Nueva ruta para la obtención de multiferroicos magnetoeléctricos monofásicos

A new route to obtain single-phase magnetoelectric multiferrics

  • María Elena Fuentes-Montero UACH. Facultad de Ciencias Químicas https://orcid.org/0000-0002-3388-8224
  • Edgar A. Macías-Ríos Estudiante de posgrado del Centro de Investigación en Materiales Avanzados S. C.
  • César Octavio Contreras-Vega UACH. Facultad de Ciencias Químicas
  • Ramón Olivas-Vargas UACH. Facultad de Ciencias Químicas
  • Luz María Rodríguez-Valdez UACH. Facultad de Ciencias Químicas https://orcid.org/0000-0002-4954-2631
  • Amelia Valdez-Aguirre UACH. Facultad de Ciencias Químicas
  • Carlos Armando De la Vega-Cobos UACH. Facultad de Ciencias Químicas
  • Héctor Camacho-Montes UACJ. Instituto de Ingeniería y Tecnología https://orcid.org/0000-0002-2241-9545
Palabras clave: DFT, Auribillius, ferroeléctricos, materiales funcionales

Resumen

Se describe una nueva estrategia para la síntesis de multiferroicos monofásicos mediante el diseño asistido por computadora. Hoy en día existe un gran interés científico en el logro de tales compuestos, debido a sus potenciales aplicaciones dentro de la nanotecnología. Se aborda el tema de la dificultad de obtención de materiales magnetoeléctricos monofásicos a temperatura ambiente. Se enumeran los requisitos para que un material cumpla con esta propiedad desde el punto de vista químico, estructural y eléctrico. Se presentan algunos ejemplos de cerámicos multiferroicos y sus rasgos principales. Se propone la búsqueda de magnetoeléctricos multiferroicos dentro de la familia de las cerámicas de Aurivillius. Se plantea una estrategia novedosa, basada en la modelación teórica, para el logro de compuestos con características superiores dentro de dicha familia.

DOI: https://doi.org/10.54167/tecnociencia.v1i2.49

Citas

ABINIT Group. ABINIT. http://www.abinit.org

Accelerys Software Inc. CASTEP Software.

Anonymus. 1998. The benefits of boron. Western Fruit Grower 118(6): 36-37. https://books.google.com.mx/books/about/The_Western_Fruit_grower.html?id=5NRAAQAAMAAJ&redir_esc=y

Anonymus. 2004. Testing for Quality. Western Fruit Grower 124 (1): 18-19. https://archive.org/details/pub_western-fruit-grower No aparecen referencias

Ascher, E, H. Rieder, H. Schmid, & H. Stössel, 1966. Some properties of ferromagnetoelectric nickel-iodine boracite, Ni3 B7 O13 I. Journal of Applied. Physics 37(3):1404–1405. https://doi.org/10.1063/1.1708493

Aurivillius, B. 1949. Mixed Bismuth Oxides with Layer Lattices III. Arkiv for Kemi 2(37): 519-527.

Baettig, P. & N.A. Spaldin. 2005. Ab initio prediction of a multiferroic with large polarization and magnetization. Applied Physics Letter 86(012505): 1-3. https://doi.org/10.1063/1.1843290

Baroni, S., G. Stefano y A. Dal Corso. 2001. Phonons and related crystal properties from density-functional perturbation theory. Reviews of modern Physics 73(2):515-562. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.73.515

Berry, M.V. 1984. Quantal phase factors accompanying adiabatic changes. En Fundamental aspects of quantum theory (pp.45-57). Royal Society of London A 392. http://dx.doi.org/10.1098/rspa.1984.0023

Blaha, P., K. Schwarz, G.K.H. Madsen, D. Kvasnicka, J. Luitz, R. Laskowski, F. Tran & L.D. Marks. WIEN2K. Institute of Materials Chemistry, TU Vienna. http://www.wien2k.at

