Propriedades físicas incomuns induzidas por moagem de alta energia em sistemas óxidos do tipo Bi - Fe - O

Abstract

Resumo: Neste trabalho serão abordados dois tipos de óxidos específicos, os quais foram sintetizados por rotas mecanoquímicas. O primeiro pertence a uma classe de materiais conhecida como mulita do tipo Bi, (Mo,s Alo,5),0, (M = Gast, Feit). O segundo sistema é o BiFeO da família das perovskitas (BFO). Para as mulitas nanoestruturadas as investigações de espectroscopia Mössbauer e Ressonância Magnética Nuclear revelaram um sítio com número de coordenação 5, incomum para este tipo de material. Além dos métodos espectroscópicos nucleares, medidas de difração de raios X, refinados via método Rietveld, mostraram que os sítios tetraedros, os octaedros e as unidades estruturais recém-formadas com coordenação 5 são fortemente distorcidas. As propriedades estruturais, magnéticas, hiperfinas, morfológicas e químicas das peroviskitas BiFeO3 foram investigadas usando difração de raios X (Com refinamento Rietveld), espectroscopia Mössbauer, Magnetometria SQUID, microscopia eletrônica e espectroscopia de energia dispersiva de raios X. Será mostrado que a estrutura da ferrita exibe uma distorção de longo alcance (octaedros de FeO6 significativamente inclinados) e a desordem de curto alcance (octaedros de Fe06 de-formados). Consequentemente, essas características estruturais resultam na anulação do um arranjo cicloidal de spin revelado pelo aparecimento de apenas um único componente espectral no espectro 5' Fe Mössbauer de BiFeO3. O comportamento magnético macroscópico do material é interpretado como uma superposição de contribuições ferromagnéticas e antiferromagnéticas com um grande campo coercitivo e magnetização remanescente. Levando em consideração o tamanho médio (~ 98 nm) das partículas de BiFeO3 moídas por 12 h seguida de rápido tratamento térmico, excedendo o período típico da cicloide (~ 62 nm), tanto a supressão da estrutura de cicloide de spin quanto seu comportamento parcialmente ferromagnético são atribuídos à distorção da rede cristalina causada pelo estresse mecânico durante o procedimento de preparação.

Abstract: In this work, two types of specific oxides will be addressed, which were synthesized by mechanochemical routes. The first one that will be addressed is from a class of materials known as mullite of the type Bi, (Mo,5Alo,5)40, (M = Gait, Fet). The second system to be discussed here is the BiFeO of the perovskite (BFO) family. An unusual five-fold coordination of metal cations is revealed in nanostructured Bi, (Mo.sAlo.5)40, by means of 27 Al magic angle spinning nuclear magnetic resonance and Fe Mössbauer spectroscopies. In addition to the nuclear spectroscopic methods, Rietveld analyses of the X-ray diffraction data of the as-prepared nanooxides show that the constituent tetrahedra, octahedra, and the newly formed structural units with five-fold cation coordination are strongly dis-torted. Structural, magnetic, hyperfine, morphological and chemical properties of the as-prepared BiFe are studied using X-ray diffraction (Rietveld refinement), 5 Fe Mös-bauer spectroscopy, SQUID magnetometry, electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. It is revealed that the structure of the ferrite exhibits the long-range distortion (significantly tilted Fe06 octahedra) and the short-range disorder (deformed FeO6 octahedra). Consequently, these structural features result in the suppression of a space modulated cycloidal spin arrangement in the material The macroscopic magnetic behavior of the material is interpreted as a superposition of ferromagnetic and antiferro magnetic contributions with a large coercive field and remanent magnetization. Taking into account the average particle size of the as-prepared BiFe03 particles (98 nm), exceeding the typical period length of cycloid ( 62 nm), both the suppression of the spiral spin structure in the material and its partly ferromagnetic behavior are attributed to the crystal lattice distortion caused by mechanical stress during the preparation procedure.