Estudio de nuevas perovskitas AA'BB'06 : influencia de los cationes A y B sobre sus propiedades físicas y estructuras cristalinas y magnéticas
Date
2018-01-01Author
Arciniegas Jaimes, Diana Marcela
Advisor
Carbonio, Raul Ernesto
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El objetivo general de esta tesis doctoral consiste en diseñar, sintetizar y caracterizar a
través de diversas técnicas, nuevos materiales que posean potenciales aplicaciones en
dispositivos tecnológicos, con propiedades ferroeléctricas, magnéticas, multiferroicas y/o
magnetorresistentes.
Para obtener los materiales propuestos, se hizo uso de dos métodos de síntesis, siendo el
más explorado el método cerámico tradicional. La síntesis fue lograda con éxito en la mayoría
de los casos. Todos los materiales presentados en la tesis tienen estructura de tipo perovskita
con fórmula ABO3, AA’BB’O6 o A2BB’O6, en donde B suele ser un catión de los metales de
transición 3d; y B’ generalmente es un catión de los metales de transición 4d o 5d o un ion
diamagnético del bloque p. Este tipo de estructuras han sido ampliamente estudiadas debido a
que exhiben múltiples propiedades interesantes en aplicaciones tecnológicas.
Los materiales obtenidos no han sido previamente informados en la literatura, generando
un impacto positivo en la ciencia de materiales, lo cual es un aspecto fundamental del grupo de
investigación al cual pertenezco. Estos nuevos compuestos obtenidos se describen en esta tesis
de manera resumida de la siguiente forma:
La serie de perovskitas Ba1+xLa1-xMnSbO6 con 0,1 ≤ x ≤ 0,7, cuya síntesis fue
realizada a través del método cerámico tradicional, fue caracterizada
estructuralmente mediante las técnicas de difracción de rayos X de polvos y
difracción de neutrones de polvos. Por medio de estas técnicas, se pudo
determinar que las perovskitas dobles formadas poseen un grupo espacial I 2/m
para pequeños valores de x, generándose una transición de fase, que pasa a una
estructura tetragonal con grupo espacial I 4/m a partir de x = 0,3. A través de
espectroscopía de emisión de rayos X, se determinó el estado de oxidación del
Mn, observándose una mezcla de Mn2+ y Mn3+. Los cationes Mn2+/3+ y Sb5+ se
distribuyen de manera altamente ordenada en los sitios octaédricos. Por otro lado,
la caracterización magnética se realizó mediante medidas de magnetización vs.
temperatura y vs. el campo magnético, lo que ha sido importante para poder
entender y explicar el comportamiento magnético de cada una de las muestras,
corroborando la existencia de nanoclusters magnéticos con supermomentos.
Además, esta mezcla de estados de oxidación para el Mn le da ciertas
características magnéticas notables al sistema. Es importante mencionar que al
haber contado con estas técnicas para la caracterización de las perovskitas, se
logró obtener una correlación más clara entre estructura y propiedades.
La familia de perovskitas CaLaBSbO6 con B = Mn, Co y Ni; obtenida a partir del
método cerámico tradicional, fue caracterizada mediante DRXP, medidas
magnéticas y espectroscopía de emisión de rayos X. Estos materiales cristalizan
con el grupo espacial monoclínico P21/n y poseen una alta distorsión de la
estructura a través del giro de los octaedros, los cuales poseen ángulos de giro
grandes. De las medidas magnéticas, se observa un comportamiento complejo que
es más notable para el caso de B = Mn, observándose distintos fenómenos como
XIV
fase de Griffith y superparamagnetismo, entre otros. Por medio de la
caracterización espectroscópica, se pudieron determinar los estados de oxidación
para el Mn y Co en cada uno de los compuestos.
La familia de perovskitas La2MnB’O6 con B’ = Zr, Ti; se obtuvo por vía seca y
fue caracterizada estructuralmente por DRXP y DNP. Con esta última técnica se
pudo definir el grupo espacial con el que cristaliza cada perovskita, siendo Pnma
para B’ =Zr y P21/n para B’ = Ti. Además, a bajas temperaturas las estructuras
magnéticas correspondientes son inconmensuradas, siendo el primer antecedente
de este tipo de estructuras en el grupo de investigación de Nuevos Materiales del
Departamento de Fisicoquímica de la Facultad de Ciencias Químicas de la
Universidad Nacional de Córdoba, lo que permite incursionar en la formación y
estudio de este tipo de estructuras, las cuales pueden inducir estados
ferroeléctricos que consigan acoplarse más fuertemente al ordenamiento
magnético en comparación con materiales multiferroicos convencionales. En el
caso de la muestra con B’ = Zr, se realizaron las medidas magnéticas,
observándose un comportamiento superparamagnético.
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