Search

In this work it is shown a precise way to optimize the heat generation in high viscosity magnetic colloids, by adjusting the Neel relaxation time in core/shell bimagnetic nanoparticles, for Magnetic Fluid Hyperthermia applications. To pursue this goal, Fe3O4/ZnxCo1-xFe2O4 core/shell nanoparticles were synthesized with 8.5 nm mean core diameter, encapsulated in a shell of ~1.1 nm of thickness, where the Zn atomic ratio (Zn/(Zn+Co) at%) changes from 33 at% to 68 at%. The magnetic measurements are consistent with a rigid interface coupling between the core and shell phases, where the effective magnetic anisotropy systematically decreases when the Zn concentration increases, without a significant change of the saturation magnetization. Experiments of magnetic fluid hyperthermia of 0.1 wt% of these particles dispersed in water, DMEM (Dulbecco modified Eagles minimal essential medium) and a high viscosity butter oil, result in a large specific loss power (SLP), up to 150 W/g, when the experiments are performed at 571 kHz and 200 Oe. The SLP was optimized adjusting the shell composition, showing a maximum for intermediate Zn concentration. This study shows a way to maximize the heat generation in viscous media like cytosol, for those biomedical applications that requiere smaller particle sizes .

Magnetic, compositional, and morphological properties of Zn-Fe-oxide core-shell bimagnetic nanoparticles were studied for three samples with 0.00, 0.06, and 0.10 Zn/Fe ratios, as obtained from particle-induced X-ray emission analysis. The bimagnetic nanoparticles were produced in a one-step synthesis by the thermal decomposition of the respective acetylacetonates. The nanoparticles present an average particle size between 25 and 30 nm as inferred from transmission electron microscopy (TEM). High-resolution TEM images clearly show core-shell morphology for the particles in all samples. The core is composed by an antiferromagnetic (AFM) phase with a Wüstite (Fe 1-y O) structure, whereas the shell is composed by a Zn x Fe 3-x O 4 ferrimagnetic (FiM) spinel phase. Despite the low solubility of Zn in the Wüstite, electron energy-loss spectroscopy analysis indicates that Zn is distributed almost homogeneously in the whole nanoparticle. This result gives information on the formation mechanisms of the particle, indicating that the Wüstite is formed first, and the superficial oxidation results in the FiM ferrite phase with similar Zn concentration than the core. Magnetization and in-field Mössbauer spectroscopy of the Zn-richest nanoparticles indicate that the AFM phase is strongly coupled to the FiM structure of the ferrite shell, resulting in a bias field (H EB ) appearing below TN FeO , with H EB values that depend on the core-shell relative proportion. Magnetic characterization also indicates a strong magnetic frustration for the samples with higher Zn concentration, even at low temperatures. Fil: Lohr, Javier Hernán. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; Argentina Fil: de Almeida, Adriele Aparecida. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; Argentina Fil: Moreno, Mario Sergio Jesus. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina Fil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; Argentina Fil: Goya, Gerardo Fabian. Universidad de Zaragoza; España Fil: Torres Molina, Teobaldo Enrique. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; Argentina. Universidad de Zaragoza; España Fil: Fernandez Pacheco, Rodrigo. Universidad de Zaragoza; España Fil: Winkler, Elin Lilian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina Fil: Vasquez Mansilla, Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina Fil: Cohen, Renato. Universidade de Sao Paulo; Brasil Fil: Nagamine, Luiz C. C. M.. Universidade de Sao Paulo; Brasil Fil: Rodriguez, Luis Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina Fil: Fregenal, Daniel Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina Fil: Zysler, Roberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina Fil: Lima, Enio Junior. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina