Efeito da adição de niquel nas propriedades estruturais e magnéticas da granada de ferro e ítrio

Neste trabalho apresentamos as propriedades magnéticas e estruturais do composto Y₃(Fe₁-ₓNiₓ)₅O₁₂, (x = 0; 0,01; 0,03; 0,05), obtido pelo método Sol-Gel. Para o estudo, utilizaram-se técnicas de caracterização estrutural, morfológica e magnética. Para a síntese das nanopartículas de Y₃(Fe₁-ₓNiₓ)₅O₁₂, foram utilizados materiais à base de nitratos e água destilada como solvente. As temperaturas características da decomposição do material foram analisadas utilizando a técnica termogravimétrica e calorimetria diferencial de varredura. Este estudo mostrou que existem várias etapas na formação do material, relacionadas com as perdas de água, de materiais orgânicos e com a formação da fase cristalina. Os resultados obtidos a partir da Difração de Raios-X (DRX) mostraram a formação de uma única fase cristalográfica até x = 0,03, correspondente à granada de ferro e ítrio; enquanto uma fase secundária pertencente à Hematita foi observada para x = 0,05. O aumento observado no parâmetro de rede está relacionado com o maior raio iônico do Ni²⁺ em relação ao do Fe³⁺. A morfologia dos grãos foi determinada utilizando a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), mostrando formatos alongados e aglomerados. A análise mediante Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDX) mostrou um incremento na intensidade dos picos característicos do Ni, com o aumento da sua concentração. As Espectroscopias de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Raman confirmaram os resultados de DRX e indicaram a substituição de Fe por Ni em sítios tetraédricos. As medidas magnéticas complementam nossos resultados com as mudanças do momento total e coercividade para diferentes concentrações de dopagem.In this work we present the magnetic and structural properties of the compound Y₃(Fe₁-ₓNiₓ)₅O₁₂, (x = 0; 0,01; 0,03; 0,05), obtained by the Sol-Gel method. For the study, techniques of structural, morphological and magnetic characterization were used. Nitrate-based materials and distilled water were used for the synthesis of the nanoparticles of Y₃(Fe₁-ₓNiₓ)₅O₁₂. The characteristic temperatures of the material decomposition were analyzed using the thermogravimetric technique and differential scanning calorimetry. This study showed that there are several steps in the formation of the material, related to water losses, organic materials and the formation of crystalline phase. The results obtained from the X-ray Diffraction (XRD) showed the formation of a single crystallographic phase up to x = 0.03 corresponding to the yttrium iron garnet; while a secondary phase belonging to the Hematite was observed at x = 0.05. The observed increase in the lattice parameter is related to the higher ionic radius of Ni²⁺ in relation to that of Fe³⁺. The grain morphology was determined using the Scanning Electron Microscopy (SEM) technique, showing elongated and agglomerated forms. The analysis by X-ray Dispersive Energy Spectroscopy (EDX) showed an increase in the intensity of the characteristic peaks of Ni, with the increase of its concentration. Fourier Transform Infrared (FTIR) and Raman Spectroscopies confirmed XRD results and indicated the replacement of Fe by Ni in tetrahedral sites. Magnetic measurements complement our results with changes in total momentum and coercivity for different concentrations of doping