Em função de suas aplicações nas áreas aeroespacial e bioengenharia, as ferritas de cobalto estão sendo estudadas nesta última década. Quando essas ferritas ferromagnéticas são dopadas com óxido cúprico, CuO, de acordo com o seu teor, ocorre o fenômeno da difusão do cobre entre as regiões intra- e intergranular. Este processo de difusão do cobre, ou dos óxidos de cobre (I e II), nas cerâmicas pode originar diferentes fases em sua microestrutura. Ainda, o controle sobre este processo de difusão torna-se mais importante, pois o cobre é considerado um material de interconexão na tecnologia de circuitos integrados (CI), sendo o mais vantajoso entre os materiais, tais como o alumínio e o óxido de prata, pelo seu menor custo de produção e ter maior valor de condutividade elétrica. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi o estudo do processo de difusão do cobre nas ferritas de CuxCo1-xFe2O4 (x= 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 e 1) e do composto CuO+Fe2O3 com dopagens de óxido cúprico. Foram empregadas as técnicas de análises: de Arquimedes, para avaliação da densidade das amostras; microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM), para análise microestrutural das cerâmicas e do óxido de cobre; espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de raios-X (DRX) e análise química quantitativa, para análise estequiométrica dos compostos. Para o caso do composto CuO+Fe2O3, as micrografias corroboraram os dados existentes na literatura para um processo de oxidação do cobre metálico, com o surgimento de camadas em sequência do óxido cúprico, óxido cuproso e magnetita.

Neste trabalho, apresentamos um metodo baseado no formalismo lmto-asa (combinacao linear de orbitais muffin-tin na aproximacao de esfera atomica) e no metodo de recorrencia, que possibilita calculos autoconsistentes de primeiros principios com polarizacao de spin no espaco direto. Para testar o metodo, calculamos a estrutura eletronica dos sistemas FENI IND.5 (ferromagnetico) e FEMN (antiferromagnetico). Os resultados mostraram boa concordancia com os obtidos por outros metodos. A fim de ilustrar o metodo aplicado a um sistema nao-periodico, calculamos a estrutura eletronica e a distribuicao local de momentos magneticos para um sistema constituido de uma impureza substitucional de FE numa matriz CU. Nossos resultados para momento magnetico e densidade de estados local para o sitio de impureza, concordam bem com resultados via metodo kkr-funcao de gren e experimentais, da literatura. O metodo aqui descrito e bastante flexivel e e muito util na obtencao de momentos magneticos locais em sistemas complexos / In this work we present an approach based on the linear muffin-tin orbital (LMTO) formalism in the atomic sphere approximation (ASA) and on the recursion method which allows us to perform first principies calculations in real space. To test the method, we obtain the electronic structure of ferromagnetic FeNi3 e antiferromagnetic FeMn. The results compare well with those obtained by others methods. To illustrate the scheme applied to a non-periodic system, we calculate the electronic structure and local magnetic moments for a substitutional impurity of Fe in a Cu host. Our results for the magnetic moment and local density of states at the Fe site, agree well with KKR-Green functions and experimental results in the literature. The scheme described here is extremely flexible and is very useful to obtain local distribuition of magnetic moments in complex metallic systems.

A criacao de uma textura periodica por acao de um campo magnetico na fase nematica calamitica de um cristal liquido liotropico, usando a teoria elastica do continuo e estudada. O periodo (p) desta distorcao permite a obtencao da grandeza K IND.3/X IND.ALFA, onde K IND.3 e a constante elastica bend e X IND.ALFA e a anisotropia de susceptibilidade diamagnetica. A existencia de um campo magnetico critico de fredericskz, permite a determinacao de K IND.2/X IND.ALFA, onde K IND.2 e a constante elastica twist. Dopando a amostra com ferrofluido e comparando os resultados de medidas nestas amostras com medidas em amostras sem dopagem, determina-se o valor de X IND.ALFA. A biaxialidade induzida por um agente quiral e medida na transicao de fase colesterica uniaxial-colesterica biaxial no sistema liotropico: laurato de potassio, 1-decanol, agua e um dopante quiral. As medidas mostram que esta transicao e continua mas nao de segunda ordem, como ocorre na transicao nematica uniaxial-nematica biaxial. Esta mudanca e interpretada como um efeito do campo elastico quiral presente nas fases colestericas. / The creation of periodic distortion by the action of a magnetic fields in a nematic calamitic lyotrop liquid crystal using the continuum elastic theory is discussed. The wavelength (P) of that distortion allows the measurement of k3/a, where k3 is the bend elastic constant and a the anisotropy of diamagnetic susceptibility. The existence of a Fredericskz critical magnetic field allows the measurement of k2/a, where k2 is the twist ferrofluid and comparing the measurements in this new sample with those in samples without doping the value of a is obtained. The chirality-induced biaxility is measured at the uniaxial to biaxial cholesteric phase transition of the lyotropic system: potassium laurate, 1-decanol, water and some chiral agent. The measurements show that the uniaxial to biaxial cholesteric phase transition is continuous but not second order as the uniaxial to biaxial nematic phase transition. This change is interpreted to be an effect of the chiral elastic field present in the cholesteric phases.

