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 este artículo reportamos la síntesis y caracterización estructural del sistema RE3Ba5Cu8O18 (RE = Dy, Gd, Ho, Sm, Y, Yb), lo que viene a complementar lo ya reportado por Aliabadi, et al., quienes lograron una temperatura crítica (TC) de ~ 100 K para el sistema superconductor Y3Ba5Cu8O18, y evaluó la respuesta estructural en una muestra. El nuevo sistema RE3Ba5Cu8O18 se obtuvo utilizando el método de reacción de estado sólido seguido de un proceso térmico similar al empleado para el superconductor RE: 123. Asimismo, los resultados experimentales obtenidos mediante la técnica de difracción de rayos X y el análisis de Rietveld evidenciaron que estas muestras tenían la estructura cristalina esperada; sin embargo, fue obvio que la presencia de fases no superconductoras no afectó la temperatura de transición superconductora. Además, los estudios magnéticos revelaron que las muestras de RE3Ba5Cu8O18 registraban una transición superconductora en el rango de 80 a 93 K dependiendo de la tierra rara.

Abstract In this paper, we report the synthesis and structural characterization of the RE3Ba5Cu8O18 (RE = Dy, Gd, Ho, Sm, Y, Yb) system, which adds to the findings reported by Aliabadi, et aL, who determined a critical temperature (TC) of ~ 100 K for the superconducting Y3Ba5Cu8O18 system and evaluated its structural response in a sample. The new RE3Ba5Cu8O18 system was produced using the solid-state reaction method and a similar thermal process as the one used for the superconductor RE: 123. The experimental results obtained with X-ray diffraction and the Rietveld analysis showed that these samples had the expected crystal structure. However, it was obvious that the presence of non-superconducting phases did not affect the superconducting transition temperature. Moreover, magnetic studies revealed that RE3Ba5Cu8O18 samples showed a superconductivity transition within a temperature range of 80 - 93 K depending on the rare earth.

Resumen En la última década los nanomateriales magnéticos se han utilizado ampliamente en el campo de la química, la física, la ingeniería y la medicina debido a sus propiedades ópticas, magnéticas y de conducción, y como agentes de contraste en resonancia magnética. Se ha evaluado su influencia en el tratamiento de tumores cancerosos y está despertando gran interés en sistemas de reparación ambiental como absorbentes magnéticos que atrapan partículas de metal y algunos contaminantes. En este estudio se analizó la influencia de los parámetros de proceso en la obtención de nanopartículas magnéticas bajo tres métodos de síntesis química. La caracterización morfológica se hizo por microscopía electrónica de barrido (SEM), su composición elemental se estudió mediante espectroscopia de energía dispersiva de rayos x (EDS), y su estructura, mediante difracción de rayos x (XRD). Los resultados evidenciaron una gran influencia del método de obtención, como se reflejó en la variabilidad del tamaño de las nanopartículas. Es de resaltar la obtención de partículas a escala nanométrica, con predominancia de estructuras Fe3O4 (magnetita) y Fe2O3 (maghemita), lo cual supondría propiedades de superparamagnetismo que abrirían el camino a un amplio abanico de aplicaciones futuras con su producción a bajo costo y de fácil acceso.

Abstract In the last decade, magnetic nanomaterials have been widely used in the fields of chemistry, physics, engineering, and medicine due to their optical, magnetic, and conductive properties, and as contrast agents in magnetic resonance. Their influence in the treatment of cancerous tumors has been evaluated and has sparked great interest in its use in environmental repair systems such as magnetic absorbers that trap metal particles and some contaminants. Here we analyze the influence of process parameters to obtain magnetic nanoparticles under three chemical synthesis methods. Its morphological characterization was performed by scanning electron microscopy (SEM), its elemental composition by energy dispersive spectroscopy (EDS), and its structure by x-ray diffraction (XRD). Our results showed that the obtention method had a great influence as evidenced by the variability in nanoparticle sizes. It is worth highlighting that we obtained particles at a nanometric scale, especially Fe3O4 (magnetite) and Fe2O3 (maghemite) structures, with potential superparamagnetism properties that could open a wide range of future applications for the production of these materials at low cost and easy access.

