Materiais Multifuncionais Nanoestruturados: Síntese, Caracterização e Propriedades

Resumo da Tese de Doutorado submetida ao Programa de Pós-graduação em Física, Instituto de Física, da Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, como parte dos requisitos necessários ` obtenção do título de Doutor em Ciências (Física). Este trabalho está focado no estudo da síntese, caracterização estrutural, térmica, magnética e elétrica de pós nanoestruturados de materiais multifuncionais, em especial, aqueles com acoplamento elétrico e magnético (magnetoelétricos). As amostras foram produzidas por diferentes métodos químicos e físicos. Nestes materiais foram empregadas técnicas de caracterizção estrutural e morfológica, termogravimétrica, calorimétrica exploratória diferencial, de magnetização e de susceptibilidades AC e DC. As análises estrutural e morfológica confirmam o caráter nanoestruturado das amostras de selenita de manganês (Bi12MnO20), selenita de ferro (Bi25FeO40), ferrita de bismuto dopada com cério (Bi1−x Cex FeO3 , x = 0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08 e 0.10) obtidas como produto direto das sínteses químicas, à temperaturas consideradas baixas (T ∼ 120◦ C), enquanto que, as amostras de ferrita de bismuto dopada com európio (Bi1−x Eux F eO3 , x = 0.05, 0.10, 0.20, 0.30 e 0.40), obtidas por moagem mecânica, não apresentaram o mesmo caráter. As respostas magnéticas das amostras nanoestruturadas foram analisadas com base em modelos supermagnéticos e indicaram uma forte anisotropia de superfíıcie causada como consequência da redução de tamanho das partículas. Em função desta redução, observam-se efeitos de superficiais tais como, o aparecimento de um campo de exchange bias e uma alteraçãoao na magnetização de saturaçãoao. Este efeitos são tipicamente observados em sistemas do tipo casca-núcleo (core-shell ). As respostas magnéticas, estática e dinâmica, do conjunto destas partículas são influênciadas pelas interações entre as mesmas e pela aplicaçãoo de campos magnéticos estáticos externos. Corpos cerâmicos foram fabricados, tendo como base os materiais em pó, com formatos, valores de pressão e tratamentos térmicos distintos. Caracterizações elétricas para determinação da constante dielétrica, através da medida de capacitância e da perda capacitiva foram realizadas para diferentes frequências. Os resultados indicam uma grande depêndencia da capacitância com a frequência, associada à perdas por condutividade no material.