Investigamos os fenômenos de reorientação de spins em diversos compostos intermetálicos com a estrutura tipo ThMn IND. 12. Foram estudadas as ligas pseudoternárias (Dy IND. XGd IND. 1-x)Fe IND. 11Ti, (Dy IND. XEr IND. 1-x)Fe IND. 11Ti e (Tb IND. XGd IND. 1-X)Fe IND. 11Ti e o composto ternário DyFe IND. 10Si IND. 2. As técnicas utilizadas neste trabalho foram: suscetibilidade AC em campos baixos, dependência angular da magnetização em amostras orientadas, e espectroscopia Mössbauer. Todas as ligas sofrem uma reorientação de spins do tipo axial-cônico ao abaixar-se a temperatura. Além disto, (Dy IND. XGd IND. 1-x)Fe IND. 11Ti, (Dy IND. XEr IND. 1-x)Fe IND. 11Ti exibem uma reorientação cônico-planar a baixas temperaturas, mas somente para um intervalo limitado de concentrações de Gd ou Er, (Tb IND. XGd IND. 1-X)Fe IND. 11Ti, por outro lado, sofre uma transição axial-planar para x > 0,6, e nenhuma transição para x < 0,6. A partir de um modelo a um íon para as interações de troca e de campo cristalino, calculamos diagramas de fase magnéticos, que apresentaram boa concordância com os dados experimentais. Finalmente, estudamos a reorientação de spins em DyFe IND. 10Si IND. 2 por meio de uma análise detalhada da variação dos parâmetros hiperfinos do ANTPOT. 57 Fe com a temperatura. Dessa forma, determinamos com precisão o intervalo de temperaturas da transição axial-cônica e confinamos a ausência de uma transição cônica-planar neste composto. / We have investigated spin reorientation phenomena in various rare earth-iron intermetallic compounds with the ThMnl2 structure. Pseudoternary (DyxGdl-x)Fe11Ti, (DyEr1-x)Fe11Ti and (TbxGd1-x)Fe11Ti alloys and the ternary compound DyFe10Si2 were studied. The experimental techniques used in this work were: low-field AC susceptibility, oriented-powder magnetization angular dependence, and Mössbauer spectroscopy. All alloys studied undergo an axial-conical spin reorientation on cooling. In addition, (DyxGdl-x)Fe11Ti and(DyEr1-x)Fe11Ti exhibit a conical-planar reorientation at lower temperatures, but on1y for a small Gd or Er concentration range. (TbxGd1-x)Fe11Ti alloys, on the other hand, undergo a single axial-planar transition for x > 0.6, and no reorientation at all for x < 0.6. Theoretical magnetic phase diagrams were calculated with a single-ion model for exchange and crystal-field interactions, showing good agreement with the experimental data. Finally, the DyFe10Si2 reorientation was studied by means of a detailed analysis of the 57Fe hyperfine parameters temperature dependence; in this way the axial-conical transition temperature interval was accurately determined, and the absence of a further conical-planar transition for this compound was confirmed.

