Nanoestructuración y magnetismo de planos y partículas de óxidos formando nanotubos y esferas huecas.

Main Author: Saleta, Martín E.
Format: Tesis
Published: 2011-03-22
Series: http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/323/
Subjects:
Online Access: http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/323/1/1Saleta.pdf
building BALSEIRO
institution Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (CNEA)
id BALSEIRO--oai:ricabib.cab.cnea.gov.ar:323
author Saleta, Martín E.
spellingShingle Saleta, Martín E.
NANOTECNOLOGÍA
NANOTUBES
NANOTUBOS
MAGNETISM
MAGNETISMO
VANADIUM OXIDE
OXIDOS DE VANADIO
HOLLOW SPHERES
ESFERAS HUECAS
MANGANITES
Nanoestructuración y magnetismo de planos y partículas de óxidos formando nanotubos y esferas huecas.
La síntesis de nanoestructuras y arreglos ordenados de nanopartículas de óxidos en sistemas más complejos es un desafío actual para la comunidad científica. Existen grandes esfuerzos para obtener materiales y estructuras con al menos una de sus dimensiones en la escala del nanómetro. Estas nanoestructuras pueden ser: nanopartículas (NP’s), nanotubos (NT’s), nanohilos (NH’s), películas delgadas (PD’s) y nanogranos formando estructuras de mayor complejidad. En este trabajo se presentan resultados de la síntesis y caracterización de propiedades físicas de materiales nanoestructurados con diferentes morfologías como: nanotubos y nanopartículas (nanogranos) que forman microesferas huecas. En primer lugar se presentan resultados sobre síntesis y estudios estructurales, morfológicos, vibracionales y magnéticos en NT’s de óxido de vanadio (VOx). Las muestras fueron sintetizadas por un proceso sol-gel seguido de un tratamiento hidrotérmico prolongado. Los NT’s de VO_x están conformados por capas alternadas de óxido de vanadio y de surfactante (n-amina). El surfactante actúa como esqueleto, otorgando dureza y rigidez a la estructura. La capa del óxido está constituída por iones V en estado de oxidación 4+ y 5+ lo cual le otorga a la nanoestructura una viabilidad en aplicaciones tecnológicas muy importantes. Se han utilizado diferentes estrategias de síntesis: utilización de diferentes óxidos precursores de vanadio y utilización de diferentes compuestos orgánicos como surfactante (n-amina – C_nH_2n+1NH_2 con n = 4, 6, 8, 12, 14 y 16 y diáminas). Se ha podido correlacionar la distancia de separación entre capas y los modos vibracionales con el número de átomos de C de la cadena del surfactante. También se ha cuantificado el contenido de iones V”4+, los cuales contribuyen al magnetismo del sistema de diferentes maneras. Además, se han realizado tratamientos de dopaje con iones de metales de transición con el objetivo de estudiar cómo influyen los iones de dopaje en las propiedades magnéticas del sistema. Se encontró que los tratamientos de dopaje con iones Co y Ni reducen significativamente el contenido de V”4+. Por otro lado, también se comprobó la viabilidad de intercalar en la estructura un polímero conductor, como la polianilina. Éste, combinado con el pentóxido de vanadio en estado masivo, ha mostrado un gran rendimiento como cátodo de baterías recargables de Li. En todos los NT’s estudiados, se ha determinado y cuantificado el contenido de iones V”4+; el cual es un parámetro esencial para el desarrollo de futuras aplicaciones tecnológicas de los NT’s. Por último, dentro de este contexto, se caracterizó la estabilidad térmica de los NT’s. Este último estudio muestra una disminución del contenido de V”4+ debido a la pérdida de moléculas de agua remanentes de la síntesis, las cuales se hallaban intercaladas en la estructura. En segundo lugar se presentan resultados de muestras sintetizadas por técnicas de aerosol. Dentro de esta temática se fabricaron por la técnica de spray-pirólisis microesferas huecas cuyas paredes están constituidas por nanogranos de manganita La_2/3Ca_1/3MnO_3. Estas microesferas fueron estudiadas estructural y magnéticamente, obteniendo un comportamiento similar al de NT’s granulares (constituidos, también por nanogranos) del mismo material. Se caracterizó además en forma individual las propiedades de transporte eléctrico de esferas aisladas mediante la realización de curvas corriente-voltaje utilizando las puntas de un nanomanipulador. Las mediciones realizadas son coherentes con un modelo de conducción por barreras túnel, desarrollado por J. Simmons en la década de 1960.
