Estudos estruturais e magnéticos de oxiboratos anidros de cobalto dos tipos ludwigita e hulsita
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2011 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | https://app.uff.br/riuff/handle/1/17359 |
Resumo: | This work reports the study of four ludwigite-type oxyborates: Co3O2BO3, Co2FeO2BO3, Ni2FeO2BO3 e Co5Ti(O2BO3)2 and a fifth of the hulsite-type: Co5.52Sb0.48(O2BO3)2. We have carried-out the synthesis of these materials as well as temperature dependent measurements of X-ray diffraction in single crystals, ac magnetic susceptibility, dc magnetization and specific heat. The main results are reported below. 1 - Homometallic ludwigite Co3O2BO3: the main goal of this study was to compare the properties of this ludwigite with those of the only other known homometallic ludwigite: Fe3O2BO3. We have found that the cobalt ludwigite presents only one magnetic transition temperature and no structural transition unlike Fe3O2BO3. 2 - Ludwigites Co2FeO2BO3 e Ni2FeO2BO3: in both of them the ions Fe3+ order around 110 K as in the iron homometallic ludwigite. The ludwigite Ni2FeO2BO3 shows antiferromagnetism below 42 K. In the ludwigite Co2FeO2BO3 there is spin freezing at 70 K with reentrant ferrimagnetism under applied field and antiferromagnetism along the c axis. 3 - Ludwigite Co5Ti(O2BO3)2: this ludwigite was synthesized for the first time during this work. It shows spin freezing at 27 K with ferrimagnetism under applied field and an easy magnetization direction orthogonal to the c axis. 4 - Hulsite Co5.52Sb0.48(O2BO3)2: this hulsite [17] was also synthesized for thr fifirst time during this work. This material exhibits magnetic ordering below 43 K and a magnetization curve similar to that of the cobalt homometallic ludwigite. At low temperatures the specific heat displays a T2 dependence with temperature which indicates, as expected, the presence of two-dimensional magnons in this system. Preliminary studies with synthetic iron hulsite have been carried out and are reported in the Apendix A. |
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Estudos estruturais e magnéticos de oxiboratos anidros de cobalto dos tipos ludwigita e hulsitaCristalografiaMagnetismoCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAThis work reports the study of four ludwigite-type oxyborates: Co3O2BO3, Co2FeO2BO3, Ni2FeO2BO3 e Co5Ti(O2BO3)2 and a fifth of the hulsite-type: Co5.52Sb0.48(O2BO3)2. We have carried-out the synthesis of these materials as well as temperature dependent measurements of X-ray diffraction in single crystals, ac magnetic susceptibility, dc magnetization and specific heat. The main results are reported below. 1 - Homometallic ludwigite Co3O2BO3: the main goal of this study was to compare the properties of this ludwigite with those of the only other known homometallic ludwigite: Fe3O2BO3. We have found that the cobalt ludwigite presents only one magnetic transition temperature and no structural transition unlike Fe3O2BO3. 2 - Ludwigites Co2FeO2BO3 e Ni2FeO2BO3: in both of them the ions Fe3+ order around 110 K as in the iron homometallic ludwigite. The ludwigite Ni2FeO2BO3 shows antiferromagnetism below 42 K. In the ludwigite Co2FeO2BO3 there is spin freezing at 70 K with reentrant ferrimagnetism under applied field and antiferromagnetism along the c axis. 3 - Ludwigite Co5Ti(O2BO3)2: this ludwigite was synthesized for the first time during this work. It shows spin freezing at 27 K with ferrimagnetism under applied field and an easy magnetization direction orthogonal to the c axis. 4 - Hulsite Co5.52Sb0.48(O2BO3)2: this hulsite [17] was also synthesized for thr fifirst time during this work. This material exhibits magnetic ordering below 43 K and a magnetization curve similar to that of the cobalt homometallic ludwigite. At low temperatures the specific heat displays a T2 dependence with temperature which indicates, as expected, the presence of two-dimensional magnons in this system. Preliminary studies with synthetic iron hulsite have been carried out and are reported in the Apendix A.Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e TecnológicoNeste trabalho estudamos quatro oxiboratos do tipo ludwigita: Co3O2BO3, Co2FeO2BO3, Ni2FeO2BO3 e Co5Ti(O2BO3)2 e um quinto do tipo hulsita: Co5.52Sb0.48(O2BO3)2. Realizamos a síntese destes materiais bem como medidas de difração de raios-X em monocristais, susceptibilidade magnética a.c., magnetização d.c. e calor específico, todas em função da temperatura. Os resultados principais estão descritos abaixo. 1 - Ludwigita homometálica Co3O2BO3: o principal objetivo deste estudo foi comparar as propriedades desta ludwigita com aquelas da única outra ludwigita homometálica conhecida, i.e., Fe3O2BO3. Verificamos que a ludwigita de cobalto apresenta uma única temperatura de transição magnética e ausência de transição estrutural, diferentemente da ludwigita Fe3O2BO3. 2 - Ludwigitas Co2FeO2BO3 e Ni2FeO2BO3: em ambas os íons Fe3+ ordenamse em torno de 110 K, como na ludwigita homometálica de ferro. A ludwigita Ni2FeO2BO3 apresenta ordenamento antiferromagnético abaixo de 42 K. Na ludwigita Co2FeO2BO3 existe congelamento de spins abaixo de 70 K com ferrimagnetismo reentrante e antiferromagnetismo ao longo do eixo c sob campo aplicado. 3 - Ludwigita Co5Ti(O2BO3)2: esta ludwigita foi sintetizada pela primeira vez durante este trabalho. Apresenta congelamento dos spins abaixo de 27 K com ferrimagnetismo sob campo aplicado e uma direção de fácil imantação perpendicular ao eixo c. 4 - Hulsita Co5.52Sb0.48(O2BO3)2: também esta hulsita foi por nós sintetizada pela primeira vez. Este material apresenta ordenamento magnético abaixo de 43 K e curva de magnetização semelhante àquela da ludwigita homometálica de cobalto. A baixas temperaturas o calor específico apresenta uma dependência em T2 com a temperatura o que indica, como esperávamos, a presença de magnons bidimensionais neste sistema. Realizamos também estudos preliminares de uma hulsita sintética de ferro que estão descritos no Apêndice A.Programa de Pós-graduação em FísicaFísicaFernandes, Joao CarlosCPF:60000500222http://lattes.cnpq.br/4181434763119549Freitas, Daniele Cristina Silva de2021-03-10T19:11:17Z2011-04-062021-03-10T19:11:17Z2011-02-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/17359porCC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2021-03-10T19:11:17Zoai:app.uff.br:1/17359Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202024-08-19T10:57:13.894174Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
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