EFEITO DA ADIÇÃO DE COBRE SOBRE AS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS E MAGNÉTICAS DE NANOPARTÍCULAS DE GRANADA DE FERRO E ÍTRIO.

Abstract

RESUMO:A granada de ferro e ítrio dopada com cobre foi preparada pelo método sol-gel. Para os estudos, foram utilizadas as técnicas de caracterização estrutural, morfológica, Vibracional e magnética. Para a síntese das nanopartículas de Y3(Fe1-xCux)5O12 foram utilizados materiais à base de nitratos e água destilada como solvente. A caracterização estrutural verificou uma única fase cristalográfica para as amostras de concentração X= 0,00 e X=0,01 característica da YIG. Para concentrações de X= 0,03 e X=0,05 observamos a formação de uma fase mista de hematita (Fe2O3) e YIG. Observou-se um aumento nos parâmetros de rede á medida que ocorre o incremento de Cu+2. As morfologias das amostras foram determinadas utilizando a técnica de microscopia eletrônica de varredura mostrando formatos alongados e um aumento nas aglomerações das partículas com o incremento da concentração de Cu+2. A técnica de Espectroscopia de energia dispersiva, confirmou a presença do cobre dentro da estrutura da YIG. A análise da espectroscopia por transformada de Fourier na região do infravermelho (FTIR) indicou bandas características da rede cristalina da YIG, com espectros semelhantes para todas as amostras dopadas quando comparados com os espectros da amostra pura. A espectroscopia Raman revelou um deslocamento dos picos correspondentes aos modos vibracionais característicos da rede cristalina no sentido do número de onda menor com o incremento da dopagem. A análise magnética mostrou um aumento na magnetização de saturação para a amostra dopada em 1%, enquanto uma diminuição da magnetização foi observada para as maiores concentrações de cobre (Cu). As variações na coercividade foram associadas ao formato das partículas e aos mecanismos de ancoragem dos momentos magnéticos em parede de domínio, observando uma diminuição do campo coercitivo com o incremento da concentração de Cu+2.

ABSTRACT:Iron-doped and copper-doped yttrium garnet was prepared by the sol-gel method. For the studies, the techniques of structural, morphological, Vibrational and magnetic characterization were used. For the synthesis of the nanoparticles of Y3(Fe1-xCux)5O12 materials based on nitrates and distilled water as solvent were used. The structural characterization verified a single crystallographic phase for the samples of concentration X=0,00 and X=0,001 characteristic of the YIG. For concentrations of X=0,003 and X=0,05 we observed the formation of a mixed phase of hematite (Fe2O3) and YIG. An increase in the network parameters was observed as the increase of Cu+2 occurred. The morphologies of the samples were determined using the scanning electron microscopy technique showing elongated shapes and an increase in the agglomerations of the particles with the increase of Cu+2 concentration. The dispersive energy spectroscopy technique confirmed the presence of copper within the YIG structure. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis indicated bands characteristic of the YIG crystal lattice, with similar spectra for all doped samples as compared to pure sample spectra. Raman spectroscopy revealed a shift of the peaks corresponding to the vibrational modes characteristic of the crystal lattice towards the smaller wavelength with increasing doping. The magnetic analysis showed an increase in the saturation magnetization for the doped sample in 1%, while a decrease of the magnetization was observed for the higher concentrations of copper (Cu). The variations in coercivity were associated with the shape of the particles and the anchoring mechanisms of the magnetic moments in the domain wall, observing a decrease of the coercive field with the increase of Cu+2 concentration.