PROCESSAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE AMOSTRAS SUPERCONDUTORAS UTILIZANDO O CONCENTRADO DE XENOTIMA

In this work, it was accomplished an experimental study about the substitution of the yttrium atom (Y) in the YBa2Cu3O7-x superconductor system for a rare earth oxide (RE2O3), gotten from the xenotime ore. Chemically, this substitution is possible due to the equality of the oxidation state between t...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2007
Main Author: Silva, Simone Aparecida da lattes
Orientador/a: Rodrigues Junior, Pedro lattes
Banca: Jurelo, Alcione Roberto lattes, Andrade, André Vitor Chaves de lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciências
Department: Fisica
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/912
Citação:SILVA, Simone Aparecida da. PROCESSAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE AMOSTRAS SUPERCONDUTORAS UTILIZANDO O CONCENTRADO DE XENOTIMA. 2007. 80 f. Dissertação (Mestrado em Fisica) - UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Ponta Grossa, 2007.
Resumo Português:Neste trabalho foi realizado um estudo experimental da substituição do átomo de ítrio (Y) no sistema supercondutor YBa2Cu3O7-x, por um óxido de terras-raras (RE2O3), obtido a partir do minério xenotima. Quimicamente essa substituição é possível devido à igualdade do estado de oxidação entre os íons Y3+ e os íons de terras-raras que formam o óxido. Dessa forma, essa substituição não deve alterar de forma significativa as propriedades supercondutoras do sistema. A xenotima em sua forma natural é constituída por um fosfato de terras-raras, zirconita e outros elementos pesados. A zirconita e os elementos pesados podem ser separados por processos magnéticos ou gravimétricos. O fosfato de terras-raras é tratado quimicamente pelo processo de lixiviação ácida ou alcalina, resultando em um óxido de terras-raras (RE2O3). O minério xenotima utilizado neste trabalho foi extraído da mina do Pitinga (AM, Brasil). Foram processadas quatro amostras policristalinas através da reação de estado sólido, a partir dos precursores: óxido de terras raras (RE2O3), carbonato de bário (BaCO3) e óxido de cobre (CuO), formando o óxido supercondutor REBa2Cu3O7-x. A caracterização das estruturas cristalinas das amostras foi estudada por difração de raios X. A análise da morfologia superficial das amostras foram estudadas por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades de transporte eletrônico foram analisadas através de medidas de resistividade elétrica. Das amostras processadas, uma não apresentou estado de resistência elétrica nula. As medidas de resistividade elétrica para as demais amostras revelaram comportamento supercondutor e mostraram que a temperatura crítica do sistema REBa2Cu3O7-x, está em torno de 90 K, como no sistema YBa2Cu3O7-x. Esses valores foram confirmados pelas medidas de susceptibilidade magnética. As análises dos difratogramas de raios X das amostras revelaram que os parâmetros de cela dos dois sistemas são iguais. Esses resultados indicam que substituição do Y pelo óxido de terras-raras é possível, podendo ter importantes implicações tanto do ponto de vista de pesquisa básica como da pesquisa aplicada.
Resumo inglês:In this work, it was accomplished an experimental study about the substitution of the yttrium atom (Y) in the YBa2Cu3O7-x superconductor system for a rare earth oxide (RE2O3), gotten from the xenotime ore. Chemically, this substitution is possible due to the equality of the oxidation state between the Y3+ ions and the earth rare ions, which form the oxide. This way, this substitution should not modify the properties of the superconductor system significantly. The xenotime in its natural form is composed of a rare earth phosphate, zirconita and other heavy elements. The zirconita and the heavy elements can be separated by magnet or gravimetric process. The rare earth phosphate is chemically treated by the acid or the alkaline leaching process, resulting in a rare earth oxide (RE2O3). The xenotime ore used in this work was extracted from the Pitinga mine (AM, Brazil). Four polycrystalline samples were processed through the solid-state reaction, from the precursors: rare earth oxide (RE2O3), barium carbonate (BaCO3) and copper oxide (CuO), forming the REBa2Cu3O7-x superconducting oxide. The chracterization of the samples crystalline structures was studied by x-ray diffraction. The analysis of the samples superficial morphology was studied by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The properties of electronic transportation were analyzed by measurements of electric resistivity. Among the analyzed samples, one did not present null state of electric resistance. The measurements of electric resistivity for the other samples revealed superconductor behavior and showed that the critical temperature of the REBa2Cu3O7-x system is around 90 K, as in the YBa2Cu3O7-x system. Such values were confirmed by the measurement of magnetic susceptibility. The analyses of the Xray diffractograms of the samples revealed that the cell parameters of both systems are equal. These results indicate that the substitution of the Y for the rare earth oxide is possible, which may have important implications both from the point of view of basic research and the applied research.