Published January 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Synthesis and characterization of Fe3O4-HfO2 nanoparticles by hyperfine interactions measurements
Creators
- 1. National Nuclear Energy Commission
- 2. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares
- 3. Universidade Federal do Pará
Description
Nanoparticles (NPs) that combine biocompatibility and enhanced physical characteristics for biomedical applications are currently an area of intense scientific research. Hafnium oxide NPs are an innovative approach in the anticancer treatment by radiotherapy due to their low toxicity and enhancement of local dose in the tumor reducing the total radiation dose for the patient. The combination of this property with the excellent magnetic hyperthermia performance of Fe3O4 NPs can produce a promising nanomaterial for cancer therapy. In this work, we attempted to synthesize nanoscale samples of HfO2 doped with nominal 10 at.% Fe, and Fe3O4 doped with Hf at 10 at.% level using simple chemical routes. The crystal structure of the samples was characterized by X-ray diffraction. The material was irradiated with neutrons in a research reactor, the nuclear reaction 180Hf(n, γ)181Hf yielding the probe nucleus 181Hf(181Ta) used in the perturbed angular correlations experiments to measure hyperfine interactions. Despite their immediate response to the external magnetic field, at local level both samples showed only electric quadrupole interaction typical of the monoclinic hafnia indicating that Fe replaces Hf in HfO2 NPs, but, rather than substituting Fe, Hf enters magnetite in the form of HfO2 clusters. Transmission Electron Microscopy was exploited to study the morphology of these complex systems, as well as to localize hafnia clusters and understand the nature of their coupling to Fe3O4 specks.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعد الجسيمات النانوية التي تجمع بين التوافق الحيوي والخصائص الفيزيائية المحسنة للتطبيقات الطبية الحيوية حاليًا مجالًا للبحث العلمي المكثف. الجسيمات النانونية لأكسيد الهافنيوم هي نهج مبتكر في العلاج المضاد للسرطان عن طريق العلاج الإشعاعي بسبب انخفاض سميتها وتعزيز الجرعة الموضعية في الورم مما يقلل من الجرعة الإشعاعية الإجمالية للمريض. يمكن أن ينتج عن الجمع بين هذه الخاصية مع الأداء الممتاز لفرط الحرارة المغناطيسي لـ Fe3O4 NPs مادة نانوية واعدة لعلاج السرطان. في هذا العمل، حاولنا تجميع عينات نانوية من HfO2 مخدر مع الاسمية 10 في.٪ الحديد، و Fe3O4 مخدر مع Hf عند 10 عند مستوى.٪ باستخدام طرق كيميائية بسيطة. تميزت البنية البلورية للعينات بانحراف الأشعة السينية. تم تشعيع المادة بالنيوترونات في مفاعل بحثي، حيث أدى التفاعل النووي 180Hf (n, γ) 181Hf إلى إنتاج نواة المجس 181Hf(181Ta) المستخدمة في تجارب الارتباطات الزاوية المضطربة لقياس التفاعلات فائقة الدقة. على الرغم من استجابتها الفورية للمجال المغناطيسي الخارجي، أظهرت كلتا العينتين على المستوى المحلي تفاعلًا كهربائيًا رباعي الأقطاب فقط نموذجيًا للهافنيا أحادية الميل مما يشير إلى أن الحديد يحل محل Hf في الجسيمات النانونية HfO2، ولكن بدلاً من استبدال الحديد، يدخل Hf إلى المغنتيت في شكل عناقيد HfO2. تم استغلال المجهر الإلكتروني للإرسال لدراسة مورفولوجيا هذه الأنظمة المعقدة، وكذلك لتوطين مجموعات الهافنيا وفهم طبيعة اقترانها ببقع Fe3O4.Translated Description (French)
