Sintesi di nano-architetture magnetiche

Sintesi di nano-architetture magnetiche

Davide Peddis (associato ISM)  -

Laboratorio Materiali Magnetici Nanostrutturati (nM2-Lab)

 
Il laboratorio di nano-architetture magnetiche (NMAL) ha competenza nella progettazione e nella sintesi chimica di nano-eterostrutture magnetiche, costituite da nanoparticelle magnetiche con morfologia controllata e strutture bi-magnetiche core-shell e multi-shell di ossidi complessi (es. MeFe2O4, Me= Co2+, Fe2+, NI2+ Zn2+ etc; NiO, LaCaMnO4; BaFeO3) opportunamente funzionalizzate (es. Silice amorfa anche meso-strutturata, zirconia, molecole organiche). Queste nano-eterostrutture sono anche impiegate come elementi costitutivi di superstrutture magnetiche 2D e 3D, aprendo la possibilità alla fabbricazione di una nuova generazione di materiali multifunzionali con proprietà fisiche (es. elettroniche, magnetiche e di trasporto) nuove e controllabili.
Il laboratorio è dotato di 2 linee Schlenk (linee di azoto/vuoto per il funzionamento in atmosfera controllata) dotato di tutte le attrezzature tipiche di un laboratorio di sintesi chimica all'avanguardia.
 

SPECIFICHE TECNICHE

  • Piastre agitanti/riscaldanti anche con sistema di regolazione PID (Tmax 350°C.)
  • Linee con vuoto di rotativa (P = 2x10-3 mmHg)

TECNICHE DISPONIBILI

  • Sintesi chimica

 

CAMPIONI

  • Polveri in quantità dell'ordine dei 10-1000 di mg.

 

UTILIZZATO PER

  • Applicazioni Biomediche (MRI, Ipertermia Magnetica)

  • Energia (Applicazioni termoelettriche, Magneti Permanenti)

  • Patrimonio Culturale

  • Catalisi

  • Sorbenti

 

ESEMPI APPLICATIVI

Nanoparticelle magnetiche e nano-architetture magnetiche complesse

MNAL progetta e sintetizza nanoparticelle magnetiche di alta qualità con dimensioni e morfologia controllate al fine di ottimizzare le proprietà magnetiche (es.  anisotropia magnetica e magnetizzazione di saturazione). Nella figura sono riportati esempi di nanoparticelle di ossido di ferro con struttura a spinello, anche a stechiometria complessa, con forma cubica, a stella e morfologia cava. Sistemi bi-magnetici e multi-magnetici sono sintetizzati al fine di sfruttare l'effetto dell'interfaccia per ottimizzare le proprietà magnetiche (es. Ferro,Ferri/Antiferro), o per progettare nuovi materiali multifunzionalies. Ferro,Ferri)/Ferroeletrico,Multiferroico). Le nanoparticelle sono anche impiegate come elementi costitutivi per progettare superstrutture magnetiche come riportato nell'ultimo pannello in figura che mostra superstrutture di nanoparticelle di NiFe2O4 assemblate con l'ausilio di un campo magnetico esterno.

Si veda:

  • F. Sayed, [..] and D. Peddis*, Journal of Physical Chemistry C 112F, 7516-7524, (2018)
  • G. Muscas, [..] and D. Peddis*, Nanoscale 8, 2081 (2016)
  • G. Muscas, N. [..…] and D. Peddis*, Nanoscale 7, 13576 (2015)
 
 
 

Nanoarchitetture magnetiche ibride

Nanocompositi magnetici costituiti da particelle magnetiche disperse in una matrice di silice mesoporosa sono oggetti multifunzionali uitli per applicazioni in diverse aree  tecnologiche di interesse (es. la  sviluppo di nuovi agenti di contrasto, l'ipertermia magnetica, la catalisi, beni culturali). Un altro esempio di nano-architettura ibrida è rappresentato da nanoparticelle magnetiche ricoperte con un rivestimento molecolare organico che può essere impiegato per modulare le proprietà magnetiche nelle nanoparticelle. Funzionalizzando per esempio nanoparticelle di CoFe2O4 (ca. 5 nm) con dietilenglicole (DEG) si osserva un aumento della magnetizzazione di saturazione e una diminuzione dell'anisotropia magnetica.
Foto: Immagine TEM di nanoparticelle di ossido di ferro con struttura a spinello disperse in una matrice mesoporosa di silice.

Si veda:

  • M. Vasilakaki, [..] D. Peddis and KN Trohidou, Nanotechnology 31, 025707 (2020)
  • N. Ntallis, [..], D. Peddis and K. Trohidou, Nanoscale 10, 21244 (2018)
  • N. Z. Knezevic, [..…] and D. Peddis , MRS Advanced 1, 1 (2017)
 
 
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