Estudio del mecanismo de magnetización en nanoelipsoides de Fe

Estudio del
mecanismo

de magnetización
en nanoelipsoides de Fe
con microestructuras
diseñadas, bioinspiradas
en la bacteria
magnetotáctica
CARLOS LUNA CRIADO*,
RAQUEL MENDOZA RESÉNDEZ**

El presente artículo está basado en la investigación
“Nanoelipsoides de Fe y FeCo con microestructuras diseñadas
bioinspiradas en la bacteria magnetotáctica: síntesis y estudios
magnéticos”,galardonada con el Premio de Investigación UANL
2013, en la categoría de Ciencias Exactas, otorgado en sesión
solemne del Consejo Universitario, en septiembre de 2013.

CIENCIA UANL / AÑO 16, No. 64, OCTUBRE-DICIEMBRE 2013

Para entender las propiedades de
un material magnético es necesario esclarecer qué fuentes de
anisotropía predominan. Éstas
establecen la orientación preferencial de lamagnetización en ausencia de campos magnéticos y,
junto a otros factores, determinan la estructura de dominios del material y el proceso de inversión de la magnetización. Por ello, uno
de los retos principales de la física del magnetismo es
entender los principios subyacentes en las diferentes
formas de anisotropía.
En este aspecto, las nanoestructuras y películas
delgadas son de especialinterés, debido a que en estos sistemas aparecen nuevas fuentes de anisotropía
como consecuencia de su baja dimensionalidad. Por
ejemplo, en las nanoestructuras unidimensionales 1D
(nanoalambres, nanotubos, nanoelipsoides y
*Universidad Autónoma de Nuevo León, FCFM. Contacto:
carlos.lunacd@uanl.edu.mx
** Universidad Autónoma de Nuevo León, FIME
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ESTUDIO DEL MECANISMO DE MAGNETIZACIÓNEN NANOELIPSOIDES DE FE

nanocintas), la forma anisotrópica del material suele
ser la fuente de anisotropía magnética predominante, en detrimento de las anisotropías magnetocristalina
y magnetoelástica, las cuales suelen gobernar las propiedades magnéticas de los materiales en bulto. Estas nanoestructuras han sido objeto de estudio desde
hace más de seis décadas, y se han propuesto variosmodelos teóricos para los mecanismos de inversión
de la magnetización que tendrían lugar en ellas.1-6
No obstante, cabe mencionar que considerando los
modos de inversión de la magnetización matemáticamente posibles, según el problema de la nucleación
de Brown,3-6 los valores del campo coercitivo (HC)
esperados para partículas monodominio con anisotropía de forma son mayores que los observadosexperimentalmente.5 Esto es, probablemente, debido a
que las ecuaciones lineales de Brown solamente se
han podido resolver analíticamente, imponiendo
fuertes restricciones que se alejan de las características de los sistemas reales. En particular, estos modelos no consideran los efectos de las interacciones entre las partículas ni contribuciones adicionales a la
anisotropía efectiva delsistema, como las de la anisotropía de superficie7 y la anisotropía de intercambio magnético.8,9 Por tanto, sus estimaciones no deben considerarse como un cálculo riguroso, sino
como un estudio del caso ideal, útil como guía para
entender la complejidad del caso realista.5
Otro modelo teórico empleado frecuentemente
para explicar los valores del campo coercitivo de
nanoestructuras con anisotropíade forma, como
nanoelipsoides4 y nanoalambres,10,11 es el modelo de
las cadenas de esferas de Jacobs y Bean.2 En éste se
estudian los procesos de inversión de la magnetización que pueden ocurrir en cadenas lineales de esferas monodominio.2 Sin embargo, es importante destacar que la gran mayoría de los sistemas
experimentales estudiados no están constituidos realmente por cadenas deesferas.12 Es interesante seña80

lar a este respecto que los nanocristales magnéticos
biomineralizados intracelularmente por bacterias
magnetotácticas presentan excelentes cualidades para
el estudio experimental de nanocadenas magnéticas.
Tales nanocristales, denominados magnetosomas, generalmente se alinean en el interior de las bacterias,
en una o más cadenas lineales con sus ejes de fácil...