Please use this identifier to cite or link to this item: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6161
Title: Manganitas nanoestruturadas : um estudo do efeito magnetocalórico
Authors: Andrade, Vivian Maria Campos Soares de
metadata.dc.contributor.advisor: Rocco, Daniel Leandro
metadata.dc.contributor.members: Xing, Yutao
Perlingeiro, Pedro Jorge von Ranke
Rocco, Daniel Leandro
Issue Date: 2015
Abstract: Desde 1950 as manganitas de valência mista têm despertado curiosidade científica de diversos pesquisadores, devido à riqueza de suas propriedades magnéticas, elétricas e cristalográficas. Devido à observação da magnetorresistência colossal nestes materiais, o interesse sobre eles aumentou drasticamente devido a possibilidade de sua utilização em dispositivos de armazenamento/leitura de dados, o que requer a produção deste material com dimensão reduzida. Além disso, o largo Efeito Magnetocalórico (EMC) das manganitas as habilita como possíveis materiais para refrigeração magnética. Dado o vasto estudo das propriedades destes materiais na forma de volume, teremos como objetivo neste trabalho analisar suas propriedades magnéticas na forma de nanopartícula e nanotubos. Para isso, foram sintetizadas as manganitas Sm0,6Sr0,4MnO3, La0,6Ca0,4MnO3 e La0,6Sr0,4MnO3 na forma de nanopartícula e nanotubo através do método Sol-gel (Pechinni) e pore wetting method. Uma vez que todas as manganitas escolhidas apresentam mesma proporção de terra-rara trivalente e alcalino terroso bivalente, a razão de Mn3+ e Mn4+ se mantém constante. A alteração dos ocupantes do sítio A, contudo, só afetará diretamente o grau de distorção estrutural das manganitas. Assim, serão avaliadas as mudanças nas propriedades cristalográficas e magnéticas de acordo com a mudança de morfologia separadamente para as estequiometrias escolhidas. Para começarmos a formação da fase desejada utilizamos a Difração de Raios X e re no pelo método Rietveld. Com os dados retornados pelo re no, podemos calcular o tamanho do cristalito das partículas a partir da equação de Scherrer, onde obtivemos valores na escala nanométrica, como desejado. Estes resultados foram confirmados através de medidas de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) onde também foi possível observar que o pore wetting method permite a obtenção de nanotubos com diâmetros e comprimentos da ordem de 200 nm e 2 µm, respectivamente. Foi observado, ainda, que a temperatura de tratamento influencia fortemente no diâmetro médio de partícula obtido. Para o La0,6Ca0,4MnO3, por exemplo, o tamanho é reduzido de 223 nm para 45 nm quando tratadas a 1000 0C e 700 0C, respectivamente. A redução de tamanho de partícula para a escala nanométrica faz com que os materiais apresentem novas propriedades. Os valores de temperatura de Curie, magnetização de saturação e campo coercivo para as nanopartículas e nanotubo sofrem alterações quando comparadas com as manganitas na forma de volume. O alargamento da transição magnética observado induz o alargamento na variação de entropia magnética (∆S), fazendo com que a faixa de temperatura de funcionamento do EMC seja maior, favorecendo, assim, a aplicação destes materiais como refrigerantes magnéticos. O Sm0,6Sr0,4MnO3 em volume, por exemplo, tem valor de ∆Smax aproximadamente igual a 10 J/kg.K quando variado o campo magnético de 0 para 5 T - mesmo valor obtido para o Gd que, assim como suas ligas, é o material utilizado em protótipos de refrigeradores - porém com uma faixa de temperatura de funcionamento em torno de 80 à 100 K. Além de observado o alargamento da variação de temperatura da curva de ∆S para todas as amostras analisadas, as nanoestruturas de Sm0,6Sr0,4MnO3, em particular, exibem comportamento superparamagnético interagente quando analisadas as curvas de arrot plott, magnetização versus H/T e ajuste da curva Langevin.
metadata.dc.description.abstractother: Since 1950 the mixed valence manganites have aroused the scientific curiosity of many researchers, due to the richness of magnetic, electric and crystallographic properties. By the observation of the colossal magnetoresistance in these materials, the interest about them has drastically increased because of the possibility of its utilization in data storage devices, wich requires the production of this material with reduced dimensions. Hence, the large Magnetocaloric E ect (EMC) of the manganites makes them possible materials for magnetic refrigeration. Given the vast study of the properties of the bulk of these materials, we will have as objective of this work to analyze its magnetic properties in the form of nanoparcticles and nanotubes. On that purpose, the manganites Sm0,6Sr0,4MnO3, La0,6Ca0,4MnO3 e La0,6− Sr0,4MnO3 were synthesized in the form of nanoparcticles and nanotubes through the methods of Sol-gel(Pechinni) and pore wetting method. Once all the chosen manganites have the same proportion of trivalent rare earth and bivalent alkaline earth, the rate of Mn3+ and Mn4+ remain constant. The alteration of the occupants of the A site, afterall, it will only a ect directly the degree of structure distortion of the manganites. Thus, will be evaluated the changes in the crystallographic and magnetic properties according to the change of morphology separately for the chosen stoichiometry. In order to confirm the formation of the desirable phase we utilize the X-Ray Di raction and refine by the Rietveld method. With the data returned by the re ne, we can calculate the size of the crystallite of the parcticles from the Scherrer's equation, where we obtain values in the nanometric scale, as desired. These results were con rmed through the measurement of Transmission Electronic Microscopy (TEM) where was also possible to observe that the pore wetting method allows the obtainment of nanotubes with diameters and length in the order of 200nm and 2um, respectively. Still it was observed that the treatment temperature strongly influences in the average size of the particle obtained. To the La0,6Sr0,4MnO3, in example, the size is reduced from 223 nm to 45 nm when calcinated at 1000 0C and 700 0C , respectively. Due to the size reduction of the particle to nanometric scale, this materials shows new properties. The values of Curie's temperature, saturation magnetization and coercive field to the nanoparticles and nanotubes suffer alterations when compared to the bulk manganites. The broadening of the magnetic transition observed induces the maximization of the magnetic entropy change width (∆S), elevating the temperature range of the EMC, favoring the application of these materials as magnetic coolants. The bulk Sm0,6Sr0,4MnO3, for example, has the ∆Smax value is approximately 10J/kg.K when the magnetic field change from 0 to 5 T the same value for the Gd wich, as its alloys, is the material utilized in refrigerator prototypes but with the temperature range around 80 to 100 K. In addiction to broadening of the temperature range in the ∆S curve for all analyzed samples, the nanostructures of Sm0,6Sr0,4MnO3, in particular, exhibit interacting superparamagnetic behavior when analyzed the arrot plott and magnetization versus H/T curves and the Langevin function fitting.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6161
Appears in Collections:PPGF - Teses e Dissertações

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DissertaçãoVivian.pdf28.2 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons