Resumen

En el presente trabajo de investigación, ferrofluidos basados en nanopartículas de Co1-xZnxFe2O4 a dos concentraciones diferentes de Zn (X = 0.25 and 0.75), fueron preparados por el método de coprecipitación química a partir de soluciones de sales acuosas de Co (II), ZnSO4, and Fe (III) en un medio alcalino. Los ferrofluidos al ser colocados en un campo magnético externo muestran propiedades que los hacen interesantes como cristales fotónicos magnetocontrolables. La caracterización morfológica y estructural de las muestras se obtuvo por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM) y difracción de rayos x (DRX). Las propiedades magnéticas fueron investigadas con ayuda de un magnetómetro de muestra vibrante (VSM) a temperatura ambiente. Aquí, las muestras de Co1-xZnxFe2O4 mostraron una tendencia al comportamiento superparamagnético. De acuerdo a los resultados de la curva de histéresis y el análisis de Thamm – Hesse se pudo establecer el tipo de interacción entre las nanopartículas en el ferrofluido. Estos resultados indican que nuestras nanopartículas magnéticas pueden ser consideradas como un material magnético blando. Además se observó el auto ensamblaje de conglomerados de nanopartículas que forman columnas magnéticas en un cristal fotónico 2 - D con geometría hexagonal, cuando el ferrofluido es encapsulado en una celda de vidrio de 10 μm de espesor y bajo la acción de un campo magnético modulable aplicado de manera perpendicular a la película. La dependencia de los valores del índice de refracción efectivo con la intensidad del campo magnético aplicado de los ferrofluidos fue determinado a partir de mediciones de interferómetria láser utilizando un interferómetro de Mach - Zehnder. A partir del método de expansión de ondas planas (PWM) se estudió la respuesta óptica bajo campo magnético externo para un cristal fotónico magneto – controlable 2–D basado en ferrofluidos teniendo en cuenta la teoría de Maxwell – Garnet y el cálculo experimental de los valores del índice de refracción efectivo. La estructura de bandas fotónicas (PBS) del cristal fotónico (PC) 2-D para estos ferrofluidos, fue simulada y se encontró que la respuesta óptica del cristal fotónico depende del índice de refracción efectivo, la razón de área, la permitividad dieléctrica de las columnas magnéticas y la composición (inclusión de Zn) de los ferrofluidos basados en Co1-xZnxFe2O4. V La estructura de bandas del ferrofluido con menor concentración de Zn (x = 0,25), presenta una banda prohibida completa en el rango del IR (λ ≅ 10.6 μm) para un campo magnético perpendicular bajo de 73,1 Oe. Este resultado puede ser interesante para aplicaciones de los ferrofluidos basados en nanopartículas como cristales fotónicos magneto - controlables. Finalmente, el método utilizado en el presente trabajo puede ser considerado como un método alternativo para caracterizar la respuesta óptica de ferrofluidos nanoestructurados en presencia de un campo magnético externo DC.