Study of nonmagnetic diluted oxyborates type ludwigite and hulsite

• Autor(a) principal: Contreras Medrano, Cynthia Paola
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/9739
• topic: Ludwigita; Hulsita; Oxiborato; Magnetismo; Oxi-borato; Magnetismo; Ludwigita; Hulsita; Produção intelectual

Nessa dissertação é apresentado o estudo de 5 oxiboratos sendo, 4 ludwigitas: Co3O2BO3, Co5Sn(O2BO3)2, Co4.76Al1.24(O2BO3)2, e Ni5Sn(O2BO3)2, e uma hulsita: Ni5.14Sn0.86 (O2BO3)2. Esses compostos foram sintetizados e caracterizados com diferentes técnicas, incluindo a difração de raios X, susceptibilidade ac, magnetização, calor específico, espectroscopia Mössbauer e difração de nêutrons. Os principais resultados são: 1. Os estudos de difração de nêutrons em Co3O2BO3 sugerem uma estabilidade de carga nos íons Co3+ com estado de baixo spin (S = 0) que confere a este composto uma ordem magnética bidimensional. 2. A diluição não magnética da ludwigita Co3O2BO3 com Sn e Al tem mostrado um aumento inesperado da temperatura de ordenamento magnético. Isto pode ser explicado pela ausência de interações de dupla troca e pela presença de íons de Co2+ en estado de alto spin ligando camadas magnéticas. Estes compostos mostraram propriedades não usuais em oxiboratos como o efeito magnetocalorico e transições metamagnéticas. 3. A ludwigita Ni5Sn(O2BO3)2 é um novo composto sintetizado pela primeira vez com ocupação aleatória dos íons Sn. Aqui, como acontece em hulsita Ni5.14Sn0.86(O2BO3)2, um ordenamento parcial dos íons Ni2+ ( S = 1 ) parece ter lugar a ~ 80 K, mas baixando a temperatura todo o sistema se ordena a ~ 6 K. Estas propriedades são completamente diferentes do que é mostrado pelo seu homólogo Co5Sn(O2BO3)2 (onde os íons de Co2+ estão no estado HS com S = 3/2), que apresenta apenas uma transição de todo o sistema a 82 K. Estes resultados mostram que o tamanho de spin dos íons envolvidos desempenha um papel essencial nas propriedades magnéticas das ludwigitas. 4. A hulsita Ni5.14Sn0.86(O2BO3)2 é um composto novo, e os resultados apontam para um comportamento magnético complexo consistente com dois subsistemas magnéticos. O subsistema formado por íons de Ni localizados num plano com um arranjo quadrangular (camada 2-3) tem uma ordem magnética a 180 K (um dos maiores para transições magnéticas em oxiboratos). Por outro lado, o outro subsistema é formado por íons de Ni localizados em uma rede triangular bidimensional (camada 1-4), não apresenta ordem magnética a temperaturas tão baixas quanto 3 K indicando frustração magnética. Os resultados experimentais sugerem também um comportamento tipo liquido quântico de spin para este subsistema. Os dois subsistemas coexistem a baixas temperaturas.