Article

 

Synthesis, Microstructure and EPR of CaMnO₃ and Eu_xCa_1–xMnO₃ Manganite, Obtained by Coprecipitation

 

Maribel Santiago–Teodoro,¹* Leticia Hernández–Cruz,¹ Herlinda Montiel–Sánchez,² Guillermo Álvarez–Lucio,³ Marco Antonio Flores–González,⁴ and Felipe Legorreta–García¹

 

¹ AACTyM. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Carr. Pachuca–Tulancingo km 4.5, C. P. 42074, Pachuca Hgo., México. mar200878@hotmail.com

² Departamento de Tecnociencias, Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico de la Universidad Nacional Autónoma de México, A.P. 70–186, México, D. F., C. P. 04510.

³ Departamento de Física, Escuela Superior de Física y Matemáticas del Instituto Politécnico Nacional, Adolfo López Mateos, Edificio 9. Av. Instituto Politécnico Nacional s/n, San Pedro Zacatenco, México D. F., C. P. 07738.

⁴ Laboratorio de Nanotecnología y Bioelectromagnetismo Aplicado. Universidad Politécnica de Pachuca, Pachuca–Cd. Sahagún, km 20, Ex–Hacienda de Santa Bárbara, 43830, Zempoala Hgo., México.

 

Received January 18, 2011.
Accepted June 16, 2011.

 

Abstract

The synthesis of CaMnO₃ and Eu_xCa_1–xMnO₃ obtained by coprecipitation method is showed. The synthesized samples were characterized by X–ray diffraction (XRD) and scanning electronic microscopy (SEM), the powders showed orthorhombic structure and pnma space group. When it was doped with Europium, their morphology tendency was spherical. Measurements were carried out on electron paramagnetic resonance (EPR) with constant frequency = 9.4 GHz (band X) and dc magnetic field (Hdc) 0–0.8 T, measurements were at 300 K and 77 K. EPR spectra showed significant differences between both samples, indicating that the substitution of divalent alkaline earth cations by trivalent rare earth ions, allowing the formation of a mixed valence state of manganese, Mn³⁺ and Mn⁴⁺. A 77 K, the manganite of concentration x = 0.30 had a magnetic ordering, noted by the presence of hysteresis.

Key words: Synthesis, microstructure, manganite, coprecipitation, electronic paramagnetic resonance.

 

Resumen

Se presenta la síntesis de CaMnO₃ y Eu_xCa_1–xMnO₃, obtenidas por el método de coprecipitación. Las muestras sintetizadas fueron caracterizadas por difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (MEB); presentando los polvos una estructura ortorrómbica con grupo espacial pnma y morfologías con tendencia esférica cuando se dopó a la manganita con Europio. Se llevaron a cabo mediciones por resonancia paramagnética electrónica (RPE) para cada uno de los compuestos a una frecuencia constante de 9.4 GHz (banda X) y campo magnético dc (H_dc) de 0–0.8 T; las mediciones fueron a 300 y 77 K. Los espectros de RPE mostraron diferencias importantes entre ambas muestras, indicando que la sustitución de los cationes alcalinotérreos divalentes por iones de tierras raras trivalentes, permiten la formación de un estado de valencia mixta del manganeso, Mn³⁺ y Mn⁴⁺. A 77 K la manganita de x = 0.30 presentó un ordenamiento magnético el cual fue observado por la presencia de histéresis.

Palabras clave: Síntesis, microestructura, manganita, coprecipitación, resonancia paramagnética electrónica.

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

Acknowledgements

We are grateful to FOMIX– HGO (P. No. 129910) for the financial support for this work.

 

References

1. Dormann, J. L.; Fiorani D. (Eds.), in: Magnetic Properties of Fine Particles, North Holland Delta Series 1992, 277–286.         [ Links ]

2. Yoshihiro, T.; Yue Jin S.; Tetsuro, N.; Shin N. Solid State Ionics 1998, 108, 261–267.         [ Links ]

3. Hannoyer, B.; Marest, G.; Greneche, J. M.; Ravi, B.; Patil, S. I.; Ogale, S. B. Phys. Rev. B 2000, 61, 9613–9620.         [ Links ]

4. Philip, J.; Kutty, T. R. N., Mater. Chem. Phys., 2000, 63, 218–225.         [ Links ]

5. Goodenough, J. B. Rep. Prog. Phys. 2004, 67, 1915–1993.         [ Links ]

6. Woo–Hwan, J. J. Mater. Sci. Lett. 1998, 17, 1317–1319.         [ Links ]

7. Vijayanandhini, K.; Kutty, T. R. N. J. Mater. Sci.: Mater Electron 2008, 20, 445-54.         [ Links ]

8. Choithrani, R.; Gaur, N. K. J. Magn. Magn. Mater. 2008, 320, 612–616.         [ Links ]

9. Troyanchuck, I. O.; Samsonenko, N. V. J. Solid State Chem. 1997, 131, 144–149.         [ Links ]

10. Troyanchuck, I. O.; Samnonenko, N. V.; Shimchack, G.; Naby–alek, A. Phys. Solid State 1997, 39, 101–103.         [ Links ]

11. Mukovskii, Y. M.; Hilscher, G.; Michor, H; Ionov, A. M. J. Appl. Phys. 1998, 83, 7163–7165.         [ Links ]

12. Shannon, R. D. Acta Crystall. 1976, A32, 751–767.         [ Links ]

13. López–Quintela, M. A.; Hueso, L. E.; Rivas, J.; Rivadulla, F. Nanotech. 2003,14, 212–219.         [ Links ]

14. Koch, C, in: Nanostructured Materials: Processing, Properties, and Applications, 2^nd Ed., 3–46, William Andrew, Inc. 2007, 12–24.         [ Links ]

15. Jung, M. W.; Tao, J.; Kriven, W. M., Schneider, J. Mater. Chem. Phys. 2003, 78, 778–784.         [ Links ]

16. Takahashi, J; Ohtsuka, T. J. Am. Ceram. Soc. 1989, 72, 426–431.         [ Links ]

17. Deisenhofer, J; Kochelaev, B. I.; Shilova, E.; Balbashov, A. M.; Loidl, A.; Krug Von Nidda, H. Phys. Rev. B. 2003, 68, 214427–214431.         [ Links ]

18. Shengelaya, A.; Zhao, G.; Keller, H; Muller, R. A. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 5296–5299.         [ Links ]

19. Vaqueiro, P.; López– Quíntela, A.; Rivas, J. J. Mater. Chem. 1997, 7, 501–504.         [ Links ]

20. García–Cerda, L. A.; Rodríguez– Fernández, O. S.; Bentancourt–Galindo, R.; Saldívar–Guerrrero, R. Superficies y Vacío 2003, 16, 28–31.         [ Links ]

21. Deshpande, V. V.; Patil, M. M.; Navale, S. C; Ravi, V. Bull. Mater. Sci. 2005, 28, 205–207.         [ Links ]

22. Wang, S.; Zhai, Y.; Li, X; Wang, K. J. Am. Ceram. Soc. 2006, 89, 3577–3581.         [ Links ]