Resumen Este trabajo describe la producción y caracterización magnética de un compuesto a base de resina epoxi y caucho pulverizado reforzado con magnetita (Fe 3 O 4 ) en polvo. Además, se presenta el análisis realizado a los compuestos en función de la carga magnética dentro de la matriz polimérica. Las propiedades magnéticas del material se realizaron a diferentes temperaturas en un rango magnético de -30000 a 30000 0e. La morfología tanto de los precursores como de los compuestos fue determinada por microscopía electrónica de barrido (MEB) y la caracterización estructural fue realizada por difracción de rayos X (DRX). El patrón de difracción obtenido en las mediciones de DRX permite observar que, con la adición de magnetita en polvo en la matriz plástica, se crea una transición amorfo-cristalina en el material. A través de las imágenes obtenidas por MEB se observa la presencia de hematita en el precursor (Fe 3 O 4 ) y un tamaño irregular en las muestras. Los compuestos se comportan como un material magnético blando y presenta cambios en la variación de la fuerza coercitiva, tanto con el incremento de temperatura como con la variación de porcentaje de volumen de magnetita en la matriz polimérica. El material fabricado puede ser utilizado en aplicaciones donde el compuesto debe ser fácilmente detectable.

Abstract This work describes the production and magnetic characterization of a compound base on epoxy resin and powdered rubber reinforced with magnetite (Fe 3 O 4 ) poder. Also it is presented the análisis carried out on the components, which are according to the magnetic charging inside the polymeric matrix. the magnetic properties of the material they were made at different temperaturas in a magnetic range from -30000 to 30000 Oe the morphology of both the precursons like the compounds was determined by scanning electron microscopy and structural characterizatin was performed by X- ray diffraction (XRD). The diffraction pattern obtained in the XRD measurements allows us to observe that, with the addition of powdered magnetite in the plastic matrix, an amorphous-crystalline transition is created in the material. Through the images obtained by SEM, the presence of hematite in the precursor (Fe 3 O 4 ) and irregular size in the samples is observed. The compounds behave like a soft magnetic material and present changes in the variation of the coercive force, both with the increase in temperature and with the percentage variation of magnetite volume in the polymer matrix. The manufactured material can be used in applications where the compound should be easily detectable.

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 El material cerámico policristalino Sr2SbMnO6 se sintetizó mediante el método convencional de reacción en estado sólido. La ruta de síntesis usada difirió de otras reportadas en la literatura en que se usó SrO en lugar de SrCO3 como precursor del Sr. Los patrones de difracción de rayos X obtenidos a temperaturas entre 25 y 1.400 °C se estudiaron mediante el método de refinamiento de Rietveld con el programa Generalized Structure Analysis System (GSAS). Los resultados revelaron que la estructura era tetragonal con el grupo espacial P4/mnc a temperaturas entre los 100 y los 600 °C, y cambió a una estructura cúbica con el grupo espacial Fm-3m a temperaturas entre los 800 y los 1.000 °C. Se discute, asimismo, la dependencia del parámetro de red en función de la temperatura. El estudio de este material es importante dadas sus propiedades multiferróicas.

Abstract The polycrystalline ceramic of Sr2SbMnO6 was synthesized by the conventional solid-state reaction. The used synthesis route differed from others reported in the literature, as we used SrO instead of SrCO3 as the Sr precursor. Studies of the X-ray diffraction (XRD) pattern obtained by means of the Rietveld refinement using the code of the Generalized Structure Analysis System (GSAS) software were performed. The analyses revealed that the crystal structure was tetragonal in space group P4/mnc at temperatures from 100 to 600º C, and changed to a cubic structure with space group Fm-3m at temperatures between 800 and 1,000º C. The temperature dependence of the lattice parameter was also discussed. The study of this material is important given its multiferroic properties.

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.

