Exploiting the correlation between magnetic and crystal structure for the design of multifunctional transition metal oxide nanocrystals

Abstract

The main goal of this PhD thesis is to carry out an in-depth study concerning the correlation between the magnetic and crystal structure in transition metal oxide nanocrystals, with a particular emphasis on surface and interface effects, and crystal lattice defects. To accomplish this, the subsequent approach is followed: a) Synthesis of transition metal oxide (and oxyhydroxide) nanocrystals (CoFe2O4, Cr2O3 and β-FeOOH) by means of several colloidal chemistry methods, so as to obtain nanoparticulate or heterostructured composite samples; b) Characterization of these samples through specific techniques such as transmission electron microscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy and VSM magnetometry; and c) Analysis of the magnetic properties registered and their correlation with the crystalline structure aiming for a rational design and their implementation in fields like spintronics or magneto-optics.

O obxectivo principal desta tese de doutoramento é o estudo detallado da correlación entre a estrutura magnética e cristalina en nanocristais de óxidos de metais de transición, cun énfase especial nos efectos de superficie, interfase e defectos cristalinos. Para iso, plantéxanse as seguintes metas intermedias: a) Síntese de nanocristais de óxidos (e oxohidróxidos) de metais de transición (CoFe2O4, Cr2O3 e β-FeOOH) mediante diversos métodos de química coloidal, co fin de obter mostras nanoparticuladas ou de composites heteroestruturados; b) Caracterización das mostras mediante técnicas específicas como microscopía electrónica de transmisión, difracción de raios X, espectroscopía Raman e magnetometría VSM; e c) Análise das propiedades magnéticas rexistradas e da súa correlación coa estrutura cristalina co fin de levar a cabo un deseño racional para a súa implementación en diversos campos como o da espintrónica ou magneto-óptica.

El objetivo principal de esta tesis doctoral es el estudio detallado de la correlación entre la estructura magnética y cristalina en nanocristales de óxidos de metales de transición, con un énfasis especial en los efectos de superficie, interfase y defectos cristalinos. Para eso, se plantean las siguientes metas intermedias: a) Síntesis de nanocristales de óxidos (y oxohidróxidos) de metales de transición (CoFe2O4, Cr2O3 y β-FeOOH) mediante diversos métodos de química coloidal, con el fin de obtener muestras nanoparticuladas o de composites heteroestructurados; b) Caracterización de las muestras mediante técnicas específicas como microscopía electrónica de transmisión, difracción de rayos X, espectroscopía Raman y magnetometría VSM; y c) Análisis de las propiedades magnéticas registradas y de su correlación con la estructura cristalina con el fin de llevar a cabo un diseño racional para su implementación en diversos campos como el de la espintrónica o magneto-óptica.