A criacao de uma textura periodica por acao de um campo magnetico na fase nematica calamitica de um cristal liquido liotropico, usando a teoria elastica do continuo e estudada. O periodo (p) desta distorcao permite a obtencao da grandeza K IND.3/X IND.ALFA, onde K IND.3 e a constante elastica bend e X IND.ALFA e a anisotropia de susceptibilidade diamagnetica. A existencia de um campo magnetico critico de fredericskz, permite a determinacao de K IND.2/X IND.ALFA, onde K IND.2 e a constante elastica twist. Dopando a amostra com ferrofluido e comparando os resultados de medidas nestas amostras com medidas em amostras sem dopagem, determina-se o valor de X IND.ALFA. A biaxialidade induzida por um agente quiral e medida na transicao de fase colesterica uniaxial-colesterica biaxial no sistema liotropico: laurato de potassio, 1-decanol, agua e um dopante quiral. As medidas mostram que esta transicao e continua mas nao de segunda ordem, como ocorre na transicao nematica uniaxial-nematica biaxial. Esta mudanca e interpretada como um efeito do campo elastico quiral presente nas fases colestericas. / The creation of periodic distortion by the action of a magnetic fields in a nematic calamitic lyotrop liquid crystal using the continuum elastic theory is discussed. The wavelength (P) of that distortion allows the measurement of k3/a, where k3 is the bend elastic constant and a the anisotropy of diamagnetic susceptibility. The existence of a Fredericskz critical magnetic field allows the measurement of k2/a, where k2 is the twist ferrofluid and comparing the measurements in this new sample with those in samples without doping the value of a is obtained. The chirality-induced biaxility is measured at the uniaxial to biaxial cholesteric phase transition of the lyotropic system: potassium laurate, 1-decanol, water and some chiral agent. The measurements show that the uniaxial to biaxial cholesteric phase transition is continuous but not second order as the uniaxial to biaxial nematic phase transition. This change is interpreted to be an effect of the chiral elastic field present in the cholesteric phases.

Investigamos os fenômenos de reorientação de spins em diversos compostos intermetálicos com a estrutura tipo ThMn IND. 12. Foram estudadas as ligas pseudoternárias (Dy IND. XGd IND. 1-x)Fe IND. 11Ti, (Dy IND. XEr IND. 1-x)Fe IND. 11Ti e (Tb IND. XGd IND. 1-X)Fe IND. 11Ti e o composto ternário DyFe IND. 10Si IND. 2. As técnicas utilizadas neste trabalho foram: suscetibilidade AC em campos baixos, dependência angular da magnetização em amostras orientadas, e espectroscopia Mössbauer. Todas as ligas sofrem uma reorientação de spins do tipo axial-cônico ao abaixar-se a temperatura. Além disto, (Dy IND. XGd IND. 1-x)Fe IND. 11Ti, (Dy IND. XEr IND. 1-x)Fe IND. 11Ti exibem uma reorientação cônico-planar a baixas temperaturas, mas somente para um intervalo limitado de concentrações de Gd ou Er, (Tb IND. XGd IND. 1-X)Fe IND. 11Ti, por outro lado, sofre uma transição axial-planar para x > 0,6, e nenhuma transição para x < 0,6. A partir de um modelo a um íon para as interações de troca e de campo cristalino, calculamos diagramas de fase magnéticos, que apresentaram boa concordância com os dados experimentais. Finalmente, estudamos a reorientação de spins em DyFe IND. 10Si IND. 2 por meio de uma análise detalhada da variação dos parâmetros hiperfinos do ANTPOT. 57 Fe com a temperatura. Dessa forma, determinamos com precisão o intervalo de temperaturas da transição axial-cônica e confinamos a ausência de uma transição cônica-planar neste composto. / We have investigated spin reorientation phenomena in various rare earth-iron intermetallic compounds with the ThMnl2 structure. Pseudoternary (DyxGdl-x)Fe11Ti, (DyEr1-x)Fe11Ti and (TbxGd1-x)Fe11Ti alloys and the ternary compound DyFe10Si2 were studied. The experimental techniques used in this work were: low-field AC susceptibility, oriented-powder magnetization angular dependence, and Mössbauer spectroscopy. All alloys studied undergo an axial-conical spin reorientation on cooling. In addition, (DyxGdl-x)Fe11Ti and(DyEr1-x)Fe11Ti exhibit a conical-planar reorientation at lower temperatures, but on1y for a small Gd or Er concentration range. (TbxGd1-x)Fe11Ti alloys, on the other hand, undergo a single axial-planar transition for x > 0.6, and no reorientation at all for x < 0.6. Theoretical magnetic phase diagrams were calculated with a single-ion model for exchange and crystal-field interactions, showing good agreement with the experimental data. Finally, the DyFe10Si2 reorientation was studied by means of a detailed analysis of the 57Fe hyperfine parameters temperature dependence; in this way the axial-conical transition temperature interval was accurately determined, and the absence of a further conical-planar transition for this compound was confirmed.

