p Uma equipe da Immanuel Kant Baltic Federal University (BFU) em conjunto com um grupo científico internacional estudou a correlação entre a estrutura de materiais cerâmicos à base de ferrita de bismuto (BiFeO3) e suas propriedades magnéticas. Em seu trabalho, os cientistas determinaram os fatores que afetam a evolução estrutural dos materiais e as mudanças em seu comportamento magnético. O trabalho ajudará a criar novos materiais cerâmicos com propriedades dadas. O artigo foi publicado no Jornal de Física e Química de Sólidos . p A estrutura da ferrita de bismuto é semelhante à da perovskita, um mineral à base de cálcio e titânio, mas também contém átomos de oxigênio. Supercondutores de alta temperatura bem conhecidos (isto é, materiais capazes de conduzir a corrente sem resistência a certas temperaturas) têm a mesma estrutura. Muitos materiais com grades de cristal semelhantes a perovskita são usados ​​como processadores de energia solar.

p Quando íons de diferentes elementos são adicionados à ferrita de bismuto de origem, isso leva a mudanças em sua estrutura cristalina e, portanto, em propriedades físicas. Os físicos da BFU adicionaram íons de metais (cálcio, manganês, titânio, e nióbio) e mediu as características magnéticas do material. Descobriu-se que a inserção de novos átomos leva à compressão da rede cristalina, independentemente do tipo dos elementos de transição. Esse, por sua vez, é seguido por mudanças na estrutura magnética do material. Ele perde a polarização espontânea, ou seja, os momentos dipolares dos átomos que determinam a direção das forças elétricas são privados de orientação fixa na ausência de um campo elétrico externo.

p Quando átomos de outros metais são adicionados à ferrita de bismuto, este último também perde suas propriedades ferromagnéticas:os momentos dipolares dos átomos não são mais direcionados um para o outro. Além disso, quando o cálcio é adicionado ao nióbio ou titânio, a estrutura magnética do material torna-se ferromagnética:os momentos dipolares tornam-se codirecionais. Depois que a influência de um campo magnético parou, essas amostras mostraram magnetismo residual, uma propriedade típica para materiais ferromagnéticos.

p "Demonstramos que as propriedades magnéticas dos materiais à base de ferrita de bismuto são, em grande parte, determinadas por distorções estruturais causadas por substituições, defeitos de rede, e a natureza da interação de troca entre os átomos de ferro, oxigênio, e o metal de transição. Estados ferromagnéticos fracos que ocorreram quando o cálcio foi adicionado ao material junto com titânio ou nióbio, são explicados pela reação entre os átomos magnéticos que passam pelos não magnéticos. Usualmente, não é levado em consideração devido aos seus valores menores, mas no caso de materiais ferromagnéticos, pode causar flutuações consideráveis ​​no comportamento magnético do material, "diz Vadim Sikolenko, um co-autor do trabalho, candidato de física e matemática, e pesquisador sênior do Centro de Pesquisa e Educação para Nanomateriais Funcionais.