Os materiais multiferróicos constituem um grupo de sistemas multifuncionais com propriedades de enorme aplicabilidade na tecnologia spintrônica. No presente manuscrito, são apresentadas as características fundamentais desse grupo de materiais interessantes, exemplificando-as por meio de um composto de hexaferrita do tipo M (BaTi2Mn2Fe8O19), cuja síntese foi realizada pela técnica de reação em estado sólido. Os resultados mostram uma estrutura hexagonal que consiste em várias subcélulas caracterizadas pela presença de poliedros, cujos centros são ocupados por cátions de Fe, Mn e Ti coordenados com ânions de oxigênio para formar estruturas octaédricas, tetraédricas e bipiramidais. O caráter multiferróico foi conferido por medições de magnetização e polarização elétrica em função de campos magnéticos e elétricos, respectivamente. Esse material exemplifica a metodologia a ser seguida no projeto de novos materiais multiferróicos. spintrônica manuscrito interessantes exemplificandoas exemplificando BaTi2Mn2Fe8O19, BaTi2Mn2Fe8O19 BaTiMnFeO , BaTi Fe (BaTi2Mn2Fe8O19) sólido poliedros octaédricas bipiramidais elétricos respectivamente BaTi2Mn2Fe8O1 (BaTi2Mn2Fe8O19 BaTi2Mn2Fe8O (BaTi2Mn2Fe8O1 (BaTi2Mn2Fe8O

Multiferroic materials constitute a group of multifunctional systems with properties of enormous applicability in spintronic technology. In this manuscript, the fundamental characteristics of this group of interesting materials are presented, exemplified by an M-type hexaferrite compound (BaTi2Mn2Fe8O19), the synthesis of which was carried out using the solid-state reaction technique. The results show a hexagonal structure consisting of several sub-cells characterized by the presence of polyhedra, the centers of which are occupied by Fe, Mn and Ti cations coordinated with oxygen anions to form octahedral, tetrahedral and bipyramidal structures. The multiferroic character was verified by magnetization and electric polarization measurements as a function of magnetic and electric fields, respectively. This material exemplifies the methodology to be followed in the design of novel multiferroic materials. technology manuscript presented Mtype M type BaTi2Mn2Fe8O19, BaTi2Mn2Fe8O19 BaTiMnFeO , BaTi Fe O (BaTi2Mn2Fe8O19) solidstate solid state technique subcells sub cells polyhedra octahedral structures fields respectively BaTi2Mn2Fe8O1 (BaTi2Mn2Fe8O19 BaTi2Mn2Fe8O (BaTi2Mn2Fe8O1 (BaTi2Mn2Fe8O

Resumen En el presente trabajo se utilizó el código Wien2k, en el marco de la teoría del funcional de la densidad de Kohn- Sham, aplicando el método de ondas planas aumentadas y linealizadas (full-potential linearized augmented plane wave, FP-LAPW) y adoptando la aproximación de gradiente generalizado (GGA) de Perdew, Burke y Ernzerhof para la energía de intercambio y correlación, así como la aproximación de densidad local (local density approximation, LDA) para el cálculo de la densidad de estados y la estructura de bandas de la perovskita doble Sr 2 HoNbO 6 . Para los cálculos se consideró el grupo Fmm (#225), experimentalmente obtenido a partir de mediciones de difracción de rayos X y del método de refinamiento de Rietveld. El parámetro de red experimental fue de 8.018 Å, el cual concuerda en un 99,2 % con las predicciones teóricas efectuadas a partir de la minimización de la energía mediante la ecuación de estado de Murnaghan. A partir de mediciones de susceptibilidad magnética en función de la temperatura y del ajuste con la ley de Curie, se obtuvo el valor del momento magnético efectivo 10,01 μB. Este valor es muy cercano del esperado teóricamente a partir de las reglas de Hund (10,60 μB). La brecha de energía determinada entre las bandas de valencia y de conducción fue de 3,3 eV, lo que revela el carácter aislante de la perovskita compleja Sr 2 HoNbO 6 para la configuración de espín hacia arriba, en tanto que se observó el carácter semiconductor para la polarización de espín hacia abajo, con una brecha de energía de 0,77 eV. Las propiedades termodinámicas se calcularon a partir de la ecuación de estado usando el modelo cuasi-armónico de Debye. Un comportamiento del calor específico, con CV≈CP, se encontró a temperaturas inferiores a T = 500 K, con valores del límite de Dulong-Petit que doblaban los que se han reportado para materiales del tipo de la perovskita.

