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Instabilidades de rede funcionais em perovskitas naturalmente estruturadas

Processo: 18/07760-4
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2018 - 31 de janeiro de 2023
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Convênio/Acordo: Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)
Pesquisador responsável:Helena Maria Petrilli
Beneficiário:Helena Maria Petrilli
Pesq. responsável no exterior: Armandina Maria Lima Lopes
Instituição no exterior: Universidade do Porto (UP), Portugal
Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores associados:Lucy Vitoria Credidio Assali
Auxílios(s) vinculado(s):20/00802-3 - Estudo de materiais funcionais para armazenamento de energia através de métodos de primeiros princípios: interfaces eletroquímicas e espectroscopia avançada, AP.R SPRINT
Bolsa(s) vinculada(s):19/07661-9 - Instabilidades de rede funcionais em perovskitas naturalmente estruturadas, BP.PD
Assunto(s):Perovskita  Efeito magnetoelétrico  Estrutura dos materiais  Materiais multifuncionais 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Estrutura eletrônica de Materiais | Instabilidades de rede | magnetoelétricos | Perovskitas | Estrutura Eletrônica de Materiais

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)

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Publicações científicas (10)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ROCHA-RODRIGUES, P.; SANTOS, S. S. M.; MIRANDA, I. P.; OLIVEIRA, G. N. P.; CORREIA, J. G.; ASSALI, L. V. C.; PETRILLI, H. M.; ARAUJO, J. P.; LOPES, A. M. L.. Ca3Mn2O7 structural path unraveled by atomic-scale properties: A combined experimental and ab initio study. Physical Review B, v. 101, n. 6, . (18/07760-4)
SANTOS, SAMUEL S. M.; MARCONDES, MICHEL L.; MIRANDA, IVAN P.; ROCHA-RODRIGUES, PEDRO; ASSALI, LUCY V. C.; LOPES, ARMANDINA M. L.; PETRILLI, HELENA M.; ARAUJO, JOAO P.. Spontaneous electric polarization and electric field gradient in hybrid improper ferroelectrics: insights and correlations. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 9, n. 22, . (19/07661-9, 18/07760-4)
MARCONDES, MICHEL L.; SANTOS, SAMUEL S. M.; MIRANDA, IVAN P.; ROCHA-RODRIGUES, PEDRO; ASSALI, LUCY V. C.; LOPES, ARMANDINA M. L.; ARAUJO, JOAO P.; PETRILLI, HELENA M.. On the stability of calcium and cadmium based Ruddlesden-Popper and double perovskite structures. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 9, n. 42, . (18/07760-4, 19/07661-9)
DA SILVA, ESTELINA LORA; GERAMI, ADELEH MOKHLES; LEKSHMI, P. NEENU; MARCONDES, MICHEL L.; ASSALI, LUCY V. C.; PETRILLI, HELENA M.; CORREIA, JOAO GUILHERME; LOPES, ARMANDINA M. L.; ARAUJO, JOAO P.. Group Theory Analysis to Study Phase Transitions of Quasi-2D Sr3Hf2O7. NANOMATERIALS, v. 11, n. 4, p. 16-pg., . (19/07661-9, 18/07760-4)
MARCONDES, MICHEL L.; SANTOS, SAMUEL S. M.; MIRANDA, IVAN P.; ROCHA-RODRIGUES, PEDRO; ASSALI, LUCY V. C.; LOPES, ARMANDINA M. L.; ARAUJO, JOAO P.; PETRILLI, HELENA M.. Cadmium-based ferroelectrics with the Ruddlesden-Popper and double perovskite structures: a theoretical study. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 8, n. 41, p. 14570-14578, . (19/07661-9, 18/07760-4)
BARBOSA, M. C. B.; DA SILVA, E. LORA; LEKSHMI, P. NEENU; MARCONDES, M. L.; ASSALI, L. V. C.; PETRILLI, H. M.; LOPES, A. M. L.; ARAUJO, J. P.. Pressure-Induced Phase Transformations of Quasi-2D Sr3Hf2O7. Journal of Physical Chemistry C, v. 127, n. 31, p. 8-pg., . (19/07661-9, 18/07760-4)
LOPES, A. M. L.; TEIXEIRA, R. C.; MOREIRA, R. P.; PETRILLI, H. M.; ASSALI, L. V. C.; ARAUJO, J. P.. Monitoring LaMnO3 Jahn-Teller distortion via electric-field gradient ab initio calculations. ELECTRONIC STRUCTURE, v. 1, n. 4, p. 10-pg., . (18/07760-4)
ROCHA-RODRIGUES, P.; SANTOS, S. S. M.; MIRANDA, I. P.; OLIVEIRA, G. N. P.; CORREIA, J. G.; ASSALI, L. V. C.; PETRILLI, H. M.; ARAUJO, J. P.; LOPES, A. M. L.. Ca3Mn2O7 structural path unraveled by atomic-scale properties: A combined experimental and ab initio study. PHYSICAL REVIEW B, v. 101, n. 6, p. 10-pg., . (18/07760-4)
ROCHA-RODRIGUES, PEDRO; SANTOS, SAMUEL S. M.; OLIVEIRA, GONCALO N. P.; LEAL, TIAGO; MIRANDA, IVAN P.; DOS SANTOS, ANTONIO M.; CORREIA, JOAO G.; ASSALI, LUCY V. C.; PETRILLI, HELENA M.; ARAUJO, JOAO P.; et al. Ca2MnO4 structural path: Following the negative thermal expansion at the local scale. PHYSICAL REVIEW B, v. 102, n. 10, p. 9-pg., . (18/07760-4)
MISCIONE, JUAN MANUEL COSTA; DA SILVA, FELIPE CARNEIRO; MARCONDES, MICHEL LACERDA; PETRILLI, HELENA MARIA; SCHON, CLAUDIO GERALDO. Evaluating residual stresses in compositionally graded TiN films via ab initio and Rietveld simulation. MATERIALIA, v. 28, p. 17-pg., . (19/07661-9, 18/07760-4)

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