Structural and magnetic study of zinc-doped magnetite nanoparticles and ferrofluids for hyperthermia applications

Autor: J. C. Aphesteguy, I. J. Bruvera, Silvia E. Jacobo, F. H. Sánchez, P. Mendoza Zélis, G. A. Pasquevich, Cecilia Laborde, S. J. Stewart, M. B. Fernández van Raap, B N Pianciola
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2013
Předmět:
DOI: 10.1088/0022-3727/46/12/125006
Popis: Cubic-like shaped ZnxFe3−xO4 particles with crystallite mean sizes D between 15 and 117 nm were obtained by co-precipitation. Particle size effects and preferential occupation of spinel tetrahedral site by Zn2+ ions led to noticeable changes of physical properties. D ≥ 30 nm particles displayed nearly bulk properties, which were dominated by Zn concentration. For D ≤ 30 nm, dominant magnetic relaxation effects were observed by Mössbauer spectroscopy, with the mean blocking size DB ~ 13 to 15 nm. Saturation magnetization increased with x up to x ~ 0.1–0.3 and decreased for larger x. Power absorbed by water and chitosan-based ferrofluids from a 260 kHz radio frequency field was measured as a function of x, field amplitude H0 and ferrofluid concentration. For H0 = 41 kA m−1 the maximum specific absorption rate was 367 W g−1 for D = 16 nm and x = 0.1. Absorption results are interpreted within the framework of the linear response theory for H0 ≤ 41 kA m−1. A departure towards a saturation regime was observed for higher fields. Simulations based on a two-level description of nanoparticle magnetic moment relaxation qualitatively agree with these observations. The frequency factor of the susceptibility dissipative component, derived from experimental results, showed a sharp maximum at D ~ 16 nm. This behaviour was satisfactorily described by simulations based on moment relaxation processes, which furthermore indicated a crossover from Néel to Brown mechanisms at D ~ 18 nm. Hints for further improvement of magnetite particles as nanocalefactors for magnetic hyperthermia are discussed. Fil: Mendoza Zélis, Pedro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina Fil: Pasquevich, Gustavo Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina Fil: Stewart, Silvana Jacqueline. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina Fil: Fernandez Van Raap, Marcela Beatriz. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina Fil: Aphesteguy, Juan Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Química; Argentina Fil: Bruvera, Ignacio Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina Fil: Laborde, C.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina Fil: Pianciola, Betiana Noelia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - la Plata. Instituto de Física la Plata. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física la Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina Fil: Jacobo, Silvia Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Química; Argentina Fil: Sánchez, Francisco Homero. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina
Databáze: OpenAIRE
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