En esta propuesta se plantea estudiar la elaboración muestras en bulto (los métodos de síntesis), así como las técnicas de depósito de películas delgadas, y fundamentalmente la medición de las propiedades estructurales, piezoeléctricas, ferroeléctricas y magnéticas de materiales piezoeléctricos, por un lado, y megnetoeléctricos por otro lado, ambos libres de plomo. Por razones ecológicas mucho trabajo de investigación se está realizando sobre materiales que no contengan plomo; vale la pena aclarar que el material piezoeléctrico por excelencia es el PZT, un circonato-titanato de plomo. Nuestro grupo de trabajo se iniciará en el estudio y caracterización de materiales piezoeléctricos y continuaremos el trabajo que hemos hecho en búsqueda de materiales con excelentes propiedades ferroléctricas como polarización remanente, campo coercitivo y con mínimos problemas de fatiga, envejecimiento, pregrabado y corrientes de fuga, así como continuar con el estudio de materiales multiferroicos magnetoeléctricos en donde el concepto de multifuncionalidad se presenta por lo que los hace muy atractivos para su aplicación. _x000D_ El proyecto se centra en el estudio de las propiedades de dos compuestos:_x000D_ 1) el piezoeléctrico KNNM, un niobato de potasio y sodio; particularmente estudiaremos el sistema con fórmula general: (KxNa1-x)(NbyM1-y) con M = Ta, Sb a diferentes niveles de dopaje y en forma de cerámica, es decir en bulto._x000D_ 2) el multiferroico megnetoeléctrico TMO que es un manganato de terbio; mas puntualmente estudiaremos el compuesto TbMnO3 dopado con B, Al, Ga e I, tanto en forma cerámica como en película delgada. _x000D_ En el primer caso, es muy importante estudiar los procesos de síntesis que nos permitirá obtener muestras altamente texturizadas, de manera que sus propiedades piezoeléctricas sean comparables a las de materiales prototipos como el PZT (que si contiene plomo). De esta manera nos avocaremos al estudio y optimización de las propiedades micro estructurales y electromecánicas. Estaremos desarrollando un método para la medida de las propiedades electromecánicas que denominamos analizador termoespectral. Este es inicialmente el tema de tesis de una estudiante de maestría, pero continuaremos con los estudios que la conduzcan al doctorado._x000D_ En el segundo caso el objetivo inmediato es la optimización de los parámetros para el depósito de películas delgadas de TMO dopado; inicialmente utilizaremos la técnica de depósito por ablación laser y, de ser conveniente, por erosión iónica. Las películas obtenidas requieren ser de excelente calidad, es decir, que sean altamente epitaxiales. Por otro lado, se requiere manipular sus propiedades ferroeléctricas y magnéticas, lo que implica un estudio muy detallado de estas propiedades en función de la temperatura. Los ordenamientos eléctricos (polarización eléctrica) y magnéticos se dan a temperaturas criogénicas por lo que la medición de su propiedades representa un reto adicional. También existe el interés de estudiar la magnitud del acoplamiento entre los ordenamientos mencionados así como los mecanismos que lo originan._x000D_ Por otro lado, se continuarán las investigaciones en materiales ferroeléctricos que presentan fenómenos interesantes como son el titanato de estroncio con diferentes impurezas (SrTiO3:impureza), el PZT y el BIT (Bi4Ti3O12). En todos los casos, un objetivo que se persigue es el de obtener materiales o sistemas de diferentes materiales que presenten propiedades físicas suficientemente buenas para aprovecharse en aplicaciones tecnológicas. _x000D_ También, en todos los casos, se considera como otro objetivo importante, el estudio de los fenómenos físicos que se manifiestan en las propiedades de los materiales que se estudian y que permitan establecer modelos y/o teorías que los expliquen. _x000D_ La formación de recursos humanos es una de los objetivos fundamentales de este proyecto. Se planea graduar al menos dos estudiantes, uno de maestría y otro de doctorado así como continuar con la captura de estudiantes a diferentes niveles, incluyendo licenciatura._x000D_

