Determinação do coeficiente de acoplamento magnetoelétrico em materiais multiferróicos monofásicos

Resumo

A contínua e crescente demanda por dispositivos eletroeletrônicos, com alto desempenho e cada vez maior versatilidade, tem acentuado o interesse no estudo e desenvolvimento de novos materiais que possam integrar duas ou mais propriedades físicas de alto interesse tecnológico. Materiais com estas características passaram recentemente a ser denominados materiais multifuncionais ou materiais ativos/inteligentes. Atualmente (a partir do ano 2000), ressurge o interesse numa nova classe de materiais, os magnetoelétricos multiferróicos, que apresentam simultaneamente propriedades de ordenamento elétrico e magnético com extraordinário potencial para aplicações e otimizações de dispositivos baseados em ferroelétricos e ferromagnéticos e controle de propriedades por aplicação de campos elétrico ou magnético. Pelo fato de praticamente não terem sido investigados, em comparação aos ferromagnéticos e ferroelétricos, os materiais magnetoelétricos têm ressurgido com grande destaque no começo deste século como uma nova classe de materiais multifuncionais. O potencial de aplicações desses materiais é enorme, porém, a pesar disto, o efeito magnetoelétrico tem sido escassamente estudado em materiais cerâmicos monofásicos multiferróicos. A habilidade de compreender e controlar este comportamento pode resultar em novas e importantes aplicações, tais como sensores, atuadores ou componentes de armazenamento de dados controlados, piezoeletricidade modulada por campo magnético ou piezomagnetismo modulado por campo elétrico. Dentro desse contexto materiais multiferróicos atualmente propiciam novos desafios para o domínio de processos de síntese de novos materiais, para a otimização das propriedades derivadas do acoplamento dos sistemas ferroelétricos e ferromagnéticos, para o desenvolvimento de dispositivos e desde o ponto de vista fundamental, para o modelamento de suas propriedades físicas. Este trabalho visa contribuir para um melhor entendimento desses fenômenos através da síntese e a caracterização de materiais multiferróicos monofásicos, buscando prioritariamente uma descrição (qualitativa e quantitativa) da resposta magnetoelétrica, através do modelamento de propriedades a partir da proposição de novos modelos fenomenológicos ou contribuições incrementais aos modelos correntes. O desenvolvimento e estudo de materiais multiferróicos, em especial sua resposta magnetoelétrica, apesar de seu alto potencial de utilização em inúmeras aplicações tecnológicas, dos desafios em estudos fundamentais e do interesse que tem despertado na comunidade científica, tem sido muito pouco abordado no país. O aprimoramento ou intensificação de suas propriedades magnetoelétricas podem ser alcançados através de uma abordagem a partir dos materiais ferroelétricos, no qual o Grupo de Cerâmicas Ferroelétricas tem larga e reconhecida experiência. Por outro lado, a caracterização magnetoelétrica destes materiais assim como o modelamento destas propriedades tem despertado o interesse de toda a comunidade científica internacional, já que tem sido pouco estudado em multiferróicos monofásicos, em especial em aqueles em forma de bulk. Da mesma forma, na maioria das abordagens para o modelamento ou determinação do coeficiente magnetoelétrico em materiais multiferróicos monofásicos tem sido desconsiderada a contribuição elástica, e em nenhum caso, essa contribuição tem sido quantizada. (AU)