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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Síntese e caracterização estrutural dos óxidos de alta entropia La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3 e média entropia La(Cr0.25Mn0.25Fe0.25Ni0.25)O3
???metadata.dc.creator???: Bernardino, Roberta Lorena dos Santos 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Trichês, Daniela Menegon
???metadata.dc.contributor.referee1???: Paula, Marcos Marques da Silva
???metadata.dc.contributor.referee2???: Ghosh, Angsula
???metadata.dc.contributor.referee3???: Lima, João Cardoso de
???metadata.dc.contributor.referee4???: Rebelo, Querem Hapuque Felix
???metadata.dc.description.resumo???: As perovskitas de alta entropia La(Co₀.₂Cr₀.₂Fe₀.₂Mn₀.₂Ni₀.₂)O₃ e média entropia La(Cr0.25Mn0.25Fe0.25Ni0.25)O3 foram sintetizadas pela primeira vez utilizando a técnica de Mechanical Alloying. A caracterização experimentalmente foi por difração de raios- X, tratamento térmico (TT) e espectroscopia UV-visível (UV-vis). Devido à complexidade estrutural e ao alto custo computacional de se trabalhar com 160 átomos (o necessário para representar todos os átomos na célula unitária), escolheu-se por uma simplificação teórica, foram calculadas estruturas de média entropia com apenas quatro átomos no sítio 4a. Sendo 20 átomos por arranjo. Cada átomo é representado por uma letra: A=Cr, B=Mn, C=Fe, D=Co e E=Ni. Foram considerados cinco arranjos principais (ABCD, ABCE, ABED, EBCD e AECD), totalizando 120 permutações possíveis. Com base na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), foram selecionadas cinco dessas estruturas (ABCD, ABCE, CEDA, EBCD e ABDE) para descrever a estrutura eletrônica e calcular as bandas de energia e a densidade de estados (PDOS). Durante o processo de síntese da perovskita de alta entropia, cinco parâmetros foram ajustados para encontrar a melhor rota de síntese: (1) utilização de precursores metálicos óxidos e La₂O₃, (2) uso de precursores metálicos com La₂O₃, (3) aumento da razão esferas/pó (BPR), (4) adição de lubrificante (grafite) e (5) troca do jarro de moagem de carbeto de tungstênio por ferro. A rota mais eficiente envolveu a moagem dos precursores metálicos (La₂O₃, Co, Cr, Mn, Fe e Ni) por 20 horas em um jarro de ferro, seguida de um tratamento térmico a 400°C por 1 hora. A estrutura de média entropia foi sintetizada pela escolha dos precursores (La₂O₃, Cr, Mn, Fe e Ni) pela mesma rota de moagem mecânica por 15h em um jarro de ferro. A estrutura de ambas perovskitas é ortorrômbica, com grupo espacial Pnma. A caracterização experimental por UV-Vis para a estrutura de alta entropia apresentou o valor de gap direto de 3,7 eV. Os cálculos teóricos para as estruturas de média entropia mostraram que as estruturas ABCD e ABCE apresentaram gaps de 0,98 eV (spin up) e 0,52 eV (spin down), respectivamente. Já os sistemas EBCD, CEDA e BDAE apresentaram comportamento metálico tanto para spin up quanto para spin down.
Abstract: High-entropy La(Co₀.₂Cr₀.₂Fe₀.₂Mn₀.₂Ni₀.₂)O₃ and medium-entropy La(Cr₀.₂₅Mn₀.₂₅Fe₀.₂₅Ni₀.₂₅)O₃ perovskites were synthesized for the first time using the Mechanical Alloying technique. Experimental characterization was performed through X-ray diffraction (XRD), thermal treatment (TT), and UV-Vis spectroscopy. Due to the structural complexity and computational cost of simulating 160 atoms (required to represent all atoms in the unit cell), a theoretical simplification was adopted. Medium- entropy structures with only four atoms in the 4a site were calculated, totaling 20 atoms per arrangement. Each atom was represented by a letter: A=Cr, B=Mn, C=Fe, D=Co, and E=Ni. Five main arrangements (ABCD, ABCE, ABED, EBCD, and AECD) were considered, yielding 120 possible permutations. Based on Density Functional Theory (DFT), five structures (ABCD, ABCE, CEDA, EBCD, and ABDE) were selected to describe the electronic structure and calculate energy bands and the projected density of states (PDOS). During the synthesis process of high-entropy perovskite, five parameters were adjusted to determine the optimal synthesis route: (1) use of metal oxide precursors with La₂O₃, (2) use of metallic precursors with La₂O₃, (3) increasing the ball- to-powder ratio (BPR), (4) addition of a lubricant (graphite), and (5) replacing the tungsten carbide milling jar with an iron jar. The most efficient route involved milling the metallic precursors (La₂O₃, Co, Cr, Mn, Fe, and Ni) for 20 hours in an iron jar, followed by thermal treatment at 400°C for 1 hour. The medium-entropy structure was synthesized using La₂O₃, Cr, Mn, Fe, and Ni through mechanical milling for 15 hours in an iron jar. Both perovskite structures exhibited orthorhombic symmetry with the Pnma space group. UV-Vis experimental characterization of the high-entropy structure revealed two bandgap values: 0.5 eV and 2.72 eV. Theoretical calculations for the medium-entropy structures showed that ABCD and ABCE exhibited gaps of 0.98 eV (spin-up) and 0.52 eV (spin-down), respectively. Meanwhile, EBCD, CEDA, and BDAE displayed metallic behavior for both spin-up and spin-down states.
Keywords: Raios X - Difração
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: FISICA: FISICA DA MATERIA CONDENSADA
???metadata.dc.subject.user???: Perovskita
Óxidos de alta entropia
Óxido de média entropia
Difração de Raios-X
Teoria do Funcional da Densidade
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Ciências Exatas
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Física
Citation: BERNARDINO, Roberta Lorena Dos Santos. Síntese e caracterização estrutural dos óxidos de alta entropia La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3 e média entropia La(Cr0.25Mn0.25Fe0.25Ni0.25)O3. 2024. 106 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11030
Issue Date: 2-Sep-2024
Appears in Collections:Doutorado em Física

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