ImpactU Versión 3.11.2 Última actualización: Interfaz de Usuario: 16/10/2025 Base de Datos: 29/08/2025 Hecho en Colombia
Determination of the relationship between magnetocaloric effect and electrical properties in polycrystalline samples of La0.7Ca0.3Mn1-xNixO3 (x = 0, 0.02, 0.07, 0.1)
Se reporta el efecto de la substitucion del Ni2+ sobre las propiedades de magneto-transporte y su relacion con la funcion magnetocalorica en muestras policristalinas de tamano nanometrico de la manganita tipo perovskita La0.3Ca0.7Mn1-xNixO3 (x = 0, 0.02, 0.07, 0.1) sintetizadas por medio de los procesos de auto-combustion y reaccion en estado solido estandar. El objetivo de estudiar estas manganitas fue explorar la posibilidad de aumentar el rango de la temperatura de operacion para el efecto magnetocalorico a traves del ajuste de la temperatura de la transicion magnetica. Los estudios y analisis de difraccion de rayos-X confirmaron la pureza de la fase de las muestras obtenidas. Tambien se verifico por medio de esta tecnica la substitucion de iones Mn3+ por iones Ni2+ en la red del compuesto La0.3Ca0.7MnO3. Los analisis por medio del metodo de Rietveld indicaron que el volumen de la celda unitaria aumenta a medida que el contenido de Ni2+ tambien aumenta. Las curvas de magnetizacion en enfriamiento a cero campo y con campo, revelaron que todas las muestras presentan una transicion de fase paramagnetica a ferromagnetica, la cual es simultanea con una transicion metal-aislante. Se observo una pequena desviacion entre las curvas de magnetizacion en enfriamiento cuando estas van desde cero hasta un campo de 1000 Oe. La temperatura de Curie disminuye sistematicamente desde 264 (268) K para x = 0 hasta 174 (185) K para x = 0.1 en las muestras sintetizadas por medio de los procesos de combustion en solucion y reaccion en estado solido; entre parentesis, respectivamente. Probablemente, el dopaje en el sitio del Mn3+ con iones de Ni2+ en la red del compuesto La0.3Ca0.7MnO3 debilita la interaccion de doble intercambio Mn3+–O–Mn4+, lo cual conlleva a una disminucion en la temperatura de transicion. De manera interesante, un notable aumento en el valor del cambio de entropia magnetica se observa a partir de niveles de dopaje con Ni2+ tan bajos como el 2 %. El maximo cambio de entropia magnetica observado en los compuestos x = 0, 0.02, 0.07 y 0.1 a un campo magnetico de 1.5 T fue de 0.86 (1.73), 0.77 (1.55), 0.63 (1.14) y 0.60 (1.15) J/kgK en las muestras sintetizadas por medio de los procesos de combustion en solucion y reaccion en estado solido; entre parentesis, respectivamente. Se observo un aumento sistematico en el valor de la capacidad relativa de refrigeracion (RCP, por sus siglas en ingles) a medida que se aumenta el campo magnetico desde 0 hasta 1.5 T. El valor mas alto para este parametro fue de ~ 60 (~48) J/kg para un nivel de dopaje de 2 (7) % alrededor de 225 (202) K en las muestras sintetizadas por medio de los procesos de combustion en solucion y reaccion en estado solido; entre parentesis, respectivamente. Las graficas de Arrot revelaron una transicion de fase magnetica de segundo orden para todas las muestras, lo cual fue confirmado por la teoria de Landau y las curvas universales. El caracter de segundo orden de la transicion de fase magnetica observado en la muestra La0.3Ca0.7MnO3 pura puede ser atribuido a los efectos de disminucion del tamano de particula. Se encontro que el mejor modelo para establecer el valor de los exponentes criticos relacionados con el comportamiento de las manganitas de La0.3Ca0.7MnO3 fue el modelo de la Teoria del Campo Medio (MFT, por sus siglas en ingles). El valor del exponente critico β fue de 0.465 (0.495), 0.448 (0.472), 0.511 (0.508) y 0.509 (0.545) y el de γ fue de 1.157 (1.037), 1.226 (1.130), 0.972 (0.984) y 0.978 (0.835) para x = 0, 0.02, 0.07 y 0.1 en las muestras sintetizadas por combustion en solucion y reaccion en estado solido; entre parentesis, respectivamente. La transicion metal-aislante tambien se desplaza hacia bajas temperaturas luego de la substitucion con el Ni2+ mientras el valor de la resistividad aumenta. Se encontraron diferentes mecanismos de conduccion en diferentes regiones de temperatura. Se obtuvieron importantes parametros fisicos tales como la energia de activacion de los polarones a partir del ajuste de los modelos a los datos experimentales. El gran cambio en la magnetoresistencia cercano a la temperatura de transicion magnetica sugiere una estrecha relacion entre el efecto magnetocalorico y las propiedades de magneto-transporte en las manganitas de La0.3Ca0.7MnO3. Este comportamiento puede ser atribuido a la caracteristica de orden/desorden del espin que juega un papel crucial en ambos efectos. Por otro lado, el valor de la magnetoresistencia de la muestra La0.3Ca0.7MnO3 pura se aumenta a medida que se aumenta el nivel de dopaje con Ni2+, lo cual probablemente, tambien puede estar relacionado con la disminucion del tamano de particula.
Tópico:
Magnetic and transport properties of perovskites and related materials