Catálogo de publicaciones - tesis
Título de Acceso Abierto
Propiedades estructurales y magnéticas de óxidos para espintrónica
Mariano Andrés Paulin Joaquín Sacanell
publishedVersion.
Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
La espintrónica y su reciente desarrollo han fomentado el estudio de materiales en los que el magnetismo se encuentra asociado a sus propiedades eléctricas. El óxido de cerio (CeO2) es uno de los materiales más prometedores en este campo y sus propiedades han sido profundamente exploradas debido a su aplicación como catalizador y como material para celdas de combustible. En su estado original el CeO2 es diamagnético, pero dicho estado puede verse modificado al ser dopado con iones magnéticos o al incrementar la cantidad de defectos en su estructura. En esta Tesis presentaremos un estudio experimental y teórico de las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de nanopartículas de óxido de cerio puro y dopado con cobalto. El objeto principal del trabajo es entender el origen del magnetismo que se ha observado en los distintos sistemas de óxido de cerio. Para cumplir este objetivo sintetizamos muestras puras y dopadas con cobalto al 0,5, 2, 4, 6, 7, 8, 10, 12 y 15% y realizamos múltiples tratamientos térmicos en atmósfera reductora para inducir la formación de vacancias de oxígeno. Para caracterizar las muestras recurrimos a una diversidad de técnicas: difracción de Rayos X, espectroscopia de fotoelectrones emitidos por Rayos X (XPS), resonancia paramagnética electrónica (EPR), absorción de Rayos X (XANES), espectrometría retrodispersiva de Rutherford (RBS), emisión de Rayos X inducida por partículas (PIXE) y magnetización DC. El estudio de las propiedades estructurales fue realizado mediante difracción de Rayos X en difractómetros convencionales y utilizando radiación sincrotrón. Esto último nos permitió detectar de cobalto segregado en las muestras dopadas que resultaban indetectables mediante experimentos convencionales. Por otro lado, estudiamos la estabilidad de la estructura del óxido de cerio sometiéndolo a elevadas presiones hidrostáticas y logramos mediante la nanoestructuración aumentar el rango de estabilidad de la misma hasta 110GPa. Las mediciones de XPS indicaron un aumento significativo en la concentración de Ce3+ al realizar tratamientos térmicos reductores. Sin embargo, los experimentos de XANES y RBS arrojaron que la concentración del mismo estaba por debajo del límite de detección. Dado que XPS es una técnica de superfcie, esto estaría indicando que la reducción de las muestras en su interior es despreciable. En lo referente a las propiedades magnéticas, las muestras de óxido de cerio puro presentaron un comportamiento diamagnético previo al tratamiento térmico a baja presión y un comportamiento paramagnético luego de los mismos. En cambio, las muestras dopadas con cobalto resultaron paramagnéticas en todo el rango de temperatura estudiado. La caracterización de las muestras dopadas expuestas a tratamientos térmicos a baja presión reveló un comportamiento similar al de un ferromagneto pero asociado a procesos de relajación. Los resultados indican que este fenómeno proviene de peque~nos clusters de cobalto metálico superparamagnéticos que realizan un aporte considerable a la se~nal magnética. Esta observación fue complementada con cálculos de primeros principios que nos permitieron obtener una comprensión microscópica de los resultados experimentales. Observamos que para el caso del óxido de cerio dopado, los cobaltos que se introducen sustitutivamente presentan una tendencia a aglomerarse, lo cual podría dar origen a una nucleación y a una posterior segregación. En vista de los resultados obtenidos decidimos extender el estudio en atmósfera reductora, lo cual nos permitiría obtener porcentajes considerables de Ce3+ y de esta manera inducir un comportamiento magnético. Realizamos mediciones de difracción, absorción de Rayos X y magnetización DC en flujo de hidrógeno y en vacío. Las mediciones en condiciones reductoras arrojaron resultados que permitieron comprender lo medido en condiciones normales. Mediante la técnica de XANES determinamos que en condiciones reductoras se alcanzan elevados grados de reducción, observándose un porcentaje de Ce3+ cercano al 19% en vacío y un 26% en flujo de H2. Sin embargo, al bajar la temperatura y exponer la muestra al aire, ésta se oxida dejando un nivel residual considerablemente bajo de Ce3+. En cuanto a las mediciones de magnetización, se realizaron tanto en flujo de hidrógeno como en vacío, observando en ambos casos un cambio en el comportamiento magnético al aumentar la temperatura. Este cambio de diamagnetismo a paramagnetismo se conservó en todo el rango de temperatura (800-50K) y, dado que se llegaron a grados altos de reducción (superiores al 10% de Ce3+), permite descartar la hipótesis de ferromagnetismo en ceria pura presentada en la literatura .Palabras clave – provistas por el repositorio digital
CERIA; MAGNETISMO; VACANCIAS; SEGREGACION; SUPERPARAMAGNETISMO; MAGNETISM; VACANCIES; SEGREGATION; SUPERPARAMAGNETISM
Disponibilidad
| Institución detectada | Año de publicación | Navegá | Descargá | Solicitá |
|---|---|---|---|---|
| No requiere | 2017 | Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) |
|
Información
Tipo de recurso:
tesis
Idiomas de la publicación
- español castellano
País de edición
Argentina
Fecha de publicación
2017-03-23
Información sobre licencias CC
