Obtención de ferritas de bismuto dopadas con itrio con potenciales aplicaciones tecnológicas

Abstract

Motivación: En los últimos años se intensificó el estudio de nuevos materiales con propiedades multiferroicas,debido a sus aplicaciones en espintrónica y almacenamiento magnetoeléctrico de la información1. Sonpocas las sustancias que presentan propiedades magnetoeléctricas en una sola fase y solo las ferritas debismuto, lo hacen a temperatura ambiente. En estas sustancias las propiedades multiferroicas se puedenmejorar por dopaje de sus cationes2,3. En este trabajo proponemos la síntesis y caracterización de ferritasde bismuto dopadas con itrio, obtenidas a partir de la descomposición térmica de complejos inorgánicos.Resultados: Los complejos Bi1-xYx[Fe(CN)6].4H2O (0<x<1) fueron calentados en mufla entre 500 y 600 ºCpara obtener Bi1-xYxFeO3. Los análisis termogravimétricos (TGA) y térmicos diferenciales (DTA), permitierondeterminar la temperatura óptima para la obtención de los óxidos mixtos a partir de los complejos. De losdatos de difracción de rayos X de polvo (DRXP) y usando el método Rietveld se refinaron las estructurascristalinas. En los óxidos de formula Bi1-xYxFeO3 se identificaron dos tipos de geometría: romboédrica (G.E.R3c) cuando x= 0,1; 0,2; 0,3 y ortorrómbica (G.E. Pnma) para x= 0,5; 0,7; 0,9. Este cambio de sistemacristalino se atribuye al reemplazo parcial del bismuto por un catión más pequeño (Bi3+=1,17Å; Y3+=1,02Å).Esta transición de geometría fue confirmada por espectroscopia Raman. El tamaño de los cristales (entre2 y 3 µm) se estimó por microscopía electrónica de barrido (SEM). El estudio de transporte eléctrico deBi0,7Y0,3FeO3 se realizó sobre una pastilla de muestra sinterizada, determinándose que el mecanismo deconducción ajusta con Variable Range Hopping (VRH)4 en todo el rango de temperatura (25 ? 315 K), conRhopping=100nm (a 25K).Conclusiones: El método de descomposición térmica de complejos inorgánicos, es una excelente elecciónpara la obtención de óxidos con formula Bi1-xYxFeO3 (0<x<1). Los óxidos mixtos obtenidos presentaron altogrado de pureza y tamaño uniforme de partícula del orden de los nanómetros. La sustitución de itrio porbismuto se materializó correctamente en todas las proporciones. En la muestra Bi0,7Y0,3FeO3 (G.E. R3c) sepudo determinar su mecanismo de conducción eléctrica.Referencias:1) Lee, J. H., Fina, I., Marti, X., Kim, Y. H., Hesse, D., Alexe, M., Advanced Materials, 2014, 26, 7078-7082.2) Zhong, M., Pavan Kumar, N., Sagar, E., Jian, Z., Yemin, H., Reddy, P.V., Mat. Chem. Physl., 2016,173, 126-131.3) Navarro, M. C., Jorge, G., Negri, R. M., Medina, L. S., Gómez, M. I., J. Therm. Anal. Calorim.,2015,122, 73-80.4) Mott, N.F., T.J. International Ltd. London, 1990, 2nd ed., 51.