Neste trabalho, apresentamos um metodo baseado no formalismo lmto-asa (combinacao linear de orbitais muffin-tin na aproximacao de esfera atomica) e no metodo de recorrencia, que possibilita calculos autoconsistentes de primeiros principios com polarizacao de spin no espaco direto. Para testar o metodo, calculamos a estrutura eletronica dos sistemas FENI IND.5 (ferromagnetico) e FEMN (antiferromagnetico). Os resultados mostraram boa concordancia com os obtidos por outros metodos. A fim de ilustrar o metodo aplicado a um sistema nao-periodico, calculamos a estrutura eletronica e a distribuicao local de momentos magneticos para um sistema constituido de uma impureza substitucional de FE numa matriz CU. Nossos resultados para momento magnetico e densidade de estados local para o sitio de impureza, concordam bem com resultados via metodo kkr-funcao de gren e experimentais, da literatura. O metodo aqui descrito e bastante flexivel e e muito util na obtencao de momentos magneticos locais em sistemas complexos / In this work we present an approach based on the linear muffin-tin orbital (LMTO) formalism in the atomic sphere approximation (ASA) and on the recursion method which allows us to perform first principies calculations in real space. To test the method, we obtain the electronic structure of ferromagnetic FeNi3 e antiferromagnetic FeMn. The results compare well with those obtained by others methods. To illustrate the scheme applied to a non-periodic system, we calculate the electronic structure and local magnetic moments for a substitutional impurity of Fe in a Cu host. Our results for the magnetic moment and local density of states at the Fe site, agree well with KKR-Green functions and experimental results in the literature. The scheme described here is extremely flexible and is very useful to obtain local distribuition of magnetic moments in complex metallic systems.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

A família trirutilo dos compostos AxB1¡xTa2O6, onde A, B = Fe, Co ou Ni, foi investigada por medidas de difração de raios-X (DRX), susceptibilidade magnética (χ(T)), magnetização (M(H)), difração de nêutrons (DN) e algumas medidas de espectroscopia Mössbauer (EM). O re namento dos difratogramas de raios-X mostra que as amostras estão bem cristalizadas e homogêneas, e que o sistema é uma solução sólida obedecendo a lei de Vegard para toda faixa de subtituição A↔ B. Curvas de susceptibilidade magnética exibem comportamentos típicos de sistemas de baixa dimensionalidade com um máximo alargado devido às correlações de curto alcance. As medidas de difração de nêutrons revelam estruturas magnéticas com dois vetores de propagação (1/2 , 0, 1/2 )' e (0, 1/2 , 1/2) para FeT a2O6; (± 1/4 , 1/4 , 1/2) para NiT a2O6; e (± 1/4 , 1/4 , 1/4 ) para CoT a2O6. Para os compostos do tipo FexNi1¡xTa2O6 e CoxNi1¡xTa2O6 foram observadas 4 con gurações magnéticas distintas, enquanto que para o composto FexCo1¡xTa2O6 foram encontradas apenas 3 con gurações distintas. Em todos os 3 sistemas, há uma estrutura magnética em comum: (± 1/4 , 1/4 , 0) que persiste no intervalo 0,24 ≥ x ≥ 0,6 para o primeiro; 0,57< x > 0,98 para o segundo; e 0,01 ≥ x ≥ 0,46 para o último. O diagrama de fases magnéticas apresenta indícios de bicriticalidade em x = 0,15; 0,24 a 0,27; 0,60 para os óxidos com Fe/Ni; x = 0,20; 0,57; 0,58; 0,98 para aqueles com Co/Ni; e em x = 0,01 e 0,46 para aqueles da família Fe/Co. Esse comportamento de bicriticalidade magnética, que se manifesta pela coexistência de fases magnéticas, é interpretado como sendo induzido pelas competições entre as anisotropias das diferentes fases presentes nesses sistemas. / The trirutile family AxB1¡xTa2O6, where A, B = Fe, Co or Ni, have been investigated by X-ray di raction (XRD), magnetic susceptibility (χ(T)), magnetization (M(H)), neutron di raction (ND) and some Mössbauer Spectroscopy (MS) measurements. Xray di raction re nement shows that the samples are well crystallized and homogeneous, and that the systems are a solid solution obeying the Vegard's law in the whole range of A $ B substitution. Magnetic