Mechanochemical synthesis of ceramic powders with perovskite structure

The mechanical activation is one of the most effective method for obtaining highly disperse system due to mechanical action stress fields form in solids during milling procedure. This effect results in changes of free energy, leading to release of heat, formation of a new surface, formation of different crystal lattice defects and initiation of solid-state chemical reaction. The accumulated deformation energy determines irreversible changes of crystal structure and consequently microstructure resulting in the change of their properties. Mechanochemical processing route has been developed recently for the production of intermetallic and alloy compounds. The intrinsic advantage of this process is that the solid-state reaction is activated due to mechanical energy instead of the temperature. It was shown that the chemical reactivity of starting materials could be improved significantly after mechanochemical activation and, subsequently, the calcination temperature was reduced. Besides, it was apparent that the mechanochemical treatment could enhance the reactivity of constituent oxides; however, the sintering process could not be avoided to develop the desired ceramics. A novel mechanochemical technique for synthesis of fine-grained perovskite structured powders has shown that it is possible to form perovskite at room temperature. The effect of milling on the formation of perovskite structure of barium titanate (BT), lead titanate (PT), PZT, PZN, magnesium niobate (PMN) and LM ceramic materials was analyzed. The dielectric properties of sintered ceramics are comparable with those prepared by other methods in the literature. (C) 2003 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

The effect of isostructural seeding on the microstructure and piezoelectric properties of PZT ceramics

Pechini's method was used to prepare lead titanate zirconate with Zr/Ti ratio equal to 53/47. X-ray diffraction data revealed the presence of a rhombohedral phase, rich in zirconium, due to difference in carbonate stabilities, in PZT ceramics calcined at 600 degrees C. Infrared spectroscopy presented COO- bonds in the 1400 cm(-1) region, which disappeared after calcining at 700 degrees C. Seeds with rhombohedral (PZT 57/43) or tetragonal structure (PZT 45/55) were added to the precursor. The microstructure was differentially influenced by the nature of seed particles. Rhombohedral nuclei promoted preferential crystallization of lead zirconate. This heterogeneity directly reflected on values of k(p) and d(33). (C) 1999 Elsevier B.V. Limited and Techna S.r.l. All rights reserved.

Jahn-Teller effect on the structure of the Sm-doped PbTiO3: A theoretical approach

Samarium doped PbTiO3 (PT:Sm) and pure PbTiO3 (PT) powders were obtained by polymeric precursor method. These powders were characterized by X-ray diffraction (XRD) and theoretical calculations using the CRYSTAL98 program. The effect of the samarium atom is taken into account only indirectly. The experimental models were compared with the cubic (ideal) and tetragonal theoretical models. The structure deformations existent in the experimental compounds were analyzed from the tiny structural differences that lead to perturbations in the crystal orbital splittings. This paper proposes an efficient alternative methodology for defining structural distortions. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Low temperature synthesis and electrical properties of PbTiO3 thin films prepared by the polymeric precursor method

Ferroelectric PbTiO3 thin films were successfully prepared on a Pt(111)Ti/SiO2/Si(100) substrate for the first time by spin coating, using the polymeric precursor method. X-ray diffraction patterns of the films indicate that they are polycrystalline in nature. This method allows low temperature (500 degrees C) synthesis and high electrical properties. The multilayer PbTiO3 thin films were granular in structure with a grain size of approximately 110-120 nm. A 380-nm-thick film was obtained by carrying out four cycles of the spin-coating/heating process. Scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) analyses showed the surface of these thin films to be smooth, dense and crack-free with low surface roughness (=3.4 nm). At room temperature and at a frequency of 100 kHz, the dielectric constant and the dissipation factor were, respectively, 570 and 0.016. The C-V characteristics of perovskite thin film prepared at low temperature show normal ferrolectric behavior. The remanent polarization and coercive field for the films deposited were 13.62 mu C/cm(2) and 121.43 kV/cm, respectively. The high electrical property values are attributed to the excellent microstrutural quality and chemical homogeneity of thin films obtained by the polymeric precursor method. (C) 2000 Elsevier B.V. S.A. All rights reserved.

Preparation and characterizations of Ba0.8Ca0.2TiO3 by complex polymerization method (CPM)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Investigation on the structural properties in Er-doped PbTiO3 compounds: A correlation between experimental and theoretical results

The aim of this work is to investigate the structural properties of the (Pb1-xErx)TiO3 (PET) powders, with x varying from 0.01 to 0.08, prepared by the polymeric precursor method. Combined X-ray diffraction, Raman spectroscopy and ab initio calculation reveal a diffuse phase-transition of a tetragonal to a cubic phase. The crystalline models built allowed to calculate electronic properties and to analyze the behavior of the doping element in the structure of the material, which are consistent with the experimental results that indicate the beginning of phase-transition from tetragonal to cubic. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Synthesis of PbTiO3 by use of polymeric precursors

