Síntese e caracterização da perovskita La₂CoMnO₆ pelo método da combustão

Abstract

Na tentativa de dominar o preparo de materiais multiferróicos como as manganitas, da família das perovskitas, utilizou-se a técnica da combustão em alta temperatura para fazer o sistema La₂Co-MnO₆. Após o preparo das amostras dentro dos intervalos de temperatura que tradicionalmente as fases estruturais estáveis existem (800°C-16h e 1300°C-2h), as amostras foram caracterizadas estrutural, microestrutural, química, elétrica e magneticamente, nos modos de esfriamentos lento e rápido, e ainda em atmosferas ambiente, O₂ e N₂. Existe a possibilidade de coexistência de fases com simetrias muito próximas - monoclínica ♯14-P2₁/n, ortorrômbica ♯62-Pnma ou romboédrica ♯167-R3 e com misturas de valências para os metais de transição. A isenção de fases óxidas ou binárias, possibilitou que a cerâmica demonstrasse comportamento magnético do tipo ferromagnetismo, ferrimagnetismo e vidro de spin em temperaturas diferentes. A perovskita A₂BB’O₆-monoclínica é estável em baixa temperatura podendo ser considerada como parcialmente ordenada com seus metais de transição na configuração Co⁺² e Mn⁺⁴, enquanto que a estrutura romboédrica, estável em alta temperatura pode ser considerada como desordenada com seus elementos ocupando posições aleatórias na rede e apresentando configuração Co⁺³ e Mn⁺³. Já a simetria ortorrômbica que é uma estrutura precursora da fase monoclínica, foi capaz de acomodar duas fases iguais com valências diferenciadas. Medidas de magnetização em função da temperatura e do campo magnético demonstram um estado paramagnético no material em temperatura acima da ambiente e que próximo a temperatura ambiente se ordena ferromagneticamente ou ferrimagneticamente. Em baixa temperatura o material se comporta como um ferromagneto duro, enquanto que a alta temperatura se comporta como um ferromagneto mole. Há indicativo da presença de um estado vidro de spin, entretanto medidas complementares deverão ser feitas para confirmar esta suposição. Medidas de transporte elétrico mostraram que o sistema La₂CoMnO₆ é tipicamente semicondutor em temperaturas menores que 140K, com resistividades da ordem de 60kOhm.m controlados por mecanismos distintos de condutividade em função da temperatura na amostra. Atuam em baixa temperatura mecanismos de pólarons de pequena massa, enquanto que em alta temperatura mecanismos de salto de elétrons controlam a condutividade no sistema. Entre estes dois mecanismos, no intervalo de temperatura na qual a condutividade muda abruptamente, mecanismos de mágnons são atuantes influenciados pela magnetização espontânea criada nas interações entre íons de metal de transição.