Correlación entre el tamaño de las partículas/estructura del dominio y las propiedades magnéticas de nanopartículas de Fe3O4 altamente cristalinas

Las nanopartículas (NPs) de magnetita Fe3O4 de dominio único y altamente cristalinas son importantes, no solo para la comprensión fundamental del comportamiento magnético, sino también por su considerable potencial de aplicaciones en biomedicina e industria. Las NPs de Fe3O4 con tamaños de 10-300 nm fueron investigadas sistemáticamente para revelar la relación fundamental entre la estructura del dominio cristalino y las propiedades magnéticas. Las NPs de Fe3O4 examinadas se prepararon bajo condiciones de crecimiento cristalino bien controladas utilizando un método de precipitación líquida a gran escala. El tamaño del cristalito de las NPs similares a cubos estimado a partir del patrón de difracción de rayos X aumentó linealmente a medida que el tamaño de la partícula (estimado mediante microscopía electrónica de transmisión) aumentó de 10 a 64.7 nm, lo que indica que las NPs tienen una estructura de dominio único. Esto se confirmó aún más por los franjas de red uniforme. El tamaño crítico de aproximadamente 76 nm se obtuvo correlacionando el tamaño de la partícula con el tamaño del cristalito y la coercitividad magnética; esto se reportó por primera vez en este estudio. La coercitividad de las NPs similares a cubos aumentó a un máximo de 190 Oe en el tamaño crítico, lo que sugiere interacciones de intercambio fuertes durante la alineación de espines. En comparación con las NPs similares a cubos, las NPs similares a esferas tienen valores de coercitividad magnética y de remanencia más bajos, lo que es causado por las diferentes orientaciones de su estructura policristalina.