoma de Madrid, el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, el Sincrotrón ALBA y el Instituto de Cerámica y Vidrio en Madrid han sintetizado plaquetas monocristalinas de hexaferrita de estroncio de hasta varios micrómetros de ancho y decenas de nanómetros de grosor a través de un método hidrotérmico. Han caracterizado las propiedades estructurales y magnéticas de estas plaquetas a través de una combinación de técnicas, con énfasis en la espectroscopia de Mössbauer, que proporciona información sobre el estado de oxidación y coordinación del hierro, y medidas basadas en absorción de rayos X.
Esta es la primera vez que se reporta el espectro de absorción de rayos X de los bordes L2, 3 del hierro (Fe) de este material en su forma pura. Esta técnica permite estudiar la estructura electrónica de los átomos y complejos de metales de transición.
En conjunto, los resultados parecen indicar que las plaquetas contienen una gran cantidad de “sitios de coordinación tetraédricos/menor que octaédricos” que están situados principalmente en la superficie. Se debe tener en cuenta que, dada la forma de las plaquetas, de dimensiones laterales (µm) de varios ordenes de magnitud mayor a su grosor (nm), la cantidad de sitios insaturados de oxígeno situados en la superficie debe ser abrumadora en comparación al número de estos sitios en el mismo material en “crudo” (volumen). Por otra parte, el ensanchamiento observado en los datos de difracción de rayos X (XRD, por sus siglas en inglés) y, hasta cierto punto, en los datos de Mössbauer a temperatura ambiente, reflejarían entonces las diversas configuraciones que surgen de la distribución de los iones de hierro que no pueden completar su coordinación octaédrica y que pueden mostrar una coordinación tanto oxígeno-tetraédrica como oxígeno-pentaedrica.
Entre las diversas técnicas utilizadas en este estudio, la microscopía de transmisión de rayos X de campo completo (TXM) se llevó a cabo en la línea de luz MISTRAL, la microscopía electrónica de fotoemisión (XMCD-PEEM) en la línea de luz CIRCE y el dicroísmo circular magnético de rayos X en la línea de luz BOREAS, las tres en el Sincrotrón ALBA.
