Modelo de correlación entre propiedades magnéticas y estructurales de ferrita de Mn-Zn dopada con Li

ARANA MERCEDES, BERCOFF PAULA G., GALVÁN VICTOR

San Carlos de Bariloche

Congreso; VII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2011

Modelo de correlación entre propiedades magnéticas y estructurales de ferrita de Mn-Zn dopada con Li   Mercedes Arana (a), Paula G. Bercoff (a), Victor Galván(a) (a)Instituto de Física Enrique Gaviola, CONICET ? Facultad de Matemática, Astronomía y Física, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina. Mail: aranamercedes1@gmail.com   Se caracterizaron nanopartículas de ferrita de Mn-Zn de la forma Li0,5xZn0,6-xMn0,4Fe2O4 para x= 0,0; 0,1; 0,2 y 0,4; sintetizadas por sol-gel y autocombustión y calcinadas en atmósfera de Ar a 1000ºC durante dos horas. Se caracterizaron morfológica, estructural y magnéticamente las muestras obtenidas de los tratamientos térmicos. La caracterización estructural se realizó con un difractómetro de rayos X. Mediante el uso del programa X-Pert, se encontró que se formaron óxidos de hierro y de zinc como fases secundarias, además de la ferrita, los cuales disminuyen su concentración con el incremento del contenido de Li hasta obtener una muestra monofásica para la mayor cantidad de litio incorporada. La caracterización magnética se realizó con un magnetómetro de muestra vibrante, obteniéndose ciclos de histéresis que revelaron el comportamiento ferrimagnético esperado y un aumento en la magnetización de saturación en función de x, que va de 63,0 emu/g para la muestra sin litio a 101,5 emu/g para la muestra con x=0,4. En el análisis por microscopía electrónica de barrido de las muestras se observan cambios significativos en el tamaño y la morfología de las partículas con el incremento de iones de Li. El efecto observado en las propiedades estructurales y magnéticas con la incorporación de iones de Li, se explica teniendo en cuenta que la ocupación catiónica entre los sitios octaédricos y tetraédricos en ferritas espinelas es muy sensible al elemento dopante. Por lo tanto, se utilizó el método de Rietveld a través del  programa Topas para refinar los espectros de difracción de las muestras e incorporar un modelo de distribución catiónica que justifique las propiedades magnéticas observadas en función del contenido de Li. Se encontró que los iones de Li+ y Zn2+, ambos no magnéticos, ocupan ambos sitios tetraédricos (A) y octaédricos (B) pero con una preferencia por los sitios A a medida que se incrementa el contenido de litio. Además se encontró que los iones de Mn se encuentran en estado de oxidación divalente y trivalente; la presencia de iones de Mn3+, provoca una presencia de Fe2+,  ambos con momento magnético de 1μB menor al que presentan los iones de Mn2+ y Fe3+. Esto se pronuncia con el incremento del contenido de Li. Los dos últimos efectos mencionados justifican el incremento de la magnetización en función del contenido de Li, obteniéndose mediante el método de Rietveld la correlación esperada entre propiedades magnéticas y estructurales con el modelo de distribución catiónica.