Resumen Se describe la producción y caracterización de un material compuesto basado en matrices de polietileno de alta densidad (HDPE) reforzadas con magnetita pulverizada. Compuestos de este tipo son usados para diferentes aplicaciones como la fabricación de escudos de absorción electromagnética, transductores, entrega focalizada de medicamentos, marcación de órganos, etc. Las muestras fueron producidas de acuerdo a diferentes proporciones en volumen de magnetita y HDPE. Los análisis semicuantitativos llevados a cabo por medio de DRX dejan en evidencia la presencia de hematita al interior de la magnetita mineral usada como refuerzo del compuesto. El porcentaje de cristalinidad de los compuestos se calculó a través de difracción de rayos X. Los resultados de la difracción mostraron una transición amorfo-cristalino del compuesto, debida al creciente contenido de magnetita al interior de la matriz. El porcentaje de cristalinidad (χc) de las muestras reforzadas con un 40% en volumen de magnetita fue del 90% mientras que para las muestras reforzadas con el 10% en volumen la cristalinidad fue del 80%. Esto puede estar ligado a la mayor proliferación de partículas de magnetita al interior de la matriz plástica para contenidos de refuerzo superiores al 30% en volumen, tal y como se evidenció en las imágenes obtenidas a través de microscopía electrónica de barrido (SEM). Las muestras fueron eléctricamente caracterizadas a través de medidas de resistividad volumétrica y polarización eléctrica. Los resultados mostraron que para proporciones del refuerzo de magnetita iguales o inferiores al 20% no hay una reducción substancial en la resistividad de los compuestos comparada con la del polietileno sin reforzar. En cambio, para proporciones de magnetita iguales o superiores al 30% en volumen los compuestos muestran una reducción en la resistividad de hasta seis ordenes de magnitud. La polarización eléctrica deja en evidencia como el material compuesto presenta una transición al pasar de ser completamente aislante (10% en volumen de magnetita) a ser un material resistivo donde la corriente y el voltaje se encuentran en fase (muestras reforzadas con 30%-40% de volumen de magnetita). Las curvas de histéresis magnética en función del campo aplicado muestran un incremento constante en la magnetización de saturación (de 17,3 a 60,5 emu/g) y en la magnetización remanente (de 0.94 emu/g a 5 emu/g), al aumentarse el contenido de magnetita en las muestras. La presencia de hematita en las muestras pudo haber afectado los valores de la magnetización de saturación y de remanencia en las curvas de histéresis magnética. Las curvas de magnetización en función de la temperatura dejan en evidencia la transición de Verwey de la magnetita alrededor de los 120K, a la vez que confirman el aumento en la magnetización de las muestras conforme el contenido del refuerzo aumenta al interior de la matriz. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Abstract This work describes the production and characterization of a composite material based on magnetite filled HDPE, which is commonly known for its magnetic properties. Composites of this kind are used in different applications such as microwave absorption, transducers and biomedical applications like drug delivery, organs tagging, etc. The samples were produced according to different volume ratios of magnetite and HDPE. The semiquantitative analysis conducted by XRD revealed the presence of hematite within the mineral magnetite used as a filler in the composites. The crystallinity degree was calculated through X-ray diffraction tests. The XRD results showed how there is an amorphous-crystalline transition due to the magnetite increasing content. The crystallinity percent (χc) for samples filled with 40% of magnetite volume was 90% while the (χc) for samples filled with 10% of magnetite volume was 80%. Which may be related to the increased magnetite particles into the plastic matrix for reinforcement contents up to 30% by volume, as evidenced in the images obtained through scanning electron microscopy (SEM). The samples were electrically characterized through volume resistivity measurements and electric polarization. The results showed that for ratios less than the 20% of magnetite there is no substantial reduction in the resistivity of the composite samples compared to the unfilled HDPE samples, but for magnetite ratios above 30% the composite samples showed a substantial reduction of six orders of magnitude in their volumetric resistivity. The electric polarization showed how the composite material undergoes a transition, going from an insulating material (for samples with 10% of magnetite volume) to a resistive material where the current and voltage are in phase (for samples with 30% and 40% of magnetite volume). The magnetization curves showed that the saturation magnetization (from 17,3 to 60,5 emu/g) and remanence (from 0,94 to 5 emu/g) increase in samples with high magnetite contents. The presence of the hematite phase in the samples could have affected the magnetization saturation and the remanence values in the hysteresis curves. Magnetization curves as a function of temperature showed the Verwey samples transition around the 120K and confirmed that the magnetization increases as the magnetite volume within the matrix increases. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Este trabajo tiene como propósito revisar el estado del arte en la síntesis y caracterización de materiales de matriz polimérica reforzados con compuestos a base de carbón o ferritas para su uso como materiales atenuadores de interferencia electromagnética (EMI). Recientemente, este tipo de materiales han sido objeto de investigación debido a sus potenciales aplicaciones tecnológicas, economía y de ser además ambientalmente amigables, puesto que polímeros o cauchos reciclados se pueden utilizar para su fabricación. Estos compuestos pueden ser empleados en la producción de blindajes electromagnéticos, transductores, entrega focalizada de medicamentos, marcación de órganos, hipertermia magnética, etc. Para la fabricación de este tipo de materiales compuestos se usan refuerzos particulados, fibras o láminas y como matrices polímeros termoplásticos o termoestables, cauchos sintéticos o naturales. El método de producción de los compuestos (mezcla fundida, métodos químicos, etc.) influye en las propiedades eléctricas, magnéticas y electromagnéticas del material obtenido, debido a la relación de aspecto de los refuerzos: compuestos con elevada relación de aspecto de sus refuerzos tendrán mejores propiedades magnéticas, eléctricas y desempeño frente a la interferencia electromagnética. El blindaje electromagnético de estos materiales se cuantifica a través de la efectividad del blindaje (SE) o en otros casos a través de la pérdida reflectiva (RL). Una efectividad de blindaje de 30 dB corresponde a 99,9% de atenuación de la radiación electromagnética incidente. En todos los trabajos se comprueba que las propiedades del compuesto dependen de la cantidad y del tipo de refuerzo adicionado a la matriz.

