Estructura cristalina y caracterización magnética de NaxNd1-xMnO3 obtenida mediante mecanosíntesis

Abstract

This work presents results on the crystal structure and magnetic characterization of NaxNd1-xMnO3 (0 ≤ x ≤ 0.3, Δx=0.05), obtained by mechanosynthesis. Stoichiometric mixtures of metal oxide powders, Mn2O3, Nd2O3, and Na2O, were subjected to high-energy milling, varying the milling time up to 300 min. X-ray diffraction and Rietveld refinement were used to monitor the phase transformation as a function of time and composition, while the vibrating sample magnetometry (VSM) technique was employed for magnetic characterization. The results show that it is possible to obtain different manganites with rhombohedral perovskite structure (R3c) directly from the mechanosynthesis process without subsequent thermal treatment, using a ball-to-powder weight ratio of 10:1. After 240 minutes of milling, the synthesis is complete for all doping levels (x), maintaining the perovskite structure. However, increasing the Na+ proportion leads to a distortion of the crystal structure, which causes a modification in the magnetic properties. The specific magnetization increases with doping the manganite, reaching a maximum at x=0.10, which is associated with the heterovalent substitution of Na+ for Nd3+, causing vacancies and structural distortions due to changes in ionic radius and charge.En este trabajo se presentan resultados sobre la estructura cristalina y caracterización magnética de NaxNd1-xMnO3 (0 ≤ x ≤ 0.3, Δx=0.05), obtenidas mediante mecanosíntesis. Mezclas estequiométricas de polvos de óxidos metálicos, Mn2O3, Nd2O3 y Na2O, se sometieron a molienda de alta energía modificando el tiempo de molienda hasta 300 min. Se empleó difracción de rayos X y refinamiento Rietveld para monitorear la transformación de fase en función del tiempo y la composición mientras que la técnica de magnetometría de muestra vibrante, MMV, se empleó para la caracterización magnética. Los resultados muestran que es posible obtener las diferentes manganitas con estructura perovskita romboedral R3c directamente del proceso de mecanosíntesis sin tratamiento térmico posterior, empleando una relación en peso bolas:polvo de 10:1. Después de 240 min de molienda, la síntesis se completa para todos los niveles de dopaje (x), manteniendo la estructura perovskita. Sin embargo, al incrementar la proporción de Na+ se produce una distorsión de la estructura cristalina, lo cual provoca una modificación en las propiedades magnéticas. La magnetización específica se incrementa al dopar la manganita, presentando un máximo para x=0.10, lo cual se asocia a la sustitución heterovalente del Na+ por Nd3+ que provoca vacancias y distorsiones estructurales por el cambio de radio iónico y carga. &nbsp