Investigating the structural and magnetic properties of Mn doped cr2o3 nanoparticles

Abstract

Esta pesquisa explora as propriedades estruturais e magnéticas de nanopartículas (NPs) de óxido de cromo dopado com manganês (Cr₂O₃), sintetizadas pelo método sol-gel à base de glicina. O trabalho concentra-se na substituição sistemática de íons Mn²⁺ na rede do Cr₂O₃ e investiga seu impacto nas características estruturais e magnéticas do material. Foram sintetizadas nanopartículas com diferentes concentrações de dopagem de Mn²⁺ (x = 0, 0,01, 0,10 e 0,30) para avaliar como a dopagem influencia os parâmetros da rede, os defeitos intrínsecos e o comportamento magnético. A caracterização estrutural por difração de raios X (XRD) confirmou a pureza de fase das nanopartículas sintetizadas. O refinamento de Rietveld, realizado com o software FullProf, revelou que a dopagem com Mn²⁺ causou um deslocamento dos picos de difração para ângulos menores, indicando expansão da rede, além de um leve alargamento dos picos, associado à deformação da rede e à presença de defeitos estruturais intrínsecos. Esses resultados destacam a influência dos íons Mn²⁺ na estrutura cristalina do Cr₂O₃. As propriedades magnéticas foram avaliadas usando magnetometria de dispositivo de interferência quântica supercondutora (SQUID). Os resultados evidenciaram mudanças significativas na ordenação magnética devido à dopagem com Mn²⁺, atribuídas ao mecanismo de substituição de íons Mn²⁺ por íons Cr³⁺ na rede do Cr₂O₃. Essa substituição também resultou na formação de vacâncias de oxigênio e distorções na rede, que, em conjunto, influenciaram as propriedades eletrônicas e magnéticas do material. O estudo demonstra que a dopagem do Cr₂O₃ com Mn²⁺ introduz modificações estruturais e eletrônicas que potencializam as interações magnéticas. Esses resultados fornecem insights valiosos sobre a relação entre a concentração de dopagem, as mudanças estruturais e o xi comportamento magnético, avançando o entendimento do Cr₂O₃ dopado com manganês como um nanomaterial versátil. As descobertas têm implicações para o desenvolvimento de materiais com propriedades ajustáveis para aplicações em spintrônica, armazenamento magnético de dados e outras tecnologias emergentes.