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Utilizzando varie tecniche di sintesi, materiali diversi sono combinati insieme per applicazioni in settori quali i rivestimenti, l’elettronica, la catalisi, la separazione, la diagnostica medica e la veicolazione di farmaci. Le particelle core-shell possono essere utilizzate come elementi costitutivi per la fabbricazione di compositi con connettività 0-3. Presso il laboratorio CNR-IENI di Genova sono stati sviluppati tre diversi tipi di compositi multifunzionali combinando il ben noto composto ferroelettrico BaTiO3 (BT) con il ferromagnetico Fe2O3, l’antiferroelettrico (La,Pb)(Zr,Ti)O3 e il paraelettrico SrTiO3. Le particelle dei precursori sono state ottenute accrescendo un guscio di BT sui differenti nuclei (riquadro a) per mezzo di metodi chimici quali la precipitazione e il self-assembly. Le polveri sono state densificate tramite sinterizzazione, tradizionale o assistita da campo elettrico. La reazione tra Fe2O3 e BT produce grani con una struttura multistrato costituiti da un nucleo residuo di BT e da due gusci magnetici di BaFe12O19 and Ba12Fe28Ti15O84 [1]. Queste due fasi ferrimagnetiche hanno coercitività contrastanti (hard e soft) ed il composito mostra un ciclo di isteresi magnetica inusuale (riquadro b). Inoltre, l’accoppiamento tra fasi ferroiche diverse dà origine all’effetto magnetoelettrico: la magnetizzazione cambia tramite l’applicazione di un campo elettrico e la polarizzazione varia sotto l’azione del campo magnetico.

La combinazione del BT con ossidi antiferroelettrici e paraelettrici fa parte di un progetto per la progettazione di materiali ferroelettri tunable con l’università di iasi, Romania [2,3]. Nei ferroelettrici tunable, la permittività dielettrica è modificata dall’applicazione di un campo elettrico dc. Tale proprietà trova applicazione nei varactors, dispositivi dotati di capacità e frequenza di risonanza variabili. Un problema degli attuali varactors è la dipendenza della permittività dalla temperatura. I nuovi compositi mostrano una permittività indipendente dalla temperatura ed una tunability appropriata e lineare (riquadri c e d). Questo risultato è stato raggiunto sfruttando effetti legati alla nanostrutturazione del materiale e alla creazione di gradienti alle interfacce.

Ieni 25

 

[1] M.T. Buscaglia, V. Buscaglia, L. Curecheriu, P. Postolache, L. Mitoseriu, A.C. Ianculescu, B.S. Vasile, Zhao Zhe, P. Nanni, Fe2O3@BaTiO3 Core-Shell Particles as Reactive Precursors for the Preparation of Multifunctional Composites Containing Different Magnetic Phases, Chem. Mater. 2010, 22, 4740.

[2] L. Curecheriu, M.T. Buscaglia, V. Buscaglia, Zhe Zhao, L. Mitoseriu, Grain size effect on the nonlinear dielectric properties of barium titanate ceramics, Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 242909.

[3] L. Curecheriu, M. T. Buscaglia, F. Maglia, U. Anselmi-Tamburini, V. Buscaglia, L. Mitoseriu, Design tunable materials: Ferroelectric-antiferroelectric composite with core-shell structure, Appl. Phys. Lett. 2014, 105, 252901. 

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