Determination of the structure/properties relationship on ferroelectric relaxors materiais by an alternative refinement protocol (Dual Phase Refinement Protocol)

• Grant number: 09/10198-7
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Post-Doctoral
• Start date: November 01, 2009
• End date: April 30, 2010
• Field of knowledge: Engineering - Materials and Metallurgical Engineering - Nonmetallic Materials
• Principal Investigator: Ducinei Garcia
• Grantee: Eriton Rodrigo Botero
• Host Institution: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brazil
• Associated research grant: 08/04025-0 - Nanostructured Multifunctionals Multiferroics Materials: Synthesis, Properties, Phenomenology and Applications, AP.TEM

Abstract

Ferroelétricos displacivos são materiais que apresentam polarização espontânea, que pode ser reorientada por um campo elétrico externo, em um intervalo de temperatura abaixo de uma temperatura crítica (temperatura de transição de fase ferroelétrica-paraelétrica ou temperatura de Curie, TC). Por sua vez, há uma classe de ferroelétricos, os relaxores, que, entre outras propriedades, possuem transição de fase difusa, com a temperatura do máximo da parte real da permissividade elétrica dependendo da freqüência do campo elétrico de excitação. Geralmente, a temperatura ambiente, são materiais com alta constante dielétrica, altos coeficientes eletrostritivos, excelente resposta piezoelétrica induzida, e boas propriedades eletro-óticas. Nessas condições, porém, apresentam estrutura cristalina com simetrias muito próximas às (ou indistintas das) centrossimétricas, quando analisadas convencionalmente por técnicas de análise estrutural, tais como de difração de raios X e/ou nêutrons. Constituem, assim, um grupo interessante tanto para investigações de caráter fenomenológico, tendo em vista que os mecanismos que regem sua natureza dinâmica ainda não são bem compreendidos, como de caráter tecnológico. Embora em estudos há décadas, os modelos que regem as relações entre propriedades estruturais e aquelas típicas de materiais FR ainda são alvo de investigação e, mais recentemente, envolvem técnicas de espectroscopia Raman ou MicroRaman, de espalhamento de raios X (EXAFS), ressonância magnética nuclear (RMN), microscopia de transmissão de alta resolução (HRTEM), entre outras. Como parte do trabalho de doutoramento do proponente deste projeto, um protocolo alternativo de utilização da técnica de difração (no caso de raios X) combinada com o método de refinamento estrutural Rietveld, denominado como "Dual Phase Relaxor Refinement Protocol" (DPRRP), foi proposto e testado em um conjunto de cerâmicas do sistema FR titanato zirconato de chumbo modificado com lantânio (PLZT). Os resultados mostraram que certas características do material ferroelétrico relaxor podem ser relacionadas genericamente à proporção da fase polar, mais adequadamente do que à simetria da fase não-centrossimétrica especificamente.Desta forma, neste projeto propõe-se a determinação da relação estrutura/propriedades de diferentes materiais FR, principalmente levando-se em conta a razão entre as fases centrossimétricanão-centrossimétrica, analisada a partir do protocolo DPRR. Os sistemas a serem analisados com este método envolvem materiais ferroelétricos relaxores com estrutura perovskita, perovskita complexa e tungstênio bronze. As características estruturais serão correlacionadas com as propriedades dielétricas, ferroelétricas, óticas e eletro-óticas, para cada sistema, tal que os resultados contribuirão para uma compreensão das propriedades gerais desta classe de materiais. Este plano de trabalho está inserido no projeto temático financiado pela FAPESP, Processo nº 2008/04025-0.