Castro, J., T. de los Ríos & L. Fuentes. 2000. Synthesis and Characterization of Nb-doped PZT Ferro-piezoelectric Ceramics. Materials and Manufacturing Processes 15 (2): 301-310. https://doi.org/10.1080/10426910008912989

Cooper, T. 2001. Nitrógeno y calidad en manzanas ‘Delicious’. Revista UNIFRUT 6(1): 10-11. https://www.unifrut.com.mx/#portfolio No aparecen referencias

Filippetti, A. & N.A. Spaldin. 2003. Self-interaction corrected pseudopotential scheme for magnetic and strongly correlated systems. Physical Review B 67(125109): 1-15. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.125109

Fuchs, M. & M. Scheffler. 1999. Ab initio pseudo- potentials for electronic structure calculations of poly-atomic systems using density-functional theory. Computational Physics Communications 119(1): 67-98. https://doi.org/10.1016/S0010-4655(98)00201-X

Fuentes, L. 1998. Magnetic-coupling properties in polycrystals. Textures, stress, and Microstructures 30: 167-189. https://doi.org/10.1155/TSM.30.167

Fuentes, M. E., H. Camacho & L. Fuentes. 2001. Propiedades de acoplamiento eléctrico y magnético: cristales y policristales. Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio 40 (4): 267- 274. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=2895412

Fuentes, L. & M. Reyes 2002. Mineralogía Analítica. Colección Textos Universitarios. Universidad Autónoma de Chihuahua. ISBN 9686331824.

Fuentes, M.E., A. Mehta, L. Lascano, H. Camacho, R. Chianelli, J.F. Fernández & L. Fuentes. 2002. The Crystal Structure of BaBi4Ti4O15. Ferroelectrics 269(1): 159-164. https://doi.org/10.1080/00150190211169

Fuentes, L., M. García, D. Bueno, M.E. Fuentes & A. Muñoz. 2006. Magnetoelectric effect in Bi Ti FeO ceramics obtained by molten salts synthesis. Ferroelectrics 336(1): 81-89. https://doi.org/10.1080/00150190600695883

Fuentes, L., J.F. Fernández, M.E. Fuentes, L. Lascano, M.E. Montero & R. Olivera. 2006. Synchrotron Radiation Study of Structural Tendencies in Aurivillius Ceramics. Ferroelectrics 339(1): 209-218. https://doi.org/10.1080/00150190600740192

García-Guaderrama, M., M.E. Botello-Zubiate, A. Marquez-Lucero, J.A. Matutes-Aquino & L. Fuentes-Cobas. 2004. Síntesis por rutas químicas y estructura cristalina de la fase Aurivillius Bi4Ti3O12. Revista Mexicana de Física 50 (1): 42 -45. https://tinyurl.com/2gmd9kfn

García-Guaderrama, M. 2005. Síntesis por fusión de sales y caracterización de fases Aurivillius de la familia Bin+1Ti3Fen-3O3n+3 (Tesis, Centro de Investigación en Materiales Avanzados). http://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/455

García-Guaderrama, M., L. Fuentes, M.E. Montero-Cabrera, A. Márquez-Lucero & M.E. Villafuerte-Castrejón, 2005. Molten salt synthesis and crystal structure of Bi 5 Ti3FeO15. Integrated Ferroelectrics 71(1): 233-239. https://doi.org/10.1080/10584580590965401

Gonze, X. 2005. A brief introduction to the ABINIT software package. Zeit Kristallographen 220(5-6): 558-562. https://doi.org/10.1524/zkri.220.5.558.65066

Hamman, D.R., X. Wu, K.M. Rabe & D. Vanderbilt. 2005. Metric tensor formulation of strain in density-functional perturbation theory. Erratum Physical Review B 72(035117):1-13. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.035117

Hill, N. A. 2000. Why Are There So Few Magnetic Ferroelectrics? Journal of Physical Chemistry B 104(29): 6694-6709. https://doi.org/10.1021/jp000114x