Abstract In this work we used the Wien2k code, within the framework of the Kohn-Sham Density Functional Theory (DFT), applying the Full-Potential Linearized Augmented Plane Wave method (FP-LAPW) and adopting the Generalized Gradient approximation (GGA) for the exchange-correlation energy due to Perdew, Burke, and Ernzerhof, as well as the Local Density approximation (LDA) for the calculation of the Density of States and band structure of the Sr 2 HoNbO 6 double perovskite. For calculations, we considered the Fmm (#225) space group, which was experimentally obtained from X-ray diffraction measurements and Rietveld refinement. The experimental lattice parameter was 8.018 Å, which is 99.2% in agreement with the theoretical prediction from the minimization of energy through the Murnaghan state equation. From the measurements of magnetic susceptibility as a function of temperature and the adjustment with the Curie law, we obtained a value for the effective magnetic moment of 10.01 μB, which is close to the theoretical expected from Hund’s Rule (10.60 μB). An energy gap of 3.3 eV between the valence band and the conduction band revealed the insulator character of the Sr 2 HoNbO 6 complex perovskite for the spin up configuration, but a semiconductor feature was observed for the spin down polarization, with an energy gap of 0.77 eV. The thermodynamic properties were calculated from the state equation by using the Debye quasiharmonic model. A specific heat behavior of CV≈CP was found at temperatures below T = 500 K, with Dulong-Petit limit values doubling those reported for perovskite materials.

Resumen Los materiales de tipo perovskita que incluyen elementos magnéticos son relevantes debido a sus perspectivas de aplicabilidad tecnológica en la industria de la espintrónica. En este trabajo fueron investigadas las propiedades magnéticas, estructurales, electrónicas y termodinámicas de la manganita de tipo perovskita Ba2TiMnO6. Los cálculos fueron realizados a través del método del potencial de ondas planas aumentadas y linealizadas (FP-LAPW), en el marco de la Teoría del Funcional Densidad (DFT), con efectos de intercambio y correlación en las aproximaciones de gradiente generalizado (GGA) y de densidad local (LDA), incluyendo polarización de espín. A partir de la minimización de la energía en función del volumen, usando la ecuación de estado de Murnaghan se obtuvieron los parámetros de equilibrio de la red las propiedades de cohesión de este compuesto. El estudio de la estructura electrónica se basó en el análisis de la densidad de estados (DOS) y la estructura de bandas, mostrando que este compuesto evidencia un momento magnético efectivo de 3.0 µB. la dependencia con la temperatura y la presión del calor específico, la entropía, el coeficiente de expansión térmica, la temperatura de Debye y el parámetro de Grüneisen fueron calculados mediante DFT a partir de la ecuación de estado, usando el modelo cuasi-armónico de Debye. Se encontró que el calor específico CV≈CP para temperaturas por debajo de T = 400 K, con un límite de Dulong-Petit relativamente mayor que el reportado para perovskitas simples.

Abstract Perovskite-like materials, which include magnetic elements, have relevance because their technological perspectives of applications in the spintronics industry. In this work, the magnetic, structural, electronic and thermodynamic properties of the Ba2TiMnO6 of the perovskite-like manganite are investigated. Calculations are carried out through the Full-Potential Linear Augmented Plane Wave method (FP-LAPW) within the framework of the Density Functional Theory (DFT) with exchange and correlation effects in the Generalized Gradient (GGA) and Local Density (LDA) approximations, including spin polarization. From the minimization of energy as a function of volume using the Murnaghan’s state equation the equilibrium lattice parameter and cohesive properties of this compound were obtained. The study of the electronic structure was based in the analysis of the electronic density of states (DOS), and the band structure, showing that this compound evidences an effective magnetic moment of 3.0 µB. The pressure and temperature dependence of specific heat, entropy, thermal expansion coefficient, Debye temperature and Grüneisen parameter were calculated by DFT from the state equation using the quasi-harmonic model of Debye. A specific heat behavior CV≈CP was found at temperatures below T = 400 K, with Dulong-Petit limit values, which are quite higher than those, reported for simple perovskites.

Resumen La caracterización de nanoburbujas de oxígeno en soluciones de NaCl ha sido efectuda con el objeto de estudiar la variación de su tamaño, concentración, pH, temperatura y niveles de agregación, a través de procesos de saturación de oxígeno y cavitación para diferentes tiempos. Las nanoburbujas fueron producidas mediante la inyección de oxígeno por rotación a la solución salina en un medio difusivo, a temperatura constante, en la procura de una solución con distribución homogénea. La solución finalmente obtenida fue sometida a varias pruebas, a varios tiempos diferentes, para observar los cambios en las nanoburbujas. La caracterización del tamaño de las nanoburbujas en la solución fue llevada a cabo utilizando la técnica de dispersión dinámica de la luz. La concentración de la solución se determinó mediante un proceso semicuantitativo teniendo en cuenta la concentración de partículas estándar y la tasa de conteo por segundo del dispositivo. Se midió el potencial ζ para establecer los niveles de agregación y estabilidad de las nanoburbujas a diferentes temperaturas y pH. A una temperatura T=4 o C, se observó que el diámetro de las nanoburbujas permanece aproximadamente constante en el tiempo (1000 to 2000 nm), independientemente de los valores de pH, alcanzándose la mayor estabilidad de las nanoburbujas.

