Síntesis hidrotermal de monocristales LnMn₂O₅ (Ln= Y, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho y Er)

Abstract

Se han conseguido preparar monocristales de 10 óxidos mixtos de la serie LnMn 2 O 5 (Ln= Y, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho y Er) mediante síntesis hidrotermal optimizada, en un único paso y sin tratamientos térmicos posteriores partiendo de las correspondientes sales metálicas en disolución acuosa a 240 ºC. Los monocristales obtenidos son relativamente grandes, de varias micras y su morfología varía a lo largo de la serie: es poligonal en el caso de los compuestos de los lantánidos del inicio de la serie (Ln= Pr, Nd, Sm, Eu y Gd) y acicular en el caso de los compuestos de Y y de los lantánidos del final de la serie (Ln= Tb, Dy, Ho y Er). Tras el análisis de los productos obtenidos empleando distintas condiciones de síntesis atribuimos la diferente morfología a una mayor velocidad de crecimiento cristalino a lo largo del eje c cuando intervienen los iones más pequeños (Y, Tb, Dy, Ho y Er) debido a la mejor adaptación de éstos últimos a la estructura cristalina del compuesto. Keywords: Single crystals, hydrothermal syntesis, multiferroics, manganese oxides. INTRODUccIÓNSe denominan compuestos multiferroicos magnetoeléc-tricos a aquellos que presentan simultáneamente las propiedades de magnetismo cooperativo y ferroelectricidad, y en los que existe un fuerte acoplamiento entre ambas (1). Ello permite que la polarización eléctrica de estos compuestos se pueda controlar y modificar con un campo magnético y así mismo que su magnetización se pueda inducir y variar con un campo eléctrico.Actualmente estos materiales son objeto de numerosas investigaciones (2,3) y despiertan un gran interés a la vista de su posible aplicación en dispositivos magneto-eléctricos, magneto-ópticos, en memorias "multiestado" o memorias con mecanismos de lectura-grabación duales, etc. (4).No obstante, existen relativamente pocos compuestos que pertenezcan a esta categoría ya que los mecanismos habituales que conducen a ferroelectricidad y orden magnético son mutuamente excluyentes (5).Por ello los avances más recientes en este campo se han producido en torno a sistemas "no clásicos" (6,7), entre ellos magnetoeléctricos "geométricos" tales como YMnO 3 (8); en sistemas en los que los responsables de la ferroelectricidad y orden magnético son iones distintos en diferentes posiciones tales como BiFeO 3 , BiMnO 3 , etc. (9,10); o sistemas de espines altamente frustrados (11,12).A esta última categoría pertenecen los óxidos mixtos de la familia LnMn 2 O 5 (Ln= lantánido) (13) en la que vamos a centrar este trabajo.Estos compuestos, que son antiferromagnéticos y ferroeléc-tricos (T N1 ∼ T C1 : 40-45 K), presentan propiedades multiferroicas a bajas temperaturas (T < 20 K) tras experimentar una segunda transición magnética (10 < T N2 (K) < 20 K) debido a una modulación sinusoidal de los momentos del manganeso, que conduce a una variación de la constante dieléctrica (14,15).Aunque este comportamiento multiferroico se ha descubierto recientemente, algunos compuestos de esta serie ya se conocen desde los años 60 (16,17).Estos óxidos mixtos LnMn 2 O 5 pres...