Identificação da formação de titanato de bário a partir de mistura reacional calcinada em diferentes temperaturas via difração de raios X, espectroscopia fotoacústica e análise térmica

Os materiais ferroelétricos têm sido utilizados em muitas áreas da tecnologia e da ciência, pois possuem um grande número de aplicações, como: sensores; transdutores; capacitores; dispositivos ópticos; dentre outras. A busca por novos materiais cerâmicos ferroelétricos tem sido grande. Um dos materiais cerâmicos ferroelétricos mais estudados é o titanato de bário (BT). São vários os métodos de produção e caracterização do titanato de bário. Neste trabalho, pós cerâmicos de titanato de bário foram obtidos por reação do estado sólido a partir de misturas reacionais calcinadas em diferentes temperaturas entre 400C e 900C. Foram três as misturas reacionais: não dopadas; dopadas com 1%; e dopadas com 5% de dióxido de cério (CeO2). A identificação da formação do BT, nos pós cerâmicos produzidos, foi feita a partir de três técnicas de caracterização: difração de raios X (DRX); espectroscopia fotoacústica (PAS); e técnicas de análise térmica. Com a técnica DRX, difratogramas mostraram que a plena formação do titanato de bário ocorreu a partir da temperatura de calcinação de 700C. Para a amostra não dopada com cério e calcinada a 800C, houve deslocamento de todos os picos de difração. Nas amostras dopadas com dióxido de cério houve deslocamento de todos os picos de difração, em relação as amostras não dopadas. Observou-se também que nas amostras dopadas com 5% de CeO2, e calcinadas a 700C e 800C, resíduos de dióxido de cério foram observados nos difratogramas. Com a técnica PAS, espectros de absorção foram obtidos. Foi possível observar uma grande diferença de absorção da amostra calcinada a 600 e 630C, indicando a formação do titanato de bário a partir da temperatura de 630C, nas amostras sem a dopagem dióxido de cério. Houve um alargamento nas bandas de absorção a partir da temperatura de 600C, quando o dióxido de cério entrou na matriz. Foi também possível determinar as energias de band-gap das amostras utilizando o método de Tauc. Com as técnicas de análise térmica, em especial através da técnica termogravimétrica (TG/DTG), foi comprovado que até 400C não havia formação de titanato de bário. Visto que nesta temperatura de calcinação houve a maior perda de massa durante a rampa de aquecimento. O início da formação do titanato de bário foi observado a partir da temperatura de calcinação de 500C, assim como nas técnicas DRX e PAS. Portanto, com os resultados apresentados, foi demonstrada a identificação da formação do titanato de bário nas misturas reacionais calcinadas, com auxílio das potencialidades das três técnicas utilizadas.

