Citas de capítulo 1

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Citas de capítulo 1
· Solid-state mechanochemical synthesese od perovskites – Piotr Dulian
La familia de compuestos químicos con estructura tipo perovskita, comprende un amplio rango de materiales electroquímicos: semiconductores, conductores superionicos, conductores con conductividad iónica y electrónica para superconductores a altas temperaturas.
Los compuestos tipos perovskita en distintas temperaturas exhiben propiedades piezoeléctricas, piroeléctricas, ferroeléctricas, antiferroelectricas, paraeléctricas, ferromagnéticas o paramagnéticas.
Es importante resaltar la simplicidad de su estructura cristalina, composición química y la posibilidad de sintetizar estos compuestos en forma monocristalina y policristalina; esto facilita la capacidad de modificar su estructura y por consecuencia sus propiedades. Sin embargo, modificar su estructura cristalina y su composición química puede resultar en tanta en nuevas propiedades eléctricas, catalíticas o mecánicas. 
Las propiedades en electrocerámicos es afectada directamente por la morfología y el tamaño de grano.
En la técnica sol-gel, debido a la mezcla completa de los materiales precursores en la solución y que la temperatura de cristalización es relativamente baja (1200 k), permite obtener un material homogéneo con cristales pequeños, finos y con una excelente estequiometría química. Sin embargo, este método es muy complejo y requiere equipos avanzados y muy limpios, reactivos organometálicos que son costosos y dañinos para el medio ambiente.
Los métodos de síntesis como el hidrotermal o la coprecipitación, permiten sintetizar cerámicas tipo perovskita con cristales finos, pero son impopulares porque sus complejidades y costos impiden una fabricación industrial a gran escala. 
La técnica de molienda de bolas de alta energía a temperatura ambiente conduce a la activación y/o síntesis de nuevos compuestos, la activación de polvos sólidos en este caso se basa en el alto grado de fragmentación y una gran cantidad de defectos estructurales. Sin embargo, para obtener los productos de molienda cristalinos, a veces es necesario el tratamiento térmico posterior a una temperatura mucho más baja que en métodos convencionales. La ventaja de este método mecano químico es que es posible controlar la morfología del grano de la cerámica mediante la selección de parámetros de proceso apropiados.
Synthesis of Perovskite Oxides by Hydrothermal Processing – From Thermodynamic Modelling to Practical Processing Approaches – Juan R, Zully M et al
El campo de aplicación de los compuestos estructurados con perovskita depende de la relación que se establezca entre la estructura cristalina especifica y la composición de sus constituyentes mayoritarios.
La familia de compuestos inorgánicos tipo perovskita tiene una amplia gama de interesantes propiedades físicas aplicables al diseño y preparación de diferentes dispositivos electrónicos con aplicaciones en almacenamiento de carga, memorias no volátiles, transductores, actuadores y detección de infrarrojos. 
Recientemente, la mayoría de los estudios se basan en establecer una correlación entre la estructura cristalina y la estequiometria química de los principales constituyentes. Estos han llevado a mejoras en las propiedades funcionales del compuesto ABX3 ideal con estructura cúbica.
También se ha atraído el interés de varios grupos de investigación se refiere al desarrollo de procesos químicos amigables con el medio ambiente para la producción de compuestos tipo perovskita, pero a gran escala fuera del laboratorio. 
La técnica hidrotermal se ha convertido en una de las rutas de procesamiento químico más adecuado en términos de consumo de energía y respeto por el medio ambiente, permitiendo la preparación de un gran número de compuestos de perovskita con estructuras cristalinas y composiciones químicas específicas. 
Gustav Rose descubrió el mineral CaTiO3 en 1839 en los Montes Urales en Rusia y el mineral fue nombrado por el mineralogista ruso Lev Aleksevich Perovski. 
