Síntese e caracterização teórico-experimental das peroviskitas ABO3 (A = Sm, Eu e Gd e B = Ti, Cr, Ni e Cu) por reação de estado solido e altas pressões

dc.contributor.advisor-co1Souza, Sérgio Michielon de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1782230442654231eng
dc.contributor.advisor1Ghosh, Angsula
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6396256338493731eng
dc.contributor.referee1Guerrero Zayas, Fidel
dc.contributor.referee2Frota, Hidembergue Ordozgoith da
dc.contributor.referee3Feio, Waldeci Paraguassu
dc.contributor.referee4Guedes Sobrinho, Diego
dc.creatorPereira, Aercio Filipe Franklim de Figueiredo
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2242110720852914eng
dc.date.issued2024-09-13
dc.description.abstractHigh- and medium-entropy multicomponent systems based on perovskites enable the incorporation of different elements, allowing the customization of physical and chemical properties. The systems Sm(Ti₀.₁₇Cr₀.₂₃Ni₀.₃₀Cu₀.₃₀)O₃, Eu(Ti₀.₁₈Cr₀.₂₂Ni₀.₃₀Cu₀.₃₀)O₃, and Gd(Ti₀.₁₈Cr₀.₂₂Ni₀.₂₆Cu₀.₃₃)O₃ were synthesized by mechanical milling under ambient atmosphere. The structural evolution was monitored by X-ray diffraction (XRD), and Rietveld refinement confirmed the formation of orthorhombic perovskites (space group Pnma) with nanometric crystallite sizes (<20nm). No new phases were observed after heat treatment at 500 ºC. After obtaining the medium-entropy perovskites, we conducted a systematic study of these multicomponent materials using Density Functional Theory (DFT) calculations. The theoretical calculations employed lattice parameters and atomic positions determined experimentally. Due to the partial site occupancy and the high computational cost associated with very large supercells, we selected two configurations based on the ferromagnetic behavior of Cr and Ni elements. Based on the formation energy, we demonstrated the feasibility of obtaining medium-entropy perovskites. We calculated the band structure and the projected density of states (PDOS) with and without the inclusion of the 4f orbital to evaluate its effects. It is important to note that the compounds exhibit semiconducting behavior only in the spin-down state, which was not affected by the inclusion of the 4f orbital. Both configurations were subjected to hydrostatic pressures of up to 30 GPa, and the Birch-Murnaghan equation of state was used to calculate the compressibility modulus. Under pressure, the spin-down gap disappeared, with the extent of this change depending on the system. The compressibility modulus not only varies with the rare-earth element but also depends on the system configuration.eng
dc.description.resumoSistemas multicomponentes de alta e média entropia baseados em perovskitas possibilitam a incorporação de diferentes elementos, permitindo a customização de propriedades físicas e químicas. Os sistemas Sm(Ti0.17Cr0.23Ni0.30Cu0.30)O3, Eu(Ti0.18Cr0.22Ni0.30Cu0.30)O3 e Gd(Ti0.18Cr0.22Ni0.26Cu0.33)O3 foram sintetizados por moagem mecânica em atmosfera ambiente. A evolução da estrutura foi monitorada por difração de raios X (DRX), e o refinamento de Rietveld confirmou a formação de perovskitas ortorrômbicas (grupo espacial Pnma) com tamanho de cristalito nanométrico (<20nm). Após tratamento térmico a 500 ºC, não foram observadas novas fases. Após a obtenção das perovskitas de média entropia, realizamos um estudo sistemático desses materiais multicomponentes utilizando cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Os cálculos teóricos empregaram parâmetros de rede e posições atômicas determinados experimentalmente. Devido à ocupação parcial de sítios e ao alto custo computacional associado ao uso de supercélulas muito grandes, selecionamos duas configurações com base no comportamento ferromagnético dos elementos Cr e Ni. Demonstramos, com base na energia de formação, que é viável obter perovskitas de média entropia. Calculamos a estrutura de bandas e a densidade de estados projetada (PDOS) com e sem a inclusão do orbital 4f para avaliar seus efeitos. É importante notar que os compostos apresentam um comportamento semicondutor apenas no spin down, o qual não foi afetado pela inclusão do orbital 4f. Ambas as configurações foram submetidas a pressões hidrostáticas de até 30 GPa, e utilizamos a equação de estado de Birch-Murnaghan calculamos o módulo de compressibilidade. Sob pressão, observou-se que o gap no spin down desapareceu, e o valor dessa mudança nas características é dependente do sistema. O módulo de compressibilidade não apenas varia com o átomo de terra rara, mas também depende da configuração do sistema.eng
dc.description.sponsorshipFAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonaseng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationPEREIRA, Aercio Filipe Franklim de Figueiredo. Síntese e caracterização teórico-experimental das peroviskitas ABO3 (A = Sm, Eu e Gd e B = Ti, Cr, Ni e Cu) por reação de estado solido e altas pressões. 2024.146 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10486
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentInstituto de Ciências Exataseng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Físicaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectTeoria do funcional de densidadepor
dc.subjectPerovskitapor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: FISICA: FISICA DA MATERIA CONDENSADA: ESTRUTURA DE LIQUIDOS E SOLIDOS CRISTALOGRAFIAeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: FISICA: FISICA DA MATERIA CONDENSADA: PROPRIEDADES MECANICAS E ACUSTICAS DA MATERIA CONDENSADAeng
dc.subject.userDFTpor
dc.subject.userPerovskitepor
dc.subject.userDifração de raio-xpor
dc.subject.userAltas pressõespor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/79026/Tese_AercioPereira_PPGFIS.pdf.jpg*
dc.titleSíntese e caracterização teórico-experimental das peroviskitas ABO3 (A = Sm, Eu e Gd e B = Ti, Cr, Ni e Cu) por reação de estado solido e altas pressõeseng
dc.typeTeseeng

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