Lead titanate powders were synthesized through the use of polymeric precursors according to the Pechini Process. The polymeric precursor was calcined at temperatures ranging from 300 to 600°C for 1 or 2 h. X-ray diffraction (XRD) showed that lead titanate crystallizes from the precursor at temperatures as low as 400°C. No intermediate carbonate phase was detected by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) or by XRD. A powder with mean particle size of 150 nm was obtained after calcination of the precursor at 600°C for 1 h. © 1998 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Electrical properties of a composite of Polyurethane and ferroelectric ceramics

Ferroelectric ceramic particles based on lead titanate zirconate (PZT) were dispersed in a polymer matrix based on castor oil. After the poling process, the pyroelectric activity of this composite was measured using a direct method in which a linear heating rate was applied to the pre-poled samples. The pyroelectric coefficient at 343 K is comparable with that of a PZT-poly(vinylidene fluoride) (PVDF) composite and significantly higher than that of PVDF. © 1998 Kluwer Academic Publishers.

Pressure-induced phase transitions in Zr-rich PbZr1-xTixO3 ceramics

A Raman study of structural changes in the Zr-rich PbZr1-x TixO3 (PZT) system under hydrostatic pressures up to 5.0 GPa is presented. We observe that externally applied pressure induces several phase transitions in PZT ceramics among phases with orthorhombic (Ao), rhombohedral low-temperature (RLT), and rhombohedral high-temperature (RHT) symmetries (all found in PZT at ambient pressure and room temperature). Each of the compositions investigated (0.02 ≤ x ≤ 0.14) exhibits a high-pressure phase with orthorhombic (OI′) symmetry. We further report a detailed study of the pressure dependence of Raman frequencies to elucidate the phase transitions and to provide a set of pressure coefficients for the high-pressure phases.

Preparation of lanthanum doped Bi4Ti3O12 ceramics by the polymeric precursor method

Lanthanum-modified bismuth titanate, Bi4 - xLaxTi3O12 (BLT) ceramics, with x ranging from 0 to 0.75 were prepared by the polymeric precursor method. Orthorhombicity of the system is decreased with the increase of lanthanum content in the bismuth titanate (BIT) crystal lattice. No secondary phases were evident after lanthanum addition. Increasing lanthanum content causes a structural distortion in the bismuth titanate lattice. The shape of the grains is strongly influenced by the lanthanum added to the system. © 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Preparação e caracterização de compósitos polímero/cerâmica com potencial de aplicações médicas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese e caracterização de filmes de 'CACU' IND.3' 'TI' IND. 4' 'O' IND. 12'em substrato de silicio/niquelato de lantânio e o estudo da cristalização por efeito da pressão

Pós-graduação em Química - IQ

Filmes finos ferroelétricos do tipo PBCT, PBST e PCST: estudo experimental e teórico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Lineare und nichtlineare dielektrische Spektroskopie am Relaxor-Ferroelektrikum Bleimagnesiumniobat

Relaxor-Ferroelektrika sind wegen ihrer möglichen technischen Anwendungen und vom Standpunkt der Grundlagenforschung als Beispiel für ungeordnete Systeme von wissenschaftlichem Interesse. Trotz zahlreicher experimenteller Untersuchungen sind die mikroskopischen Ursachen ihrer Eigenschaften aber nach wie vor ungeklärt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Relaxor-Ferroelektrikum Bleimagnesiumniobat-Bleititanat (PMN-10PT) mittels linearer und nichtlinearer dielektrischer Spektroskopie untersucht. Durch Anregung mit starken elektrischen Wechselfeldern konnten mit der Methode des nichtresonanten dielektrischen Lochbrennens frequenzselektiv einzelne spektrale Bereiche aus dem verbreiterten Relaxationsspektrum herausgegriffen und deren Rückrelaxation separat verfolgt werden. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, daß eine langlebige dynamische Heterogenität der dipolaren Reorientierung existiert. Durch ihr ausgeprägt nichtergodisches Verhalten zeigen Relaxor-Ferroelektrika starke Alterungseffekte. Die Untersuchung des Alterungsverhaltens der dielektrischen Suszeptibilität zeigte, daß ein Gedächtnis für die bei einer Alterungstemperatur eingenommene Konfiguration bestehen bleibt, sofern die Temperatur nach einer unvollständigen isothermen Alterung nur um einige Grad abgesenkt oder erhöht wurde.Außerdem wurde die induzierte Polarisation bei stochastischen dielektrischen Anregungen mit elektrischen Feldern, die in sehr guter Näherung ein weißes Rauschen darstellten, untersucht. Über die Bildung der Kreuzkorrelationsfunktion zwischen Feld und Polarisation konnte die Impulsantwortfunktion des Systems berechnet werden.Die experimentellen Ergebnisse am Relaxor-Ferroelektrikum PMN-10PT können sehr gut mit einem Modell eines ungeordneten Ferroelektrikums erklärt werden, dessen Domänenwände unordnungsbedingt an sogenannten Pinning-Zentren festhaften.

