Grup de Nanomaterials Magnètics (Física Fonamental) 1. Membres: Batlle-Labarta (coordinadors), Iglesias, García del Muro i Fraile-Rodríguez (permanents),
Moya, Conde (becaris) + estudiants de Màster
2. Temàtiques (d’interès per l’IN2UB)
a) Nanopartícules magnètiques amb aplicacions biomèdiques:
1. Objectiu: Correlació entre la nanoestructura i les propietats físiques (magnètiques, electròniques...)
2. Aplicacions: Agents de contrast MRI, vehiculació de fàrmacs,…
3. Material: Òxids de Fe per rutes químiques (magnetita, maghemita, ferrita de cobalt)
b) Nanopartícules i nanoestructures multifuncionals:
1. Objectiu: Combinar les funcionalitats de diverses propietats físiques (e.g., magnètiques i òptiques)
2. Aplicacions: Plaques solars, nano-antenes, SERS,...
3. Materials:
3.1. Síntesi per rutes químiques de nanopartícules (NP) d'estructura nucli/corona;
3.2. Fabricació litografies físiques (nano-impressió,...) de nanoelements de diverses capes
Exemples:
- NP tipus ferromagnet/metall noble per a combinar la resposta magnètica del ferromagnet
(Fe, Ni,...) i l'òptica del metall noble (Au)
- Nanoelements metàl·lics en forma de nanocavitat (nanotaces,...) o que presentin
discontinuïtat geomètrica (nanocons,..) per tal d'incrementar la resposta òptica.
Magnetita Fe3O4
5 n m5 n m 100 nm 5 nm
Fe3O4@SiO2 Recubriments individuals
MRI cervell Biodistribució Toxicitat i internalització
Fe3O4@DMSA
Nanotaces d’Au Nanotaces d’Au amb
nanocons d’Al
Augment de la resposta òptica!!
Local characterization probes
• Correlation magnetism & topography
• Magnetization reversal dynamics
Nanoscale 7, 8110 (2015)
Analysis of individual nanoparticles and nanoelements
1. Scanning probe microscopies: magnetic force microscopy
• detailed structural characteristics • distribution of defects, vacancies • composition • surface modifications
Nanoletters 12, 2499 (2012)
2. Real-space, sub-nm characterization: high-res. transmis. electron microscopy
Local characterization probes
magnetic order
X-Ray Absorption Spectroscopy X-Ray Circular and Linear Dichroisms
• element- and site-specific • chemical sensitivity (composition, bonds) • surface/interface sensitivity • depth selective (surface vs bulk) • magnetic contrast • separation of spin and orbital moment • coupling mechanisms (magnetic, electric, strain..) • compatible with external stimuli (H, E, T, p..)
+ PhotoEmission Electron Microscopy
• spatial resolution
Analysis of individual nanoparticles and nanoelements 3. synchrotron-based X-ray microscopy and spectroscopy tools
compositional maps
+
Theoretical modeling of nanomagnets
6
Methods: Monte carlo simulations. Micromagnetism Analytical calculations.
Systems of interest: Magnetic Nanoparticles: mainly Fe
oxides. Core/shell , hollow NPs. Nanoparticle assemblies with dipolar
interactions. Layered structures and thin films.
Applications: Hysteresis modeling. Technological: Magnetic recording, Exchange bias. Biomedical: Hyperthermia for cancer, MRI.
Atomistic Models
Individual NP
Macrospin Models
NP assembly
Fe3O4
Au
Au
Fe3O4