Propriedades estruturais e microestruturais de manganitas dopadas com cobre

Abstract

Recebido em 20/2/06; aceito em 15/2/07; publicado na web em 6/8/07 STRUCTURAL AND MICROSTRUCTURAL PROPERTIES OF Cu-DOPED MANGANITES. We report a structural study on polycrystalline La 0.86 Sr 0.14 Mn 1-y Cu y O 3+δ samples (y = 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20) using refinement of powder X-ray diffraction data and analysis of scanning electron microscopy images. It is found that the structure remains rhombohedral through the whole series, with a decrease in the average Mn-Mn bond distances, slight variations in Mn-O-Mn angle and reduction in the unit cell volume with increasing Cu amounts. The values of Mn-Mn distances suggest compact structures with δ within ±1%. Scanning electron microscopy images reveal homogeneous microstructure in all samples, besides a trend for smaller grains and larger porosity with increasing Cu content.Keywords: manganites; X-ray diffraction; scanning electron microscopy. 11 pela aproximação e convolução dos picos desdobrados nos padrões de difração de raios-X de suas manganitas romboédricas La(Mn,Cu)O 3 , indicando uma estrutura cúbica observada para teores de Cu maiores que 40% at. INTRODUÇÃOAs alterações estruturais refletem-se profundamente na resposta das manganitas aos diversos fatores externos. Assim, o conhecimento detalhado das características estruturais dos compostos, bem como seu controle, tornam-se informações indispensáveis tanto na interpretação teórica quanto no desenvolvimento de novas aplicações tecnológicas para esses materiais. O propósito deste trabalho é apresentar a evolução das propriedades estruturais e microestruturais de manganitas de composição La 0,86 Sr 0,14 Mn 1-y Cu y O 3+δ com y = 0; 0,05; 0,10; 0,15 e 0,20, investigadas através de técnicas de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. Estrutura cristalinaManganitas são óxidos com fórmula geral ABO 3 , sendo tipicamente o sítio A ocupado por íons de terras raras ou íons bivalentes de metais alcalinos terrosos e o sítio B por íons de manganês. O protótipo de estrutura cristalina das manganitas é a estrutura cúbi-ca da perovsquita ideal, com os íons de manganês (sítio B) ocupando o centro do cubo e os íons correspondentes ao sítio A ocupando os vértices 8 . Em torno de cada íon de manganês forma-se um octaedro de íons de oxigênio, aumentando a energia de coesão através de ligações covalentes Mn-O. Os íons de oxigênio são compartilhados entre octaedros vizinhos, razão pela qual deformações ou rotações desta subestrutura não ocorrem de forma isolada.A estrutura real, entretanto, raramente apresenta a simetria cúbica da perovsquita ideal. Efeitos diversos criam deformações no arranjo atômico, dentre os quais citam-se a deformação do

Evidence for magnetic phase separation in La0.86Sr0.14Mn1−xCuxO3+δmanganites from NMR and magnetic measurements

“…A more detailed analysis of the value of the peak frequency reveals a small and smooth displacement of the central peak as a function of x (figure 4(b)). This feature can be associated with slight structural changes caused by the Cu for Mn substitution [18], as shown in figures 4(c) and (d). As mentioned above, the 139 La NMR frequency in zero-field measurements is dictated by the magnitude of the transferred hyperfine field, from neighbouring Mn ions, which depends on the overlap of the Mn t 2g orbitals with the on-site La s orbitals, mediated by p oxygen orbitals [6].…”

“…The final sintering was performed in an oxygen atmosphere at 1400 • C for 30 min and this was followed by a period of 24 h at 1300 • C. Powder x-ray diffraction (XRD) showed the formation of a rhombohedral R 3M structure for all samples, with decreasing unit cell volume and a small increase of lattice distortion for samples with larger values of x. From the XRD patterns, the values of the oxygen non-stoichiometry parameter δ were estimated to be in the range 0.023-0.030 [18]. The positive values of δ indicate the presence of cation vacancies in the structure of the analysed compounds, associated with the oxygen-rich atmosphere used in the syntheses [16].…”

“…Energy dispersive x-ray spectrometry (EDS) showed local atomic contents in accordance with the nominal values. Further details on synthesis and structural characterization of these samples are reported elsewhere [18]. The magnetization measurements were carried out using a vibrating sample magnetometer in the temperature range from 4.2 to 300 K with magnetic fields up to 25 kOe.…”

“…Also the transport properties are changed, with formation of domains with enhanced electron mobility as compared to other regions [12]. From the structural point of view, the introduction of Cu ions in the crystalline lattice leads to a steady decrease in the lattice parameters, although no modification of the crystal symmetry has been observed [16][17][18]. Other reported effects associated with the Cu for Mn substitution are the increases in catalytic activity in hydrogen oxidation processes [19] and in the magnitude of colossal magnetoresistance [20,21] and magnetocaloric effect [10,22].…”