Synthesis and self-assembly of 1d manganese-based complex oxides from template directed chemical solution deposition

Resumen

Uno de los puntos fundamentales de la Nanotecnología, en el cual se han centrado mayores esfuerzos y en el que se encuadra esta tesis, es el campo de la nanofabricación, definida como la técnica o procedimiento capaz de producir arquitecturas con, al menos, una longitud característica inferior a los 100 nm. Bajo este concepto se ha desarrollado mediante un enfoque ascendente (bottom-up) nanoestructuras de óxidos complejos, La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO), basados en métodos químicos asistidos por plantillas poliméricas nanoporosas soportadas en distintos sustratos. En esta técnica novedosa, la plantilla sirve como un andamio en el cual se han sintetizado nuevos materiales con nuevas propiedades estructurales y físicas a partir de un crecimiento confinado en el interior del poro nanométrico. Esta metodología utilizada se ha mostrado versátil a la hora de sintetizar columnas verticales de oxidos complejos con diferentes diámetros y alturas en función de las características de la plantilla polimérica nanoporosa utilizada. La combinación de factores como la relación epitaxial entre sustrato y nanoestructura, el diámetro de poro (confinamiento) utilizado y la temperatura ha mostrado una evolucíón nanoestructural radicalmente distinta según las siguientes combinaciones: - En crecimientos confinados con solución precursora de LSMO por debajo de 500 nm de diámetro de poro sobre Oxido de Silicio amorfo a una temperatura de 700ºC, se estabiliza una fase de MnO2 tipo rutilo cuya anisotropia cristalina le hace crecer en forma de nanohilo 1D monocristalino. Esta fase es estabilizada antes de la fase macroscópica pseudocubica de LSMO. - En crecimientos confinados con solución precursora de LSMO por debajo de 500 nm de diámetro de poro sobre Oxido de Silicio amorfo a una temperatura de 800 ºC, ocurre un cambio de fase donde tiene lugar por difusión atómica mediante activación térmica la intercalación de La y Sr dentro de la estructura del MnO2 tipo rutilo originando una nueva superestructura en forma de nanohilos monocristalinos cuyas propiedades magnéticas muestran que se trata de un nuevo ferromagneto con una temperatura crítica muy por encima de los 500K. - En crecimientos confinados con solución precursora de LSMO por debajo de 500 nm de diámetro de poro sobre sustrato monocristalino tipo fluorita a una temperatura de 800 ºC los nanohilos monocristalinos de LSMO tipo rutilo son sintetizados con una dirección preferencial debido a un modelo de heteroepitaxia con el sustrato que produce un ordenamiento de los mismos. - En crecimientos confinados con solución precursora de LSMO por debajo de 500 nm de diámetro de poro sobre sustrato monocristalino tipo perovskita a una temperatura de 800 ºC ha sido posible la nanoestructuración con columnas policristalinas verticales de LSMO pseudocúbico con morfologías similares a los poros nanométricos. Estas nanocolumnas muestran buenas propiedades magnéticas. Además, sufren una transformación de fase guiada por la fuerte epitaxia con el sustrato y activada térmicamente (1000 ºC ), segregandose de esta forma una nueva fase de oxido de Sr y La en forma de nanopiramide monocristalinas. En cada uno de los distintos casos estudiados se ha realizado una caracterización avanzada con técnicas como Z-STEM, XRD, AFM, SQUID, SAED, SEMFE de todos los sistemas nanoestructurados donde se muestra la evolución estructural, microestructural y composicional, así como se muestran diversas aplicaciones de los mismos.