Hohenberg, P. & W. Kohn. 1964. Inhomogeneous electron gas. Physical Review 136(B864): 864-871. https://doi.org/10.1103/PhysRev.136.B864

Kimura, T., H. Goto, K. Shintani, T. Ishizaka, Y. Arima & Y. Tokura. 2003. Magnetic control of ferroelectric polarization. Nature 426: 55-58. https://doi.org/10.1038/nature02018

Martin, R. M. 2004. Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods. Cambridge Press. ISBN 0521534402, 9780521534406. https://tinyurl.com/2z3yz5mj

Neaton, J.B., C. Ederer, U.V. Waghmare, N.A. Spaldin & K.M. Rabe. 2005. First-principles study of spontaneous polarization in multiferroic BiFeO3. Physical Review B. 71 (014113):1-8. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.014113

Newville, M. 2004. Fundamentals of EXAFS. University of Chicago. https://www.lehigh.edu/imi/teched/GlassCSC/SuppReading/Tutorials.pdf

Olivera, R. 2005. Análisis de la Ferroelectricidad en BaTiO3 y PbTiO3 por medio de su estructura electrónica (Tesis, Centro de Investigación en Materiales Avanzados).

Santos, M. A., S. Parashar, A.R. Raju, Y.S. Zhao, A.K. Cheetham & C.N.R. Rao. 2002. Evidence for the likely occurrence of magnetoferroelectricity in BiMnO3. Solid State Communications 122(1-2): 49-52. https://doi.org/10.1016/S0038-1098(02)00087-X

Seshadri, R. & N.A. Hill. 2001. Visualizing the role of Bi 6s “lone pairs” in the off-center distortion in ferromagnetic BiMnO3. Chemical Mater 13(9):2892-2899. https://doi.org/10.1021/cm010090m

Schmid, H. 1999. On the possibility of ferromagnetic, antiferromagnetic, ferroelectric and ferroelastic domain reorientations in magnetic and electric fields. Ferroelectrics 221(1): 9-17. https://doi.org/10.1080/00150199908016431

Sosa, D.H. 2000. El boro en los frutales del género Prunus, Pyrus y Malus. Directorio BuscAgro.

Spaldin, N. A. & M. Fiebig. 2005. The renaissance of magnetoelectric multiferroics. Science 309 (5733): 391-392. https://doi.org/10.1126/science.1113357

Spaldin, N. A. & W.E. Pickett. 2003. Computational Design of Multifunctional Materials. Solid State Chemistry 176 (2): 615-632. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2003.07.001

Van Aken, B. B., T.T.M. Palstra, A. Filippetti & N.A. Spaldin. 2004. The origin of ferroelectricity in magnetoelectric YMnO3. Nature Materials 3: 164-170. https://doi.org/10.1038/nmat1080

Universität Wien. VASP. https://www.vasp.at

Young, R. A. 1993. The Rietveld Method (IUCr Monographs on Crystallography No. 5). Oxford University Press.

Zheng, H., J. Wang, S.E. Lofland, Z. Ma, L. Mohaddes-Ardabili, T. Zhao, L. Salamanca-Riba, S.R. Shinde, S.B. Ogale, F.Bai, D. Viehland, Y. Jia, D.F. Schlom, M. Wuttig, A. Roytburd & R. Ramesh. 2004. Multiferroic BaTiO3- CoFe2O4 Nanostructures. Science 303 (5658): 661- 663. https://doi.org/10.1126/science.1094207

Publicado
2018-11-13
Cómo citar
Fuentes Montero, M. E., Macías Ríos, E. A., Contreras-Vega, C. O., Olivas Vargas, R., Rodríguez Valdez, L. M., Valdez Aguirre, A., De la Vega Cobos, C. A., & Camacho Montes, H. (2018). Nueva ruta para la obtención de multiferroicos magnetoeléctricos monofásicos: A new route to obtain single-phase magnetoelectric multiferrics. TECNOCIENCIA Chihuahua, 1(2), 27-35. https://doi.org/10.54167/tch.v1i2.49