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Estudio de los efectos de la nanoestructuración
sobre las propiedades estructurales, eléctricas y
magnéticas del cuasicristal icosaedrico
i-Al64Cu23Fe13
M. PILLACAa,, C. V. LANDAUROa, J. QUISPE a,b,
CH. ROJASa,b, V. PEÑAa, E. BAGGIO-SAITOVITCHb
aFacultad de Ciencias Físicas, Universidad
Nacional Mayor de San Marcos, Ap-Postal 14-0149,
Lima 14, Perú bCentro Brasileiro de Perquisas
Físicas, Rua Dr. Xavier Sigaud 150, Urca, Rio de
Janeiro, 22290-180, Brazil. Datos del contacto
Carlos Landauro Sáenz, clandauros_at_unmsm.edu.pe,
Grupo de Investigación en Materia Condensada,
Facultad de Ciencias Físicas, UNMSM.
Resultados
Introducción

• Fundamento del estudio El estudio de los
  cuasicristales (Ccs) ha permitido reformular el
  concepto de la cristalografía clásica debido a
  que estos nuevos materiales presentan una
  estructura ordenada a largo alcance pero sin
  periodicidad, lo cual los lleva a poseer
  propiedades físicas inusuales tales como alta
  dureza, bajo coeficiente de fricción y baja
  conductividad térmica, entre otros todos ellos
  con potenciales aplicaciones en la industria de
  la aviación, maquinarias y como materiales
  termoeléctricos.
• Porqué nanoestructurar? La razón es que la
  nanoestructuración controlada de estos materiales
  nos da la posibilidad de mejorar y manipular sus
  propiedades físicas con el fin de ampliar y/o
  re-potenciar sus aplicaciones tecnológicas.
• Objetivo Estudiar los efectos de la
  nanoestructuración sobre las propiedades
  estructurales, eléctricas y magnéticas del
  cuasicristal Al64Cu23Fe13.
• Caracterización Mediante las técnicas de
  difracción de rayos X (DRX), microscopía
  electrónica de transmisión (MET), microscopía
  electrónica de barrido (MEB), espectroscopía
  Mössbauer de transmisión (EMT), magnetización de
  muestra vibrante y el método de cuatro puntas.

Prop. estructurales
Prop. magnéticas
Prop. eléctricas

1. Evidencia de la simetría icosaedral
2. Simetría de orden 5 estrictamente prohibida para
   cristales.
3. Reducción del tamaño de grano después de 5 horas
   de molienda (muestra n-Ccs).

(f) Incremento de la resistividad conforme
disminuye el tamaño de grano de las muestras
cuasicristalinas.
(d)
(f)
(e)
(a)
(c)
(b)
(d) Espectros Mössbauer (e) Curvas de
magnetización
Cuasicristal Material Paramagnético o
Ferromagnético?
Detalles experimentales
AJUSTE DE DATOS f(x) A BxC Con el fín de
obtener propiedades físicas que no dependen del
tamaño del sistema.
1 ETAPA Preparación de las componentes
Tamaño de grano 10 nm al cabo de 5 horas de
molienda.
Polvos elementales (Al, Cu, Fe)?
Parámetros magnéticos en función del tamaño de
grano
Pastillas de Al, Cu y Fe
?
Balanza
Prensado

• Ajustes válidos en el rango de 0 a 5 horas.
• Las variaciones de estos parámetros (d, DEQ, Ms y
  Hc) muestran el efecto de la nanoestructuración
  sobre las propiedades magnéticas del
  cuasicristal.
• Aún queda por determinar la correlación que
  existe entre los coeficientes del ajuste de los
  parámetros ya mencionados.

2 ETAPA Síntesis
Formación del cuasicristal (i-Ccs)
Durante el proceso (fusión de los componentes)
Equipo Horno de arco
3 ETAPA Nanoestructuración
?
Ccs
Propuesta de modelo explicando el
comportamiento ferrmagnético
billas
Incremento del tiempo de molienda
t0h
t5h
granos
n-Ccs
Zonas intersticiales
Contenedor de acero
Equipo de molienda SPEX 8000
Extracción de muestras
interfaces

• Algunas observaciones
• La nanoestructuración es realizada a diferentes
  tiempos de molienda con intervalos de cada media
  hora hasta llegar a las 5 horas.
• Las muestras obtenidas fueron denominadas como
• i-Ccs muestra cuasicristalina sólida
• n-Ccs muestra nano-cuasicristalina obtenida
  después de 5 horas de molienda.
• Para comprobar la reproducibilidad del método y
  controlar el proceso de nanoestructuración se
  repitieron nuevamente las tres etapas.
  Denominando a las muestras como Serie A y Serie B.

Granos cuasicristalinos con interfaces
Reducción del tamaño de grano e incremento de
zonas intersticiales
Aparición de momentos magneticos en las zonas
intersticiales
Conclusiones

?Es posible obtener después de un tratamiento
térmico cuasicristales de alta calidad
estructural. ?El tamaño de grano de la muestra
nano-estructurada es del orden de 10 nm después
de 5 horas de molienda, manteniendo el
orden local como se evidencia de los espectros
Mössbauer. ?Además, el modelo esquemático
propuesto explicaría el aumento de la
magnetización correspondiente a la muestra
nanoestructurada indicando un comportamiento
ferromagnético débil. ?La resistividad eléctrica
incrementa con la nanoestructuración. ?Por
último, se logra verificar la reproducibilidad
del método para controlar el proceso de
nanoestructuración.
Referencias
1 Dubois JM. New prospects from potential
applications of quasicrystalline materials. Mater
Sci Eng. 2000 A 4 294-296. 2 Quispe J,
Landauro CV, Taquire M, Rojas Ch, Peña VA.
Nanostructuration of i-Al64 Cu23 Fe13
quasicrystals produced by arc-furnace. Hip Int.
2010 203 (1-3). 1-8.
Agradecimientos M. Pillaca agradece a la
Asociación Familia Zuñiga y Rivero por el apoyo
económico mediante el Programa de Becas para
estudios de maestría. C. V. Landauro agradece al
Vicerrectorado de Investigación de la UNMSM por
el soporte financiero a través del Proyecto
CON-CON N 111301011.