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contents La síntesis de nanoestructuras y arreglos ordenados de nanopartículas de óxidos en sistemas más complejos es un desafío actual para la comunidad científica. Existen grandes esfuerzos para obtener materiales y estructuras con al menos una de sus dimensiones en la escala del nanómetro. Estas nanoestructuras pueden ser: nanopartículas (NP’s), nanotubos (NT’s), nanohilos (NH’s), películas delgadas (PD’s) y nanogranos formando estructuras de mayor complejidad. En este trabajo se presentan resultados de la síntesis y caracterización de propiedades físicas de materiales nanoestructurados con diferentes morfologías como: nanotubos y nanopartículas (nanogranos) que forman microesferas huecas. En primer lugar se presentan resultados sobre síntesis y estudios estructurales, morfológicos, vibracionales y magnéticos en NT’s de óxido de vanadio (VOx). Las muestras fueron sintetizadas por un proceso sol-gel seguido de un tratamiento hidrotérmico prolongado. Los NT’s de VO_x están conformados por capas alternadas de óxido de vanadio y de surfactante (n-amina). El surfactante actúa como esqueleto, otorgando dureza y rigidez a la estructura. La capa del óxido está constituída por iones V en estado de oxidación 4+ y 5+ lo cual le otorga a la nanoestructura una viabilidad en aplicaciones tecnológicas muy importantes. Se han utilizado diferentes estrategias de síntesis: utilización de diferentes óxidos precursores de vanadio y utilización de diferentes compuestos orgánicos como surfactante (n-amina – C_nH_2n+1NH_2 con n = 4, 6, 8, 12, 14 y 16 y diáminas). Se ha podido correlacionar la distancia de separación entre capas y los modos vibracionales con el número de átomos de C de la cadena del surfactante. También se ha cuantificado el contenido de iones V”4+, los cuales contribuyen al magnetismo del sistema de diferentes maneras. Además, se han realizado tratamientos de dopaje con iones de metales de transición con el objetivo de estudiar cómo influyen los iones de dopaje en las propiedades magnéticas del sistema. Se encontró que los tratamientos de dopaje con iones Co y Ni reducen significativamente el contenido de V”4+. Por otro lado, también se comprobó la viabilidad de intercalar en la estructura un polímero conductor, como la polianilina. Éste, combinado con el pentóxido de vanadio en estado masivo, ha mostrado un gran rendimiento como cátodo de baterías recargables de Li. En todos los NT’s estudiados, se ha determinado y cuantificado el contenido de iones V”4+; el cual es un parámetro esencial para el desarrollo de futuras aplicaciones tecnológicas de los NT’s. Por último, dentro de este contexto, se caracterizó la estabilidad térmica de los NT’s. Este último estudio muestra una disminución del contenido de V”4+ debido a la pérdida de moléculas de agua remanentes de la síntesis, las cuales se hallaban intercaladas en la estructura. En segundo lugar se presentan resultados de muestras sintetizadas por técnicas de aerosol. Dentro de esta temática se fabricaron por la técnica de spray-pirólisis microesferas huecas cuyas paredes están constituidas por nanogranos de manganita La_2/3Ca_1/3MnO_3. Estas microesferas fueron estudiadas estructural y magnéticamente, obteniendo un comportamiento similar al de NT’s granulares (constituidos, también por nanogranos) del mismo material. Se caracterizó además en forma individual las propiedades de transporte eléctrico de esferas aisladas mediante la realización de curvas corriente-voltaje utilizando las puntas de un nanomanipulador. Las mediciones realizadas son coherentes con un modelo de conducción por barreras túnel, desarrollado por J. Simmons en la década de 1960.
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