susceptibility curves exhibit typical signatures of low-dimensional systems, with broadened maxima due to short range correlations. The neutron-di action measurements reveal magnetic structures with double propagation vectors (1/2 , 0, 1/2 )' and (0, 1/2 , 1/2) for FeT a2O6; (± 1/4 , 1/4 , 1/2) for NiT a2O6; and (± 1/4 , 1/4 , 1/4 ) for CoT a2O6. For FexNi1¡xTa2O6 and CoxNi1¡xTa2O6 systems, four distinct magnetic con gurations had been observed, whereas for FexCo1¡xTa2O6 three distinct con gurations have been observed. In all the three systems, there is one magnetic structure in common: (± 1/4 , 1/4 , 0) that persists in 0,24 ≥ x ≥ 0,6 for the rst one; in 0,57< x > 0,98 for the second; and in 0,01 ≥ x ≥ 0,46 for the last one. The phase diagram indicates bicritical behavior at x = 0.15, from 0.24 to 0.27, 0.60 for Fe/Ni oxides; x = 0.20, 0.57, 0.58, 0.98 for Co/Ni ones; and at x = 0.01 and 0.46 for the family Fe/Co. This behaviour, which is manifested by magnetic phases coexistence, is interpreted as being induced by competitions between the di erent anisotropies of the magnetic phases present in these systems.

Esta dissertação investigou a técnica de síntese por combustão em solução para obtenção de pó do espinélio de magnesioferrita (MgFe2O4) nanoestruturada. Foram utilizados como precursores inorgânicos, os nitratos de ferro nonahidratado e o de magnésio hexahidratado. Anidrido maleico foi empregado como combustível. A reação foi levada a efeito em forno elétrico tipo mufla. Foram variadas a proporção molar do combustível e a temperatura do forno, porém em etapas distintas. Pelas características do pó como-sintetizado, foi selecionada para a avaliação da temperatura de síntese a formulação 30% deficiente em combustível (2 moles de nitrato de ferro para 1 de nitrato de magnésio com 7/3 de anidrido maleico). Essa formulação foi sintetizada a temperaturas de 310°C, 400°C, 650°C, 770°C, 910°C e 1030°C (temperatura do forno durante a reação de combustão). A caracterização dos pós foi realizada pelas técnicas de análise termodiferencial (ATD) e termogravimétrica (ATG), análise de área superficial específica (BET), análise cristalográfica por difração de raios X (DRX), microestrutura por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), espectroscopia Mössbauer e medidas magnéticas com um magnetômetro vibracional (VSM). As amostras caracterizadas de MgFe2O4 apresentaram tamanho de cristalito médio de 42,8 nm, área superficial específica entre 4,16 m2/g e 51,54 m2/g, magnetização de saturação média de 25,34 emu/g, campo coercitivo e magnetização remanente não superior a 98 Oe e 11 emu/g, respectivamente. / This study has investigated a solution combustion synthesis technique to obtain the nanostructured magnesioferrite (MgFe2O4) spinel powder. The inorganic precursors used were iron nitrate nanohydrate, magnesium nitrate hexahydrate. Maleic anhydride was used as fuel. The reaction was performed in an electric muffle furnace. The molar proportion of the fuel and the oven temperature were variated in distinct stages tough. Considering the characteristics of the as-synthesized powders, the 30% fuel-deficient formulation (2 moles iron nitrate to 1 mole magnesium nitrate, with 7/3 mole maleic anhydride) was selected for synthesis temperature evaluation. This formulation was sinthesized at 310°C, 400°C, 650°C, 770°C, 910°C and 1030°C (temperature in the furnace during the combustion reaction). Powders characterization was carried out by differentialthermal analysis (DTA), thermogravimetric analysis (TGA), specific superficial area (BET), crystallographic analysis by X-ray diffraction, microstructure by scanning electronic microscope (SEM) and transmission electronic microscope (TEM), Mössbauer spectroscopy and magnetic measurements with a vibrational sample magnetometer (VSM). The characterized samples of MgFe2O4 had an average crystallite size of 42.8 nm, superficial area between 4.16 and 51.54 m2/g, average saturation magnetization of 25.34 emu/g, coercive field and remanent magnetization not greater than 98 Oe and 11 emu/g, respectively.