| Data: |
2021 |
| Resum: |
Al llarg de les dues darreres dècades, el polimorf d'òxid de ferro(III) ε-Fe2O3 ha passat de ser una raresa científica a estar a centre d'una intensa activitat de recerca a causa del seves propietats multiferroiques elevada coercivitat a temperatura ambient. Aquestes propietats tan poc habituals posen de relleu aspectes fonamentals relacionats amb la complexitat del seu diagrama de fases magnètic i susciten interès per les seves aplicacions potencials en tecnologies de la informació o fotocatàlisi. Tot i aquest interès creixent, la síntesi i caracterització de materials de tipus ε-(Fe1-xMx)2O3 en què el Fe3+ es substitueix per altres cations metàl·lics encara ha estat poc estudiada. Així mateix, tampoc s'acaben d'entendre els mecanismes d'estabilització de l'ε-Fe2O3 en capes primes, molt rellevants en les aplicacions. Aquesta tesi pretén fer avançar el coneixement en aquests aspectes, explorant la síntesi i caracterització de nanopartícules ε-(Fe1-xMx)2O3 dopades amb metalls de transició magnètics (M= Cr, Mn, Co, Ru) i en els mecanismes d'estabilització de les capes epitaxials d' ε-Fe2O3, tot fent la caracterització estructural i de les seves propietats. La recerca en nanopartícules ha permès aprofundir el coneixement de les transicions de fase de l' ε-Fe2O3 i ha posat de manifest la seva sensibilitat a la deformació i als camps magnètics. S'ha vist que el Cr3+ substitueix el Fe3+ en entorns octaèdrics regulars de l'ε-(Fe1-xCrx)2O3, i que redueix de forma dràstica l'anisotropia magnètica i la magnetització de saturació de les nanopartícules. La substitució del Fe3+ per Cr3+ s'ha pogut estudiar fins a x=0. 25 sense observar-se l'aparició d'altres fases secundàries, tot i que per a x. |
| Resum: |
En las dos últimas décadas, el polimorfo de óxido de hierro(III) ε-Fe2O3 ha pasado de ser una rareza científica a estar en el centro de una intensa actividad investigadora por sus propiedades multiferroicas y una elevada coercividad a temperatura ambiente. Estas propiedades ponen de relieve aspectos fundamentales relacionados con la complejidad de su diagrama de fases magnético y suscitan interés por sus aplicaciones potenciales en tecnologías de la información o fotocatálisis. A pesar de este interés creciente, la síntesis y caracterización de materiales de tipo ε-(Fe1-xMx)2O3 en que el Fe3+ se sustituye por otros cationes metálicos ha sido poco estudiada. Tampoco se acaban de entender los mecanismos que controlan la estabilización de la ε-Fe2O3 en capas delgadas, muy relevantes para las aplicaciones de interés. Esta tesis pretende hacer avanzar el conocimiento en estos aspectos, concretamente explorando la síntesis y caracterización de nanopartículas ε-(Fe1-xMx)2O3 dopadas con metales de transición magnéticos (M = Cr, Mn, Co , Ru). También se ha centrado en los mecanismos de estabilización de capas epitaxiales de ε-Fe2O3, caracterizando su estructura y propiedades. La investigación en nanopartículas ha permitido profundizar en el conocimiento de las transiciones de fase del sistema ε-Fe2O3 y ha puesto de manifiesto su sensibilidad a la deformación y los campos magnéticos. Se ha visto que el Cr3 + sustituye preferencialmente el Fe3 + en los entornos octaédricos regulares del ε-(Fe1-xCrx)2O3, y que reduce de forma drástica la anisotropía magnética y la magnetización de saturación de las nanopartículas. La sustitución del Fe3 + por Cr3 + se ha podido estudiar hasta x=0. 25 sin observarse la aparición de otras fases secundarias, aunque para x. |
| Resum: |
In the course of the last two decades, the ferric oxide polymorph ε-Fe2O3 has transitioned from being a scientific rarity to attracting increasing attention for its multiferroic character and huge coercive field at room temperature. Such uncommon properties bring out fundamental aspects related to its complex magnetic phase diagram and also make ε-Fe2O3 appealing for applications in information technologies or photocatalysis. In spite of this rising interest, the synthesis and characterization of ε-(Fe1-xMx)2O3 in which Fe3+ is substituted by other metallic cations remains largely unexplored. Moreover, the mechanisms governing the stabilization of ε-Fe2O3 in form of thin films, the form preferred for most applications, are still poorly understood. This Thesis aims at advancing knowledge in this particular area by exploring the synthesis and characterization of ε-(Fe1-xMx)2O3 nanoparticles substituted with magnetic transition metals (M= Cr, Mn, Co, Ru). It also focuses on the stabilization mechanisms of ε-Fe2O3 epitaxial thin films and the characterization of their structural and magnetic properties. The research on nanoparticles has brought new insights on the high and low temperature phase transitions of pure ε-Fe2O3, revealing its sensitivity to magnetic fields and strain state. It has been found that Cr3+ preferentially substitutes Fe3+ in the regular octahedral environment of ε-(Fe1-xCrx)2O3, drastically reducing the magnetic anisotropy and saturation magnetization of the nanoparticles. The Fe3+ replacement by Cr3+ was studied up x=0. 25 without the appearance of other secondary phases but strong evidence of structural evolution was observed for x. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència de Materials |
| Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.  |
| Llengua: |
Anglès |
| Col·lecció: |
Programa de Doctorat en Ciència de Materials |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Magnetisme ;
Òxid de ferro ;
Capes primes epitaxials ;
Magnetismo ;
Magnetism ;
Óxidos de hierro ;
Iron oxides ;
Capas delgadas epitaxiales ;
Epitaxial thin films ;
Ciències Experimentals |
visitant ::
identificació
dir.
