Instabilidades de rede funcionais em perovskitas naturalmente estruturadas

Resumo

Á temperatura (T) ambiente os compostos com acoplamento magneto-elétrico (ME) substancial são muito raros e estruturas artificiais de alta qualidade baseadas em filmes finos são difíceis e dispendiosas de produzir. Perovskites naturalmente estruturadas por camadas (PNEC) oferecem um caminho mais barato para obter materiais com um elevado acoplamento ME à T ambiente. Estas redes apresentam adicionalmente diversas funcionalidades, como expansão térmica negativa, e uma elevada área de aplicabilidade a qual inclui a área de energia sustentável e saúde. O projeto tem como definidas 2 metodologias complementares: 1) Usando as imensas potencialidades ainda não totalmente exploradas das PNEC, este visa o desenvolvimento de novos materiais maximizando a resposta ME à Temperatura ambiente. Manipularemos a acentricidade das PNEC explorando as rotações de octaedros de oxigénio e o ordenamento de catiões. O estudo focar-se-á na incorporação de diferentes catiões nas fases Ruddlesden-Popper como a de Ca3(Mn,Ti)2O7 e nas Perovskites Duplas do tipo AA`BMnO6. No caso de filmes finos focar-se-á na aplicação de tensão como forma de ajuste dos parâmetros de rede das diferentes fases cristalinas e das próprias interações elétricas e magnéticas. 2) Usando um conjunto de técnicas complementares incluindo de sonda local, propomos estudos elucidativos sobre o acoplamento entre os graus de liberdade de spin, carga e orbita, assim como o seu acoplamento com modos de instabilidade da rede. Ao sondar localmente as estruturas e determinando a origem microscópica por detrás do aparecimento espontâneo de ordem ferroelétrica estabeleceremos novas estratégias e paradigmas para o desenvolvimento de novos materiais multifuncionais. Este estudo será apoiado por simulações DFT. A equipa é composta por um conjunto de investigadores experientes e novos alunos de doutoramento e apoia-se na existência de colaborações com diferentes instituições altamente qualificadas e complementares. As instalações da FCUP detêm dos métodos tradicionais para a síntese de amostras maciças, as quais serão complementadas pela existência de técnicas fabricações de fases metastáveis no Instituto Néel e a pela produção de filmes finos na Universidade do Minho. Um conjunto de técnicas de estudos avançados estão disponíveis na instituição proponente (IP), recentemente reforçado com a aprovação do projeto Network of Extreme conditions Laboratories-NECL liderado pelo IP de Portugal e inserido no Roteiro Nacional(Português) de Infraestruturas de Investigação . Medidas de sonda local serão realizadas no ISOLDE-CERN e no Oak Ridge National Lab. As simulações de DFT serão executadas pela equipa da Universidade de São Paulo e auxiliadas pelo Dr. Stroppa do CNR-SPIN-LAquila. Pelo conjunto de novos materiais que serão desenvolvidos e o conhecimento que será gerado este projeto contribuirá definitivamente para o avanço no desenvolvimento de nova geração de materiais e dispositivos multifuncionais. (AU)