NANOESTRUTURAS DE La1-XYXNiO3 E SUAS PROPRIEDADES

NANOESTRUTURAS DE La1-XYXNiO3 E SUAS PROPRIEDADES

• Autor
• Lucas da Silva Rodrigues
• Co-autores
• Marcia Tsuyama Escote
• Resumo

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  NANOESTRUTURAS DE La_1-XY_XNiO₃ E SUAS PROPRIEDADES

   

  Compostos RNiO₃ (R=terra rara) são sistemas eletronicamente correlacionados que apresentam propriedades físicas importantes, sendo que suas propriedades elétricas, óticas e magnéticas estão relacionadas a sua estrutura cristalina. Além disso, estes apresentam um rico diagrama de fases, com transições magnéticas (transição de Néel) e elétricas (transição metal-isolante) que podem ser controladas por substituição química, tensão na rede cristalina, densidade de defeitos, crescimento em diferentes substratos, dentre outras.  Estas características tornam estes compostos interessantes em várias aplicações como em catalise, transistores, biosensores, dispositivos neuromórficos, entre outras.^{1 –5}

  Um dos grandes desafios na síntese desses materiais, é que para estabilizar o Ni³⁺ na estrutura RNiO₃ são em altas temperaturas (T > 900 ºC) e altas pressões de O₂ (400 – 2000 bar).  Vários trabalhos foram realizados com o intuito de obter estes compostos em condições menos extremas, como deposição de filmes finos e síntese de nanoestruturas como por rotas como eletrofiação, preenchimento de membrana porosa e síntese hidrotermal assistida por micro-ondas (SHAM).^1–5

  Neste contexto, foi sintetizado o composto La_1-XY_XNiO₃ (0 ? x ? 0,1) onde busca-se por meio da dopagem com Y explorar diferentes propriedades físicas destes compostos, devido ao menor raio atômico de Y em relação ao La. Os compostos foram sintetizados por meio da roda de SHAM, onde utilizou-se como reagentes de partida: nitratos de La e Ni, acetato de Y e Glicina, estes foram dissolvidos em proporções estequiométricas em água e depois colocados no vaso reacional.  Este foi transferido para o reator de micro-ondas e a síntese foi realizada a 180 ºC por 90 min. O precipitado obtido foi lavado com água ultrapura por centrifugação, na sequência seco e tratado termicamente a 800°C em atmosfera ambiente para obtenção da fase perovskita desejada. Foram realizadas as seguintes caracterizações: microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), termogravimetria (TGA), e a medida da resistividade elétrica em função da temperatura (? x T).

  Em termos de resultados, por meio das imagens de microscopia foi possível observar a formação de nanopartículas cúbicas, na ordem de 150nm de tamanho de aresta para a amostra sem Y. Já em relação a estrutura, as nanopartículas monofásicas e policristalinas, apresentam a estrutura romboédrica e grupo espacial de simetria (r-3c), a dopagem da estrutura LaNiO₃ com Y foi possível até x= 0,15 as demais amostras apresentaram picos adicionais de NiO e óxido de ítrio. Através dos dados de TGA, realizados no precipitado após a SHAM, é possível observar os eventos térmicos de perda de água, perda dos orgânicos remanescente da síntese, corroborando com o tratamento térmico utilizado na síntese das nanopartículas. Nas medidas de transporte elétrico, na faixa entre 2-300 K as amostras exibem comportamento metálico em toda faixa de temperatura, já em relação a presença de Y, a região de baixa temperatura das amostras com x >0,1 apresentam um aumento da resistividade na região de baixa temperatura.

   

  Agradecimentos

  Central Experimental Multiusuário da Universidade Federal do ABC (CEM/UFABC) pelo suporte experimental, a FAPESP (22/11278-9), (23/08247-7) pelo apoio financeiro e a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES/PROEX), pela bolsa de estudos.

   

  Referências

  1.          Catalano, S. et al. Rare-earth nickelates RNiO3: thin films and heterostructures. Reports Prog. Phys. 81, 046501 (2018).

  2.          Zhang, Z. et al. Strongly correlated nickelate: Recent progress of synthesis and applications in artificial intelligence. Mater. Sci. Semicond. Process. 166, 107735 (2023).

  3.          Klein, Y. M. et al. RENiO3 Single Crystals (RE = Nd, Sm, Gd, Dy, Y, Ho, Er, Lu) Grown from Molten Salts under 2000 bar of Oxygen Gas Pressure. Cryst. Growth Des. 21, 4230–4241 (2021).

  4.          Serrano-Sánchez, F., Fernández-Díaz, M. T., Martínez, J. L. & Alonso, J. A. On the magnetic structure and magnetic behaviour of the most distorted member of the series of RNiO3 perovskites (R = Lu). Dalt. Trans. 51, 2278–2286 (2022).

  5.          Medina, M. S. et al. Low oxygen pressure synthesis of NdNiO3- ? nanowires by electrospinning. Nano Express 1, (2020).

• Palavras-chave
• niquelatos, terras-raras, óxidos de metais de transição
• Modalidade
• Pôster
• Área Temática
• Materiais Funcionais Avançados