Abstract The characterization of oxygen nanobubbles in NaCl solutions has been performed in order to study the variation of their size, concentration, pH, temperature and aggregation levels, through oxygen saturation and cavitation processes for different times. The nanobubbles were produced by the injection of oxygen by rotation to the saline solution in a diffusive medium, at constant temperature, in the way of searching for a solution with homogeneous distribution. The solution finally obtained was subjected to several tests at different times to observe changes in the nanobubbles. The size characterization of nanobubbles in the solution was performed using the dynamic light scattering technique. The concentration of the solution was determined by a semi-quantitative process taking into account the concentration of standard particles and the counting rate per second of the device. Potential ζ was measured in order to establish the aggregation and stability levels of the nanobubbles at different temperatures and pHs. At a temperature T=4 o C the diameter of the nanobubbles remains approximately constant in time (1000 to 2000 nm), regardless of the pH values, and the highest stability of nanobubbles is reached.

Resumen Se reporta el efecto de la concentración de polvos de magnetita (Fe3O4) sobre las propiedades eléctricas y magnéticas de un material compuesto a base de resina de poliéster termoestable. Las muestras se elaboraron mediante el método de colado manual en concentraciones de: 60-40, 70-30, 80-20, 90-10 y 100-0 (% en peso), donde la fase mayoritaria es la resina y la minoritaria los óxidos de Fe3O4. La estructura cristalina se estudió usando la técnica de difracción de rayos X y la caracterización superficial tuvo lugar a través de la técnica de microscopía electrónica de barrido. Se midió la respuesta eléctrica por medio de curvas de polarización eléctrica en función del campo eléctrico y de resistividad eléctrica volumétrica a través de un electrómetro. La respuesta magnética se determinó mediante curvas de magnetización en función de la intensidad de campo magnético aplicado y en función de la temperatura. El análisis estructural indica que el porcentaje de cristalinidad aumenta a medida que se adiciona la concentración de Fe3O4 a las muestras. La caracterización eléctrica del material evidencia que la resistividad volumétrica disminuye con el incremento de magnetita, mostrando una transición aislante-conductor, con valores de la constante dieléctrica cada vez mayores. La caracterización magnética evidencia un aumento lineal de la magnetización de saturación y del momento magnético en función de la cantidad de magnetita adicionada a la matriz polimérica, mientras que la coercitividad evidencia comportamientos de materiales magnéticos blandos tanto en T > T V como en T < T V, donde TV representa la temperatura de Verwey.

Abstract This study reports the effect of the concentration of magnetite powders (Fe3O4) on the electrical and magnetic properties of a resin-based composite of thermoset polyester. The samples were prepared by the casting method at different concentrations: 60-40, 70-30, 80-20, 90-10 and 100-0 (% in weight), where the primary phase was resin and the secondary, Fe3O4 powders. The crystalline structure was studied using X-ray diffraction and surface characterization was carried out applying the scanning electron microscopy technique. The electrical response was measured by electric polarization curves as a function of the electric field; and the volumetric electrical resistivity, by an electrometer. The magnetic response was determined by magnetization curves as a function of temperature and intensity of the applied magnetic field. The structural analysis indicates that crystallinity increases as higher concentrations of Fe3O4 are added to the samples. The electrical characterization of the material reveals that the volumetric resistivity decreases as the content of magnetite increases. These reactions indicate an insulation-conductor transition with increasing dielectric constant values. The magnetic characterization presents a linear increase of the saturation of magnetization and magnetic moment as a function of the amount of magnetite added to the polymer matrix, whereas the coercivity shows behaviors of soft magnetic materials for T > T V and for T < T V, where Tv represents the temperature of Verwey.

In this paper the synthesis of the LaBiFe2O6 material by the modified Pechini method is reported. Structural, morphologic, magnetic and optic experimental studies were performed. Rietveld refinement of x-ray diffraction patterns revealed that LaBiFe2O6 crystallizes in an orthorhombic perovskite structure (space group Pnma, # 62). Scanning electron microscopy images showed the nanometric feature of grains. X-ray dispersive spectroscopy permitted to infer the obtaining of the LaBiFe2O6 expected stoichiometry. Results of magnetic susceptibility as a function of temperature and field magnetization evidenced mixed ferromagnetism and superparamagnetism behavior at T=300 K. Mössbauer spectroscopy supported the superparamagnetic and ferromagnetic responses as a result of the nanogranular morphology and anisotropy effects. Spectrum of diffuse reflectance suggest that this material behaves as a semiconductor with energy gap Eg=2.13 eV.

