Materiali Magnetici e Multiferroici - Tecniche di misura e metodi di preparazione non convenzionali

 

Strumenti per la sintesi in alta pressione e alta temperatura

Il laboratorio HP / HT di IMEM è uno dei laboratori più attrezzati d'Europa per strumenti e tecniche di sintesi in condizioni estreme. Di seguito, sono elencati gli apparati disponibili dedicati proprio alle reazioni allo stato solido in condizioni termodinamiche isotrope in una vasta gamma di temperature e pressioni.

• Pressa Multi-anvil tipo-Walker - range di pressione da 2 GPa a 25 GPa; range di temperature da RT a 2200 °C
• Piston Cylinder a fine carico (1/2 pollice, 1 pollice, 2 pollici)
• Range di pressione da 0.05 GPa a 3.5 GPa; Range di temperature da RT a 1500 °C
• Apparato per sintesi idro-solvotermale - range di pressione da RP a 0.3 GPa; range di temperatura da RT a 600 °C

 

La pressa Multi-anvil tipo-Walker (Rockland Corps.) disponibile presso IMEM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Anisotropia magnetica in campioni policristallini

L' anisotropia magnetica è una delle principali proprietà che si misurano nella caratterizzazione dei magneti permanenti, spesso molto difficile da stimare accuratamente nei campioni policristallini. La Singular Point Detection (SPD) è una tecnica appositamente sviluppata all’IMEM (ex MASPEC) che consente una misura precisa e veloce di:

• campo di anisotropia
• transizioni metamagnetiche
• funzione di texture

 

Derivata seconda della magnetizzazione rispetto al campo magnetico per la lega Zr _5.9 R _2.5 Fe _76.2 Si _15.4 con R = Y, La, Ce, Pr e Sm; i campi di anisotropia sono ottenibili dalla posizione dei picchi dopo avere corretto per il campo smagnetizzante

A.M. Gabay, R. Cabassi, S. Fabbrici, F. Albertini, G.C. Hadjipanayis -"Structure and permanent magnet properties of Zr_1-xR_xFe₁₀Si₂ alloys with R = Y, La, Ce, Pr and Sm ” - Journal of Alloys and Compounds 683, 271-275 (2016)

 

 

 

 

 

 

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Misure fisiche in campo magnetico ed elettrico (& simulazioni) 

 

Misura di pirocorrenti

Riscaldando un campione precedentemente polarizzato e raffreddato,  questo può rilasciare una corrente elettrica detta pirocorrente. Questa, sebbene di intensità assai debole, è un utile strumento per studiare transizioni ferroelettriche e deboli transizioni strutturali. Se abbinata ad un campo magnetico, la misura di pirocorrenti apre la via allo studio di materiali multiferroici e magnetoelettrici.

 

Transizione ferroelettrica “spin-driven” della perovskite TbMnO₃ rilevata attraverso la pirocorrente rilasciata da un cristallo singolo dopo polarizzazione eseguita sopra (curva nera) e sotto (curva rossa) la temperatura critica

 

 

 

 

Ferroelettrometro - TF-Analyzer 2000E + FE module

(presso Dipartimento di Fisica UNIPR, in collaborazione con il Prof. M. Solzi e il Dr. F. Cugini)

Questo potente strumento, distribuito dalla azienda  AixACCT GmbH di Aquisgrana (Germania), consente di misurare proprietà dielettriche, piezoelettriche e ferroelettriche sia di film che di materiali massivi policristallini; è adatto per campioni di quasi tutte le dimensioni, a partire da 100 µm. Il cosidetto "virtual background method", ovvero il circuito elettronico fondamentale che costituisce la macchina, è l'elemento chiave per la misura con la massima precisione delle variazioni di carica statica. Le specifiche dello strumento sono riportate di seguito.

 

Le componenti hardware del ferroelettrometro TF-Analyzer 2000E (sopra) e il modulo elettronico Ferroelettrico implementato con un circuito per l’alta tensione fatto in casa

 

 

 

 

 

 

 

Le principali specifiche hardware sono:

• Range di Frequenza: 10mHz - 5 KHz
• Range di Tensione: Modalità low-V: 0 - 25V  (per la caratterizzazione di film); modalità high-V: 1 - 2000V (con amplificatore della TREK  per la caratterizzazione di campioni massivi)
• Range di Temperatura: Due stazioni di lavoro a temperature fissata: RT & LN₂ ; implementazione con criostato per lavorare in funzione della temperatura (da LN2 (LHe) a RT)
• Durata della Misura: un ciclo FE completo richiede pochi secondi (normalmente 4 secondi per single loop)

 

Le principali specifiche hardware sono:

• Misure di Isteresi Dinamica (DHM)
• Misure PUND (PM)
• Misure di Capacità (CM)
• Misure di Isteresi Statica (SHM)
• Misure di Corrente di Perdita (Leakage Current) (LM)
• Misure di Fatica e di Imprint (F-IM)