Synthesis and advanced structural and magnetic characterization of mesoporous transition metal–doped sno2 powders and films
Aquesta Tesi doctoral comprèn la síntesi mitjançant nanoemmotllament (de l’anglès, nanocasting) i autoassemblatge per evaporació induïda (de l’anglès, evaporation–induced self–assembly) i la caracterització exhaustiva de pols i capes de SnO2 mesoporós dopat amb Ni i Cu. L’origen de les propietats ma...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2017 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/457982 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/457982 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Materials mesoporosos Materiales mesoporosos Mesoporous materials Semiconductors magnètics diluïts Semiconductores magnéticos diluidos Diluted magnetic semiconductors Ciències Experimentals 537 |
| Sumario: | Aquesta Tesi doctoral comprèn la síntesi mitjançant nanoemmotllament (de l’anglès, nanocasting) i autoassemblatge per evaporació induïda (de l’anglès, evaporation–induced self–assembly) i la caracterització exhaustiva de pols i capes de SnO2 mesoporós dopat amb Ni i Cu. L’origen de les propietats magnètiques d’aquests materials es discuteix en detall. En primer lloc, es van sintetitzar per nanoemmotllament a partir de motlles de sílice KIT–6, pols mesoporosa ordenada de SnO2 dopada amb diferents quantitats de Ni. Es va verificar la replicació correcta del motlle de sílice mitjançant microscòpia electrònica de rastreig. No es van detectar fases extres atribuïbles a Ni o NiO en els corresponents difractogrames excepte per a la mostra amb el dopatge més alt (9 at.% Ni), per a la qual es va observar la presència de NiO com a fase secundària. Es va estudiar l’estat d’oxidació i la distribució espaial de Ni en la pols mitjançant espectroscòpia fotoelectrònica de raigs X i espectroscòpia de pèrdua d’energia d’electrons, respectivament. Les mostres dopades amb Ni presenten resposta ferromagnètica tant a temperatura ambient com a baixa temperatura, com a conseqüència de la presència d’espins no compensats a la superfície de nanopartícules de NiO i vacants d’oxigen. En segon lloc, es van sintetitzar capes primes continues i mesoporoses de SnO2 dopades amb Ni a partir de diferents relacions molars [Ni(II)]/[Sn(IV)] mitjançant un procés d’autoassemblatge sol–gel, utilitzant el copolímer tribloc P–123 com a agent director d’estructura. Una caracterització estructural profunda va evidenciar l’obtenció d’una estructura nanoporosa 3–D, de gruix comprès entre els 100 i 150 nm, i mida de porus de 10 nm. Els experiments de difracció de raigs X d’incidència rasant van posar de manifest que el Ni ocupava posicions substitucionals en la xarxa tipus rutil del SnO2, tot i que les anàlisis per dispersió d’energies de raigs X també van revelar la presència de petits clústers de NiO en les capes produïdes a partir de les relacions molars [Ni(II)]/[Sn(IV)] més elevades. Convé remarcar que les propietats magnètiques de les capes mesoporoses varien significativament en funció del percentatge de dopant. Les capes de SnO2 no dopades presenten un comportament diamagnètic, mentre que les dopades amb Ni mostren un clar senyal paramagnètic amb una petita contribució ferromagnètica. En tercer lloc, també es van estudiar les propietats magnètiques de pols mesoporosa ordenada de SnO2 dopada amb Cu, obtinguda mitjançant nanoemmotllament a partir de sílice KIT–6. Per bé que una eventual contaminació amb impureses de Fe or la presència de vacants d’oxigen podrien explicar el comportament ferromagnètic observat a temperatura ambient, el ferromagnetisme a baixa temperatura es va atribuir únicament a la naturalesa nanoestructurada de les nanopartícules antiferromagnètiques de CuO formades (espins no compensats i shape–mediated spin canting). La menor temperatura de bloqueig, situada entre 30 i 50 K, i l’existència de petits desplaçaments verticals en els cicles d’histèresi van confirmar efectes de mida en les nanopartícules de CuO |
|---|