Propriedades Estruturais e Magnéticas dos oxiboratos M5M´ (BO5)2 (M=Co,Ni; M´ =Cr, Hf, Zr, In)

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Mariano, Davor Lopes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Niterói
• Palavras-chave em Português: Oxiboratos; Ludwigitas; Magnetismo; Ferrimagnetismo; Dimensional crossover; Interações de super-supertroca; Produção intelectual; Oxiborates; Ludwigites; Magnetism; Ferrimagnetism; Super-superexchange interactions
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/24494

As ludwigitas com fórmula química M2M´ BO5 (M,M´ = metais) possuem uma gama de propriedades estruturais e magnéticas que vão desde ordenamento de carga, coexistência entre paramagnetismo e ordem magnética, metamagnetismo, efeito magneto calórico, vidro spin, entre outras. Propriedades que dão a estes compostos um grande potencial de aplicação tecnológica. Além do mais, dadas suas características estruturais únicas, estes materiais oferecem a oportunidade de estudar a correlação entre magnetismo e dimensionalidade. Nesta tese estudamos as propriedades estruturais e magnéticas das ludwigitas Co2M´BO5 e Ni2M´BO5 dopados com íons magnéticos e não magnéticos. (M´=Cr, Hf, Zr, In). Estes compostos foram estudados utilizando a difração de raios X, magnetização, susceptibilidade ac e calor específico. A dopagem da ludwigita homometálica Co3BO5 com Cr fortalece as interações magnéticas e aumenta drasticamente a temperatura de transição magnética de 42 K, para o composto não dopado, para 120 K no Co2CrBO5. Medidas de calor específico e magnetização em baixas temperaturas revelaram que a natureza magnética bidimensional do Co3BO5 quando dopado com Cr adquire um caráter tridimensional com uma alta temperatura de ordenamento ferrimagnético. Esta é a primeira vez que tal efeito é observado em uma ludwigita. A diluição diamagnética do Co3BO5 (TN=42 K) com os íons não magnéticos Hf4+ e Zr4+, também fortalece as interações magnéticas elevando a temperatura de transição magnética para 71 K para o Co2,5Zr0,5BO5 e 72 K para o Co2,5 Hf0,5 BO5. Valores próximos da temperatura de ordenamento do Co2,5 Sn0,5 BO5 (82 K). Os íon não magnéticos de camada aberta Hf4+ (5do) e Zr4+ (4do) parecem ser menos efetivos em fortalecer as interações magnéticas que o íon de camada fechada Sn4+ (4d10). Por outro lado, a diluição diamagnética do Co3BO5 com o íon não magnético In3+, é ainda menos efetiva, e a temperatura de transição magnética só alcança 47 K. Todos estes compostos exibem um caráter magnético bidimensional. Em relação às ludwigitas contendo majoritariamente o íon Ni, chamadas aqui de ludwigitas de Ni, os efeitos da presença de um segundo íon na estrutura são muito parecidos à aqueles produzidos na ludwigita de Co. O Cr induz um fortalecimento das interações magnéticas elevando a temperatura de transição magnética até 140 K para o Ni2CrBO5. Esta é a maior temperatura de transição magnética, envolvendo todos os spins, registrada até agora para uma ludwigita. A ordem magnética é ferrimagnética e de natureza tridimensional. Por outro lado, a presença do íon não magnético In3+ reduz drasticamente a temperatura de transição magnética para 35 K no Ni2InBO5. Porém, as correlações magnéticas neste composto parecem se estender bem acima da temperatura de transição magnética. Em todos estes compostos, os íons Cr3+,Hf4+ e Zr4+ ocupam quase que exclusivamente os sítios 4 da estrutura, enquanto que o In3+ se dispersa por todos os sítios da estrutura. Nesta tese discutiremos os efeitos causados pela posição específica do íon dopante nas propriedades magnéticas apresentadas por estes compostos.