LA CRISTALOGRAFÍA DEL NUEVO SISTEMA MAGNETO-ELÉCTRICO CaBaCo 4 O 7 Y EL ROL DE LAS SUSTITUCIONES CATIÓNICAS

AURELIO, G.; CURIALE, J.; CUELLO, G. J.; SÁNCHEZ, R. D.

Mar del Plata

Congreso; X Reunión Anual de la AACr; 2014

AACr

Hace dos años, se descubrió que el nuevo compuesto CaBaCo 4 O 7 presentaba un comportamiento magneto-eléctrico por debajo de 60 K con un valor de polarizabilidad eléctrica excepcionalmente alto, de 17000 μC/m 2 a 10 K, 6 veces mayor que el más alto reportado para multiferroicos impropios. La familia de óxidos RBaCo 4 O 7 se viene estudiando intensamente en los últimos 10 años desde su descubrimiento, porque presenta muchas características novedosas en su comportamiento electrónico y magnético y porque además es uno de los materiales con mayor capacidad de almacenamiento de oxígeno, hasta 2600 μmolO/gr ? muy superior a los materiales convencionales para tal fin ? con alta movilidad en un intervalo de temperaturas aún más interesante para aplicaciones. En cuanto a su interés científico, la topología de este compuesto permite estudiar la frustración magnética en una red tridimensional de cobaltos en entorno 100% tetrahédrico, algo que experimentalmente es difícil de conseguir a la hora de diseñar nuevos materiales. Su estructura cristalina, en el grupo espacial polar Pbn2 1 , sugería posibles propiedades ferroeléctricas. A diferencia de otros miembros de la familia donde R es un lantánido o Y, el compuesto con Ca posee una proporción 1:1 de Co(III) /Co(II) y presentaría orden de carga, un elemento que parece ser crucial para el orden ferri-magnético (FiM) que se desarrolla por debajo de 60 K. Efectivamente, se encontró que a la misma temperatura, el sistema presentaba un aumento muy grande en su polarizabiliad eléctrica, lo cual abrió preguntas para estudiarlo como material multiferroico. En este trabajo presentamos nuestros avances recientes sobre los efectos de sustituir el Ca con otro catión isovalente como el Sr. Este tipo de sustituciones es muy útil para analizar el rol del desorden y los efectos de tamaño y muchas veces conduce a estados novedosos. Sintetizamos policristales de Ca 1−x Sr x BaCo 4 O 7 con 0 < x < 0,10 y estudiamos sus propiedades magnéticas y cristalográficas empleando difracción de neutrones, DRX convencional y medidas de magnetometría. Encontramos que ya con una pequeña proporción de sustitución del 2 % la estabilidad de la fase FiM comienza a perturbarse. No sólo se debilita el orden FiM con la adición de Sr, sino que se oberva una segunda y hasta una tercera fase magnética que hemos estudiado mediante experimentos de difracción de neutrones. Nuestros resultados subrayan la competencia entre la frustración geométrica y las fuertes interacciones AFM entre cobaltos. Las distorsiones y/o desorden que induce el Sr juegan un rol fundamental, y es posible que esto afecte también las propiedades ferroeléctricas, planteando nuevas preguntas para continuar con este estudio.