This work aims at revising the state of the art in the synthesis and characterization of polymer/ ferrites or polymer/carbon based composites used as EMI shielding materials. In recent years, such composites have been subject of research not only due to their potential technological applications and economy advantages, but also because they are environmentally friendly since some recycled materials such as some plastics and rubbers may be used for their production. Composites of this kind are used in different applications such as magnetic and microwave absorption, transducers manufacturing and biomedical applications like targeted drug delivery, labeling organs, magnetic hyperthermia, among many other things. Fillers of different shapes are used to produce these kinds of composites. Particles, fibers or sheets from several materials can be employed as matrices; for example, thermoplastic or thermoset polymers, synthetic or natural rubbers. It was found that the production method (melt-blending, solution processing, etc.) influenced the electric, magnetic and electromagnetic properties of the composite material due to the aspect ratio of the fillers: fillers with high aspect ratios result in composites with improved electrical, magnetic and better EMI shielding performance. The electromagnetic shielding for these materials is quantified through the shielding effectiveness (SE) or by the reflective loss (RL). A shielding effectiveness of 30 dB corresponds to a 99.9% of electromagnetic attenuation. It was proved that the composite properties depend on the filler content within the matrix.

The Sr2HoNbO6 complex perovskite has been synthesized by solid-state reaction. X-ray diffraction pattern reveals that Sr2HoNbO6 material crystallizes in a cubic structure, Fm3̅m space group, lattice constant a=8.018 Å, which has a lattice mismatch ~3% with YBa2Cu3O7-δ. The chemical stability of Sr2HoNbO6 with YBa2Cu3O7-δ superconducting has been studied by x-ray diffraction and measurements of magnetization as a function of temperature on Sr2HoNbO6-YBa2Cu3O7-δ composites. X-ray diffraction patterns of the composite shown that all the X-ray diffraction peaks could be indexed for either Sr2HoNbO6 or YBa2Cu3O7-δ with no extra peak detectable. This result implies that these compounds remain as two different separate phases in the composite with no chemical interaction. Magnetic response shows that superconducting transition temperature of pure YBa2Cu3O7-δ and Sr2HoNbO6-YBa2Cu3O7-δ composites is 93,5 K. These favorable characteristics of Sr2HoNbO6 show that it can be used as a potential substrate material for growth of YBa2Cu3O7-δ superconducting films.

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.