Reportes en la literatura indican que los fenómenos asociados a metales y sus aleaciones en las dimensiones nano-métricas son novedosos debido a que tienen un comportamiento diferente a los de su estado volumétrico. Por ejemplo, se ha demostrado que nanopartículas a base de Fe tienen enormes aplicaciones tecnológicas, destacando aquellas en los campos de la electrónica, la biología y la catálisis. Estas partículas exhiben fenómenos abordados por la espintrónica, tales como los de super-paramagnetismo, magneto-resistencia y coercitividad magnética gigante. No obstante estas aplicaciones potenciales, en la literatura existen pocos reportes en los que se realice un análisis cristalográfico profundo a nivel de nanopartícula de materiales magnéticos. El comportamiento magnético anisotrópico es dependiente de la estructura cristalina y de la dirección cristalina sobre la que se aplica el campo magnético externo, de ahí la importancia del conocimiento de la estructura cristalina. A nivel nanométrico, tecnológicamente se sabe que funcionan ciertos arreglos de nanopartículas para determinadas funciones, sin embargo en varios casos las causas de dichos comportamientos son poco claras. Es en este sentido que el propósito de este proyecto se dirige al estudio de nanopartículas mono-metálicas y bi-metálicas a base de Fe y de otros elementos de transición como Cu, Au y Pt, así como sus respectivos óxidos, sintetizadas por métodos físicos ("sputtering"). El análisis cristalográfico se realizará utilizando técnicas que proporcionan información cristalina, tales como la Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM), en sus diferentes modalidades (HRTEM, STEM, Nano-difracción, HAADF, EELS, y Filtrado de Imágenes por Pérdida de Energía de Electrones) y Difracción de Rayos X (XRD). Adicionalmente se realizarán pruebas de susceptibilidad magnética, magnetización y Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) utilizando en especial el modo de operación de Fuerza Magnética (MFM).

El proyecto generará conocimiento sobre la cristalografía, tamaño y forma de nanomateriales de óxidos de Fe y de los sistemas bimetálicos Fe-Cu, Fe-Pt y Fe-Au, bajo distintas condiciones de síntesis, utilizando para ello métodos físicos como decapado iónico (“sputtering”), De ser apoyado este proyecto se plantea construir un equipo para la síntesis de nanomateriales y películas delgadas por la técnica de ablación láser, de lo cual el equipo de trabajo ya tiene experiencia. Adicionalmente para la síntesis de los nanomateriales bajo estudio se utilizarán métodos químicos como el de reducción química por vía coloidal. La información obtenida por estos métodos de síntesis, en cuanto a las fases cristalinas, tamaño de partícula y formas de las nanopartículas, será correlacionada con las propiedades magnéticas de dichos sistemas bajo distintas condiciones de síntesis. Para lograr lo anteriormente expuesto, se plantea utilizar técnicas como la Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución (HRTEM), Microscopía Electrónica de Barrido (STEM), la Nano-difracción, el Contraste-Z (HAADF), la Espectroscopia por Dispersión de Energía de Rayos X (EDS), la Espectroscopia por Pérdida de Energía de Electrones (EELS) y filtro de imágenes de pérdida de energía de electrones, para obtener información de morfologías, composición, orientación, fases cristalinas, defectos cristalinos y distribución de elementos de las nanopartículas de los sistemas bimetálicos de elementos de transición mencionados. Adicionalmente se realizará la caracterización por Difracción de Rayos X (XRD) y por Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) utilizando los modos de fase y microscopía de fuerza magnética (MFM). Para completar el estudio se harán mediciones susceptibilidad magnética. Con ello se pretende correlacionar características estructurales, de fase y de forma con sus propiedades magnéticas, lo cual abre la posibilidad de aplicaciones potenciales en la electrónica. Sin lugar a duda que una parte importante del proyecto es la de formación de recursos humanos a nivel licenciatura, maestría y doctorado. Dado la carencia en el país e incluso a nivel internacional, de personal preparado en la parte de manejo e interpretación de imágenes obtenidas por técnicas de microscopía electrónica, se plantea formar profesionistas de alto nivel en esta disciplina, cuya formación va a ser complementada con la parte de síntesis, pruebas magnéticas, y caracterización por AFM y XRD de los sistemas nanoestructurados bajo estudio. Se publicarán artículos en revistas de circulación internacional de alto prestigio y se difundirá el trabajo de investigación en congresos nacionales e internacionales.