Les nanoparticules (NP) qui combinent la biocompatibilité et des caractéristiques physiques améliorées pour des applications biomédicales sont actuellement un domaine de recherche scientifique intense. Les NP d'oxyde d'hafnium sont une approche innovante dans le traitement anticancéreux par radiothérapie en raison de leur faible toxicité et de l'augmentation de la dose locale dans la tumeur, ce qui réduit la dose totale de rayonnement pour le patient. La combinaison de cette propriété avec l'excellente performance d'hyperthermie magnétique des NPs Fe3O4 peut produire un nanomatériau prometteur pour le traitement du cancer. Dans ce travail, nous avons tenté de synthétiser des échantillons à l'échelle nanométrique de HfO2 dopé avec 10 at nominal.% Fe, et Fe3O4 dopé avec Hf à 10 at.% niveau en utilisant des voies chimiques simples. La structure cristalline des échantillons a été caractérisée par diffraction des rayons X. Le matériau a été irradié avec des neutrons dans un réacteur de recherche, la réaction nucléaire 180Hf(n, γ)181Hf donnant le noyau de sonde 181Hf(181Ta) utilisé dans les expériences de corrélations angulaires perturbées pour mesurer les interactions hyperfines. Malgré leur réponse immédiate au champ magnétique externe, au niveau local, les deux échantillons ont montré seulement une interaction quadripolaire électrique typique de la hafnie monoclinique indiquant que Fe remplace Hf dans les NP de HfO2, mais, plutôt que de substituer Fe, Hf entre dans la magnétite sous la forme d'amas de HfO2. La microscopie électronique en transmission a été exploitée pour étudier la morphologie de ces systèmes complexes, ainsi que pour localiser les grappes d'hafnies et comprendre la nature de leur couplage aux taches de Fe3O4.Translated Description (Spanish)
Las nanopartículas (NP) que combinan biocompatibilidad y características físicas mejoradas para aplicaciones biomédicas son actualmente un área de intensa investigación científica. Las NP de óxido de hafnio son un enfoque innovador en el tratamiento contra el cáncer mediante radioterapia debido a su baja toxicidad y al aumento de la dosis local en el tumor, lo que reduce la dosis total de radiación para el paciente. La combinación de esta propiedad con el excelente rendimiento de hipertermia magnética de los NP de Fe3O4 puede producir un nanomaterial prometedor para la terapia del cáncer. En este trabajo, intentamos sintetizar muestras a nanoescala de HfO2 dopado con 10 at nominales.% Fe, y Fe3O4 dopado con Hf a un nivel de 10 a.% usando rutas químicas simples. La estructura cristalina de las muestras se caracterizó por difracción de rayos X. El material se irradió con neutrones en un reactor de investigación, la reacción nuclear 180Hf (n, γ) 181Hf produjo el núcleo de la sonda 181Hf(181Ta) utilizado en los experimentos de correlaciones angulares perturbadas para medir las interacciones hiperfinas. A pesar de su respuesta inmediata al campo magnético externo, a nivel local ambas muestras mostraron solo una interacción cuadrupolar eléctrica típica de la hafnia monoclínica, lo que indica que el Fe reemplaza al Hf en las NP de HfO2, pero, en lugar de sustituir al Fe, el Hf entra en la magnetita en forma de grupos de HfO2. La microscopía electrónica de transmisión se aprovechó para estudiar la morfología de estos sistemas complejos, así como para localizar los cúmulos de hafnia y comprender la naturaleza de su acoplamiento a las motas de Fe3O4.Files
9.0000235.pdf
Files
(93 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- توليف وتوصيف الجسيمات النانوية Fe3O4 - HfO2 بواسطة قياسات التفاعلات فائقة الدقة
- Translated title (French)
- Synthèse et caractérisation des nanoparticules Fe3O4-HfO2 par des mesures d'interactions hyperfines
- Translated title (Spanish)
- Síntesis y caracterización de nanopartículas de Fe3O4-HfO2 mediante mediciones de interacciones hiperfinas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3123892318
- DOI
- 10.1063/9.0000235
References
- https://openalex.org/W1967485833
- https://openalex.org/W1977231932
- https://openalex.org/W2094779850
- https://openalex.org/W2118019407
- https://openalex.org/W2164918134
- https://openalex.org/W2335516782
- https://openalex.org/W2790211976
- https://openalex.org/W2972317374
- https://openalex.org/W2974321366