Resumen Se reportan resultados experimentales y teóricos de estructura cristalina, morfología, carácter magnético y eléctrico, y estructura electrónica para el material cerámico Sr2DyNbO6. Las muestras fueron producidas mediante reacción sólida. Resultados de difracción de rayos X muestran que el material cristaliza en una estructura monoclínica, grupo espacial P21/n . Imágenes de MEB muestran superficies granulares submicrométricas. La susceptibilidad en función de la temperatura revela una respuesta paramagnética con momento magnético 10.28 (B . La histéresis de polarización en función del campo eléctrico a 300K permitió obtener una constante dieléctrica de 264.28. Cálculos de estructura electrónica por DFT sugieren que el material es semiconductor con brecha de energía 3.21 eV para la orientación espín arriba y 0.26 eV para espín abajo. El momento magnético calculado es 10.0 (B , muy próximo del valor medido. Los parámetros de red obtenidos mediante la ecuación de Murnaghan están de acuerdo con los resultados experimentales en un 98.5%.

Abstract We report experimental and theoretical results of crystal structure, morphology, magnetic and electric features, and electronic structure for the Sr2DyNbO6 ceramic compound. Samples were produced by the solid-state reaction recipe. X-ray diffraction experiments show that the material crystallizes in a monoclinic structure, P21/n space group. SEM images exhibit a granular submicrometric surface. Temperature curves of magnetic susceptibility reveal a paramagnetic response. Curie law fitting permitted to obtain a magnetic moment 10.28 (B . Polarization as a function of electric fields shows a hysteretic feature with 264.28 relative dielectric constant at 300 K. DFT calculations of electronic structure suggest the semiconductor character of this material, energy gap 3.21 eV for the spin-up polarization and 0.26 eV for spin-down. The calculated effective magnetic moment was 10.0 (B , which is strongly in accordance with the measured value. The theoretical cell parameters obtained from the Murnaghan state-equation are 98.5% in agreement with the experimental result.

En este trabajo reportamos la síntesis, la caracterización estructural, el comportamiento ferroeléctrico y las propiedades electrónicas de la perovskita compleja Ba2ZrTiO6. Las muestras fueron sintetizadas mediante el método estándar de reacción de estado sólido. La estructura cristalina se estudió a través de experimentos de difracción de rayos X y análisis de tipo Rietveld. Los resultados revelan que el material cristaliza en una estructura romboédrica, perteneciente al grupo espacial R-3 (#148), con un parámetro de red a= 5,8038(7) Å. La respuesta ferroeléctrica del material se estableció a partir de curvas de polarización en función del campo eléctrico aplicado. Nuestros resultados muestran que la perovskita Ba2ZrTiO6 evidencia un comportamiento histerético ferroeléctrico a temperatura ambiente. Los estudios de la estructura electrónica muestran que esta cerámica se comporta como un material no metálico con brecha de energía 2,32 eV. Los parámetros estructurales obtenidos a partir de la minimización de energía, a través de la ecuación de estado Murnaghan, son 99.5% acordes con los datos experimentales.

We report the synthesis, the structural characterization, the ferroelectric behavior and the electronic properties of complex perovskite Ba2ZrTiO6. Samples of Ba2ZrTiO6 were synthesized through the standard solid state reaction method. The crystalline structure was studied by means of X-ray diffraction experiments and Rietveld-like analysis. Results reveal that the material crystallizes in a rhomboidal structure, space group R-3 (#148), with cell parameter a=5.8038(7) Å. The ferroelectric response of material was established from curves of polarization as a function of applied electric field. Our results reveal that the double perovskite Ba2ZrTiO6 has a ferroelectric hysteretic behavior at room temperature. The studies of the electronic structure show that Ba2ZrTiO6 behaves as a nonmetallic material with gap energy 2.32 eV. The structural parameters obtained from energy minimization, through the Murnaghan equation state are 99.5% in agreement with the experimental data.

We reported a study of the structural and magnetic properties of BaZrO3 (BZO) as possible substrate material for the production of YBa2Cu3O7-δ (YBCO) superconducting films. Rietveld analyses of the X-ray diffraction pattern show that BZO crystalizes as a cubic perovskite, space group Pm3m (#221). Chemical stability and crystallographic coupling between BZO and YBCO were examined by characterizing YBCO/BZO (10, 30 and 50 YBCO vol%) polycrystalline composites. Morphological and compositional analyses of composites were performed through scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray experiments, respectively. Response of magnetization measurements revealed that the proximity of BZO does not affect the superconducting transition temperature (Tc=90,2 K) of YBCO material. Our results evidenced that the BZO is an excellent candidate to be substrate for the fabrication of YBCO superconducting thin films.