El proyecto contribuirá a la formación de recursos humanos altamente capacitados y especializados que ya son una necesidad de nuestra economía. Los hemos constatado ya que nuestro grupo ha iniciado colaboraciones con dos empresas que utilizan materiales piezoeléctricos, Navico (líder mundial en trasductores y su aplicación en equipo para navegación marina) y ferroeléctricos, Greatbatch (productores de desfibriladores y marcapasos implantables). _x000D_ Desde el punto de vista científico, considero que nuestra propuesta de investigación hará contribuciones importantes y originales en los aspectos que se enumeran a continuación:_x000D_ Los estudios sobre (KxNa1-x)(NbyM1-y) con x = .05, .1, .2, .3, 4, y = .01, .1, .2, con M = Ta, Sb, (abreviada KNNM) contribuirá de manera importante a determinar nuevas vías de síntesis, que produzcan compuestos altamente texturados; la composición, es decir los valores de x y de y, puede también ser novedosa al intentar la síntesis con altos índices de dopaje, o bien inclusive y dependiendo de los resultados se podrían intentar otros dopajes, es decir buscar otros elementos para M siempre y cuando no sean tóxicos. _x000D_ El estudio de sus propiedades, principalmente las piezoeléctricas, se relacionarán con las propiedades microestructurales contribuyendo al entendimiento de los mecanismos responsables del fenómeno de inducción de la aparición de carga bajo presión, lo que nos permitirá a su vez, hacer contribuciones importantes que apunten al desarrollo futuro de nuevos tipos de dispositivos como trasductores y actuadores._x000D_ La implementación y desarrollo de la técnica que denominamos “analizador termoespectral” proporcionaría una manera alterna de medir los parámetros electromecánicos en función de la temperatura, haciéndose una contribución muy importante en el aspecto de técnicas de mediciones. La técnica es además muy accesible en términos económicos. _x000D_ Por último, la contribución más importante desde el punto de vista ecológico, será la de disponer de nuevos materiales piezoeléctricos libres de elementos tóxicos como el Pb._x000D_ En cuanto a los estudios del sistema de la manganita (con estructura tipo perovskita) de terbio dopada, TbMnO3: B, Al, Ga, In, que se producirá en forma de cerámica (en “bulto”) y se elaborarán películas delgadas, se harán contribuciones originales e importantes en los siguientes aspectos. Antes de enumerarlos vale la pena aclarar que este material en su forma pura, abreviada como TMO, es un conocido multiferroico magnetoeléctrico por lo que es también un material multifuncional, y por tanto es un material que podría tener aplicaciones importantes si se resuelven algunos inconvenientes. a) desde el punto de vista de ciencia de materiales, se hará un contribución original al sintetizar materiales dopados de una sola fase b) se contribuirá al conocimiento de si es posible la substitución de los dopantes propuestos, tomando en cuenta parámetros relevantes tales como su estado de valencia, radio iónico y factor de tolerancia, etc., y además se espera dilucidar como el dopante se incorpora en la red del material puro (se tienen indicios de que los dopantes propuestos substituyen al Tb) así como dilucidar hasta que índices de dopaje se mantiene la estructura original, o bien que tanto se deforma ésta para aceptar el dopante y como ésto afecta las propiedades. c) el conocimiento de las condiciones, el tipo de técnica de elaboración de películas delgadas (se intentarán tanto ablación láser como erosión iónica), el tipo de substrato (y por tanto el acople o desacople de los parámetros de red entre éste y la película), tales como STO (titanato de estroncio), zafiro, obleas de Si, STO: Nb y MgO, así como la fabricación de las propias películas delgadas que sean, además, altamente epitaxiales, proveerán conocimientos originales tanto en el aspecto básico de la física de crecimiento de películas delgadas como en el aspecto práctico de la elaboración de ellas. d) por último, pero no menos sobresaliente, las contribuciones al conocimiento de cómo y porqué los dopantes afectan las propiedades ferroeléctricas y el ordenamiento magnético serán completamente originales. _x000D_