Funktionelle Analyse der Plasmamembran-Ca 2+-ATPase 2 -PMCA2- in Modellen der Neurodegeneration

Calcium (Ca2+) ist ein ubiquitär vorkommendes Signalmolekül, das an der Regulation zahlreicher zellulärer Prozesse, von der Proliferation bis zum programmierten Zelltod, beteiligt ist. Daher müssen die intrazellulären Ca2+-Spiegel streng kontrolliert werden. Veränderungen der Ca2+-Homöostase während der altersassoziierten Neurodegeneration können dazu beitragen, dass Neuronen vulnerabler sind. So wurden erhöhte Ca2+-Konzentrationen in gealterten Neuronen, begleitet von einer erhöhten Vulnerabilität, beobachtet (Hajieva et al., 2009a). Weiterhin wird angenommen, dass der selektive Untergang von dopaminergen Neuronen bei der Parkinson Erkrankung auf eine erhöhte Ca2+-Last zurückzuführen sein könnte, da diese Neuronen einem ständigen Ca2+-Influx,rnaufgrund einer besonderen Isoform (CaV 1.3) spannungsgesteuerter Ca2+-Kanäle des L-Typs, ausgesetzt sind (Chan et al., 2007). Bislang wurden die molekularen Mechanismen, die einem Ca2+-Anstieg zu Grunde liegen und dessen Auswirkung jedoch nicht vollständig aufgeklärt und daher in der vorliegenden Arbeit untersucht. Um Veränderungen der Ca2+-Homöostase während der altersassoziiertenrnNeurodegeneration zu analysieren wurden primäre Mittelhirnzellen aus Rattenembryonen und SH-SY5Y-Neuroblastomazellen mit dem Neurotoxin 1-Methyl-4-Phenyl-Pyridin (MPP+), das bei der Etablierung von Modellen der Parkinson-Erkrankung breite Anwendung findet, behandelt. Veränderungen der intrazellulären Ca2+-Konzentration wurden mit einem auf dem grün fluoreszierenden Protein (GFP)-basierten Ca2+-Indikator,rn„Cameleon cpYC 3.6“ (Nagai et al., 2004), ermittelt. Dabei wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass MPP+ die Abregulation der neuronenspezifischen ATP-abhängigen Ca2+-Pumpe der Plasmamembran (PMCA2) induziert, die mit der Ca2+-ATPase des endoplasmatischen Retikulums (SERCA) und dem Na+/Ca2+-Austauscher (NCX) das zelluläre Ca2+-Effluxsystem bildet, was zu einer erhöhten zytosolischen Ca2+-Konzentration führt. Die PMCA2-Abnahme wurde sowohl auf Transkriptionsebene als auch auf Proteinebene demonstriert, während keine signifikanten Veränderungen der SERCA- und NCX-Proteinmengen festgestellt wurden. Als Ursache der Reduktion der PMCA2-Expression wurde eine Abnahme des Transkriptionsfaktors Phospho-CREB ermittelt, dessen Phosphorylierungsstatus abhängig von der Proteinkinase A (PKA) war. Dieser Mechanismus wurde einerseits unter MPP+-Einfluss und andererseits vermittelt durch endogene molekulare Modulatoren gezeigt. Interessanterweise konnten die durch MPP+ induzierte PMCA2-Abregulation und der zytosolische Ca2+-Anstieg durch die Aktivierung der PKA verhindert werden. Parallel dazu wurde eine MPP+-abhängige verringerte mitochondriale Ca2+-Konzentration nachgewiesen, welche mit einer Abnahme des mitochondrialen Membranpotentials korrelierte. Darüber hinaus kam es als Folge der PMCA2-Abnahme zu einem verminderten neuronalen Überleben.rnVeränderungen der Ca2+-Homöostase wurden auch während der normalen Alterung inrnprimären Fibroblasten und bei Mäusen nachgewiesen. Dabei wurden verringerte PMCA und SERCA-Proteinmengen in gealterten Fibroblasten, einhergehend mit einem Anstieg der zytosolischen Ca2+-Konzentration demonstriert. Weiterhin wurden verringerte PMCA2-Proteinmengen im Mittelhirn von gealterten Mäusen (C57B/6) detektiert.rnDer zelluläre Ca2+-Efflux ist somit sowohl im Zuge der physiologischen Alterung als auch in einem altersbezogenen Krankheitsmodell beeinträchtigt, was das neuronale Überleben beeinflussen kann. In zukünftige Studien soll aufgeklärt werden, welche Auswirkungen einer PMCA2-Reduktion genau zu dem Verlust von Neuronen führen bzw. ob durch eine PMCA2-Überexpression neurodegenerative Prozesse verhindert werden können.