Síntese e caracterização das ludwigitas Co2FeO2BO3 e Co5Ti(O2BO3)

Abstract

Os oxiboratos, em particular as ludwigitas com fórmula geral M2+2M´+3O2BO3 têm atraído considerável atenção devido a suas propriedades magnéticas complexas, determinadas pela combinação de fortes correlações e efeitos de baixa dimensionalidade. Neste trabalho sintetizamos e estudamos as propriedades estruturais e magnéticas das ludwigitas heterometálicas Co2FeO2BO3 e Co5Ti(O2BO3)2 utilizando as técnicas experimentais de difração de raios-X e espectroscopia Mössbauer. Neste trabalho conseguimos sintetizar monocristais de Co2FeO2BO3 e Co5Ti(O2BO3)2, esta última dopada com 1% de 57Fe (sonda Mössbauer). Experimentos de difração de raios X a temperatura ambiente nestes compostos confirmaram a formação da estrutura da ludwigita. Medidas de espectroscopia Mössbauer a temperatura ambiente mostraram que o Fe entra nos sítios 1, 2 e 4 da ludwigita Co2FeO2BO3, preferencialmente nos sítios 2 e 4. Não foram encontradas evidencias de distorção estrutural nestes compostos. Experimentos Mössbauer a baixas temperaturas mostraram que uma transição magnética acontece em 114K no Co2FeO2BO3. Os espectros Mössbauer alargados abaixo de 114K indicam uma estrutura magnética desordenada que atribuímos a efeitos de frustração magnética. A 4,2K o espectro magnético consiste de 6 linhas bem definidas permitindo um ajuste com 5 sítios magnéticos, mostrando que o sistema vai para um estado magnético mais ordenado. Estes resultados estão em concordância com os resultados de magnetização e calor específico encontrados na literatura. Esta é a primeira vez que uma técnica local (Mössbauer) oferece informação sofre efeitos de frustração magnética neste composto. Através da espectroscopia Mössbauer esperamos obter um tipo de informação semelhante para o Co5Ti(O2BO3)2 o qual exibe um comportamento vidro spin abaixo de 19 K. Neste trabalho não foi possível realizar experimentos Mössbauer neste composto devido à falta de tempo de máquina no laboratório de espectroscopia Mössbauer do CBPF. Estas medidas serão continuadas nas instalações do IF/UFF quando o sistema Mössbauer adquirido recentemente, ficar operativo.