Piezoelectricity and ferroelectricity in amino acid glycine

Bioorganic ferroelectrics and piezoelectrics are becoming increasingly important in view of their intrinsic compatibility with biological environment and biofunctionality combined with strong piezoelectric effect and switchable polarization at room temperature. Here we study piezoelectricity and ferroelectricity in the smallest amino acid glycine, representing a broad class of non-centrosymmetric amino acids. Glycine is one of the basic and important elements in biology, as it serves as a building block for proteins. Three polymorphic forms with different physical properties are possible in glycine (α, β and γ), Of special interest for various applications are non-centrosymmetric polymorphs: β-glycine and γ-glycine. The most useful β-polymorph being ferroelectric took much less attention than the other due to its instability under ambient conditions. In this work, we could grow stable microcrystals of β-glycine by the evaporation of aqueous solution on a (111)Pt/Ti/SiO2/Si substrate as a template. The effects of the solution concentration and Pt-assisted nucleation on the crystal growth and phase evolution were characterized by X-ray diffraction analysis and Raman spectroscopy. In addition, spin-coating technique was used for the fabrication of highly aligned nano-islands of β-glycine with regular orientation of the crystallographic axes relative the underlying substrate (Pt). Further we study both as-grown and tip-induced domain structures and polarization switching in the β-glycine molecular systems by Piezoresponse Force Microscopy (PFM) and compare the results with molecular modeling and computer simulations. We show that β-glycine is indeed a room-temperature ferroelectric and polarization can be switched by applying a bias to non-polar cuts via a conducting tip of atomic force microscope (AFM). Dynamics of these in-plane domains is studied as a function of applied voltage and pulse duration. The domain shape is dictated by both internal and external polarization screening mediated by defects and topographic features. Thermodynamic theory is applied to explain the domain propagation induced by the AFM tip. Our findings suggest that β-glycine is a uniaxial ferroelectric with the properties controlled by the charged domain walls which in turn can be manipulated by external bias. Besides, nonlinear optical properties of β-glycine were investigated by a second harmonic generation (SHG) method. SHG method confirmed that the 2-fold symmetry is preserved in as-grown crystals, thus reflecting the expected P21 symmetry of the β-phase. Spontaneous polarization direction is found to be parallel to the monoclinic [010] axis and directed along the crystal length. These data are confirmed by computational molecular modeling. Optical measurements revealed also relatively high values of the nonlinear optical susceptibility (50% greater than in the z-cut quartz). The potential of using stable β-glycine crystals in various applications are discussed in this work.

Síntese e caracterização de componentes nanoestruturados de células a combustível de óxidos sólidos

Perovskite-like ceramic materials present the general formula ABO3, where A is a rare earth element or an alkaline metal element, and B is a transition metal. These materials are strong candidates to assume the position of cathode in Solid Oxide Fuel Cells (SOFC), because they present thermal stability at elevated temperatures and interesting chemical and physical properties, such as superconductivity, dieletricity, magnetic resistivity, piezoelectricity, catalytic activity and electrocatalytic and optical properties. In this work the cathodes of Solid Oxide Fuel Cells with the perovskite structure of La1-xSrxMnO3 (x = 0.15, 0.22, 0.30) and the electrolyte composed of zirconia-stabilized-yttria were synthesized by the Pechini method. The obtained resins were thermal treatment at 300 ºC for 2h and the obtained precursors were characterized by thermal analysis by DTA and TG / DTG. The powder precursors were calcined at temperatures from 450 to 1350ºC and were analyzed using XRD, FTIR, laser granulometry, XRF, surface area measurement by BET and SEM methods. The pellets were sintered from the powder to the study of bulk density and thermal expansion

Caracterização dielétrica de partículas nanométricas e nanoestruturadas de óxido de niobato da família tetragonal tungstênio bronze com estequiometria K'Sr IND. 2' N'b IND. 5' 'O IND. 15'

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudos de materiais ferroelétricos por espectroscopia no infravermelho

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Propriedades dielétricas de cerâmicas relaxoras PMN

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da estabilização da fase perovskita PMN em filmes ultrafinos

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

Síntese de filmes finos do sistema PMN-PT pelo método dos precursores óxidos

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

Síntese de perovskitas nanométricas com estrutura 'PB IND.1-x''M IND.X''TI''O IND.3'(M='BA', 'CA' e 'SR')

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese e caracterização de nanoestruturas e filmes finos de 'BI' 'FE' 'OIND.3' modificado com samário visando aplicação em memórias de múltiplos estados

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito da adição de níquel nas propriedades elétricas de nanopós de niobato de potássio e estrôncio de estrutura tungstênio bronze

Pós-graduação em Química - IBILCE

Estrutura e propriedades de filmes finos ferroelétricos do sistema PZT

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

Propriedades ferroelétricas, microestruturais e ópticas dos materiais cerâmicos Ba0,5 Sr0,5 (Ti1-ySny) O3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

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

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese de cerâmicas ferroelétricas de PLZT–análise composicional e mecanismos de vacâncias

Pós-graduação em Ciência dos Materiais - FEIS