| Resum: |
Esta tesis abarca el estudio de propiedades magnetoeléctricas en aleaciones magnéticas y metálicas nanoporosas, y en capas densas de óxidos de metales de transición. La naturaleza interfacial de los procesos magnetoeléctricos ha hecho que históricamente el estudio de estos fenómenos se abordara en sistemas de elevada relación superficie/volumen, limitándose muchas veces a capas ultradelgadas (1-2 nm). En esta tesis, se postula una nueva forma de afrontar el estudio de estos procesos, basada en el uso de materiales nanoporosos los cuales se caracterizan por tener una relación superficie/volumen muy elevada y una pared de poro o ligamento de pocos nanómetros. De esta forma, se han obtenido efectos magnetoeléctricos en materiales cuyo grosor global supera el centenar de nanometros. La síntesis de los materiales de interés se ha llevado a cabo por métodos de deposición electroquímica. Específicamente, se ha sacado partido de la formación de micelas al disolver copolímeros bloque en soluciones acuosas por encima de la concentración micelar crítica. Estas micelas quedan atrapadas durante el proceso de electrodeposición, actuando como agente moldeador. Usando este enfoque, se han podido sintetizar diferentes muestras de distintas morfologías y composiciones de la aleación cobre-níquel. La aplicación de voltaje se ha realizado haciendo uso de electrolitos, aprovechando la formación de una doble capa eléctrica. Con la intención de obtener efectos magnetoeléctricos puros (acumulación de carga) y evitar procesos oxidativos simultáneos, se ha utilizado un electrolito orgánico aprótico. Con este método, se pueden obtener campos eléctricos del orden de centenares de MV/cm. Gracias a este elevado campo eléctrico, junto con la enrome relación superficie/volumen de los materiales nanoporosos, se ha obtenido una disminución de la coercitividad de una muestra nanoporosa de Cu25Ni75 en un 32 %. Simulaciones ab-initio atribuyen estos cambios a modificaciones en la energía de anisotropía magnética adscritos a la acumulación de cargas electrostáticas en la aleación. En una segunda aproximación, se han realizado estudios de procesos de oxidación-reducción en medios acuosos (1M NaOH) controlados por voltaje, en este tipo de aleaciones. Después de aplicar potenciales positivos, se ha visto una modificación de un 33 % en la magnetización, debido a la oxidación selectiva del cobre en una muestra nanoporosa de Cu20Ni80. La oxidación resulta en una aleación enriquecida en níquel y, por ende, en una aleación con mayor momento magnético. En esta tesis, también se ha demostrado la idoneidad de la técnica de deposición por capas atómicas para producir recubrimientos conformales en materiales nanoporosos. Se ha visto que esta técnica permite preservar la integridad morfológica y estructural de la capa activa, asentando así las bases para aplicaciones en estado sólido. En la última parte de esta tesis, se ha demostrado la posibilidad de inducir ferromagnetismo mediante la aplicación de voltaje eléctrico en capas densas de Co3O4. El campo eléctrico aplicado da lugar a una migración iónica controlada, resultando en regiones ricas en oxígeno y otras en cobalto, estas últimas originando el ferromagnetismo. Este experimento es una de las primeras evidencias de movimiento iónico inducido por voltaje a temperatura ambiente y sin la necesidad de utilizar capas donadoras/aceptores de oxígeno (en otras palabras, sin fuentes o sumideros de oxígeno). |
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