Materiales con alta constante dieléctrica, multiferroicos magnetoeléctricos y magnetodieléctricos

Resumen

Esta Tesis Doctoral se centra en la búsqueda y estudio de materiales con alta constante dieléctrica, basados en óxidos mixtos con orden de carga, y en la posibilidad de modificar y controlar las propiedades dieléctricas de distintos materiales mediante la aplicación de un campo magnético. Como punto de partida se escoge el compuesto Pr0.79Na0.21MnO3 (TOC= 220 K) donde se observa la aparición de un máximo en la constante dieléctrica a la temperatura a la que se produce el fenómeno de orden de carga. Este comportamiento se relaciona con la formación de entidades polares debido a una distribución de carga asimétrica. A continuación se ha estudiado el compuesto La2MnCoO6 (TOC= 400 K) que se ha preparado con diferente grado de orden catiónico en la posición B obteniendo una muestra prácticamente ordenada que presenta un comportamiento dieléctrico intrínseco, mientras que las muestras más desordenadas presentan elevadas constantes dieléctricas que aumentan al incrementarse el tamaño de partícula y variar el tipo de contactos. El inconveniente son los elevados valores de tangente de pérdidas que presentan y que se pueden reducir preparando materiales compuestos tipo núcleo-corteza La2MnCoO6@SiO2. Además, en el compuesto CaMn7O12 (TOC= 440 K) se ha encontrado una anomalía en la constante dieléctrica en torno a TN2= 50 K además de un pequeño efecto magnetoeléctrico del orden del 1% a T= 10 K y H= 10 T. Este efecto es debido a la aparición de polarización inducida por la magnetostricción que presenta este sistema a 50 K. También se han preparado monocristales de la serie LnM2O5 (Ln= Y, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho y Er) mediante síntesis hidrotermal encontrando una serie de anomalías en la constante dieléctrica que coinciden con las transiciones eléctricas, además de un efecto magnetoeléctrico del 2 % a 5 K y H= 14 T para los compuestos LnMn2O5 (Ln= Y, Tb, Dy y Er). En nanopartículas de La0.67Ca0.33MnO3 se observa un comportamiento magnetodieléctrico considerable del orden del 20 % a 280 K y H= 0.5 T debido a la coexistencia del fenómeno de polarización interfacial Maxwell-Wagner, magnetorresistencia y segregación de fases. Finalmente en nanopartículas de MFe2O4 (M= Fe y Ni) se ha encontrado un efecto magnetodieléctrico que especialmente importante en Fe3O4 (MD=6 % a 300 K y 5 kOe) y superior al descrito en la bibliografía para otras nanopartículas magnéticas.