Materiais multifuncionais multiferróicos nanoestruturados: síntese, propriedades, fenomenologia e aplicações

Abstract

A contínua e crescente demanda por dispositivos eletro-eletrônicos, com alto desempenho e multifuncionais e o vertiginoso avanço da nanotecnologia requerem o desenvolvimento de novos métodos e técnicas para a produção e caracterização de materiais nanoestruturados e de modelos fenomenológicos para descrever/predizer algumas de suas propriedades. A demanda por multifuncionalidade requer, por sua vez, novos materiais, que possam integrar duas ou mais propriedades físicas de alto interesse tecnológico. Dentro desse contexto materiais multiferróicos podem ser considerados como os que melhor permitem integrar duas ou mais propriedades físicas de alto interesse tecnológico, além de propiciarem novos desafios para o domínio de processos de síntese de novos materiais, para o desenvolvimento de novos dispositivos e para o modelamento e simulação de suas propriedades físicas. Este projeto multidisciplinar visa promover um salto qualitativo nos trabalhos que vimos realizando através de uma abordagem ampla, atual e especializada, centrada participação de grupos de reconhecida competência (e em temas complementares). Através de uma abordagem experimental (síntese, processamento e caracterizações) e teórica (modelamento fenomenológico e simulação por Dinâmica Molecular-DM) pretendemos investigar materiais multifuncionais multiferróicos nanoestruturados (MMMN), baseados em materiais ferroelétricos/ (anti-) ferromagnéticos/ ferroelásticos. Materiais nanoestruturados (corpos cerâmicos ou filmes ultrafinos) serão produzidos por sinterização por "Spark Plasma Sintering" (SPS), microondas ou RF Sputtering. Os sistemas básicos a serem investigados são: cerâmicas "livres de chumbo" à base de BaTiO3 - BT; cerâmicas à base de PbTiO3 - PT; cerâmicas magnetoelétricas "ferroelétrico/(anti-)ferromagnético" (à base de Pb(Fe,Nb)O3 e Pb(Fe,W)O3); compósitos magnetoelétricos (0-3 e 2-2) à base de PT + ferritas dos sistemas CoFe2O4 e Pb1/3Mg1/3Nb2O3 - PT + ligas de Heusler NiFe2O4 e Ni-Mn-Ga (Ni2+xMn1 xGa). Contribuições relevantes são esperadas em três pilares fundamentais no desenvolvimento de novos materiais: métodos de processamento de materiais nanoestruturados ("bulk" e bidimensionais), modelamento e simulação de propriedades fundamentais (correlação estrutura/microestrutura-propriedades) e desenvolvimento prospectivo de protótipos de novos sensores e atuadores. A equipe coordenadora é constituída por pesquisadores com larga experiência em pesquisa em materiais, com abordagens complementares, o que consideramos imprescindível para uma investigação abrangente nos diversos objetivos propostos. 1 - Grupo de Cerâmicas Ferroelétricas DF/UFSCar - GCFerr - Coordenadores: Prof. Dr. José Antonio Eiras e Profa. Dra. Ducinei Garcia; 2 - Grupo de Simulação Computacional DF/UFSCar - GSIMCO - Coordenador: Prof. Dr. José Pedro Rino; 3 - Grupo de Desenvolvimento e Processamento de Materiais por Forno Microondas DEMa/UFSCar - GDPMFM - Coordenadora: Profa. Dra. Ruth A. H. Kiminami; 4 - Grupo de Difração por Policristais IFSC/USP - GDP - Coordenadora: Profa. Dra. Yvonne P. Mascarenhas; 5 - Grupo de Crescimento de Cristais e Materiais Cerâmicos IFSC/USP - GCCMC - Coordenador: Prof. Dr. Valmor Roberto Mastelaro; 6 - Grupo de Materiais Especiais DF/Un. Est. de Maringá - GDME - Coordenador: Prof. Dr. Ivair Aparecido dos Santos; 7- Prof. Dr. Manuel Henrique Lente - Departamento de Ciências Básicas - UNIFESP/Diadema. A equipe atual é composta de 12 pesquisadores, 14 doutorandos, 7 mestrandos e 7 graduandos (IC), todos com bolsas de agências de fomento, além de 7 técnicos de laboratório. Em projetos anteriores verificamos que pudemos manter ao longo do projeto, em média, o número inicial de integrantes da equipe.