El término “perovskita” es aplicado a un grupo particular de compuesto inorgánicos que tienen una estructura cristalina similar y con una estequiometria química ABX3 (como el compuesto CaTiO3). Este compuesto esta constituido por cationes divalentes (A2+) y tetravalentes (B4+), el pequeño catión B4+ comparte las esquinas enlazado con seis aniones X2-, lo que da como resultado que una unidad octaédrica BX6 forme la celda unitaria compacta cubica centrada en las caras ideal.
El catión A grande ubicado en los sitios de coordinación produce ocho puntos octaédricos en las esquinas del cubo. Por el contrario, la disposición atómica más simple de la celda cubica ideal implica una distribución de cationes diferentes. En dicha estructura, los cationes A están ubicados en las esquinas del cubo, mientras que el catión B que se encuentra en el centro está coordinado con seis aniones en las posiciones centradas en las caras de la celda unitaria cúbica. 
La perovskita con estructura cubica ideal no se encuentra comúnmente en yacimientos minerales, porque incluso las especies minerales tienen ligeras distorsiones en el ordenamiento atómico de la estructura cubica. Goldsmith en 1920 llevó a cabo investigaciones sobre la estructura cristalina de la perovskita y lo llevo a proponer varios aspectos fundamentales que correlacionan la estructura cristalina y los parámetros de composición química. 
Uno de los principios más importantes propuestos fue el factor de tolerancia, el cual es una herramienta que normalmente se utiliza para predecir la disposición estructural y la estabilidad de una composición particular de distintos tipos de perovskita, ya sea desde el punto de vista químico o físico. Este factor se debe evaluar previo a seleccionar el método y condiciones de síntesis de la perovskita. 
Las distorsiones en la estructurade la perovskita se deben a causa de los radios iónicos. La ecuación que correlaciona geométricamente los radios iónicos (rA,rB y rO) para la celda cúbica ideal con el parámetro de red a0.
Inserta ec.
La expresión que involucra la relación de longitud de celda unitaria se conoce como el factor de tolerancia t de Goldschmidt, que se emplea para estimar el nivel de distorsión alcanzado por un compuesto de tipo perovskita en particular. 
Las perovskitas ortorrómbicas ABO3 se encuentran entre los constituyentes más importantes de la corteza terrestre. 
La distorsión de la celda cúbica da como resultado la formación de la estructura ortorrómbica. Este proceso ocurre por la inclinación del octaedro BO6, pero esta distorsión no es detectable a medida que aumenta la temperatura porque el ángulo de distorsión disminuye.
Las perovskitas ortorrómbicas RMO3 (donde R= elemento de tierras raras, M= metal de transición del bloque 3d) manifiestan una alta distorsión ortorrómbica intrínseca cuando el radio iónico R3+ es de aproximadamente 1.11 A, pero cuando este radio es mayor la distorsión disminuye. 
 Desde que se descubrió la funcionalidad de los materiales de perovskitas hace más de cinco décadas, cientos de trabajos de investigación se han dirigido hacia el esclarecimiento de las propiedades físicas y químicas de las perovskitas. Dentro de las propiedades más importantes se encuentra la ferroelectricidad (BaTiO3), el ferromagnetismo (Sr2FeRuO6), el ferromagnetismo débil (LaFeO3), la magnetorresistencia colosal, la superconductividad y la gran conductividad térmica (LaCoO3).
Los óxidos de tipo perovskita también se utilizan como sensores de oxígeno. El mecanismo involucrado en este tipo de sensores es de naturaleza conductiva eléctrica, lo que mejora la adsorción de oxígeno en la estructura cristalina. La conductividad eléctrica es proporcional a la presión parcial de oxigeno y a la concentración de vacantes de en el sitio X de ABX3.
La preparación de óxidos de perovskita ha sido objeto de investigación debido al potencial en nuevas aplicaciones tecnológicas que requieren una morfología especial, como películas delgadas, solidos porosos, polvos monodispersosde tamaño nanométrico. 
A principios del 1940 la reacción en estado sólido se usaba convencionalmente para producir polvos de óxidos de perovskita. Por otro lado, el método del fundente se basa en la reacción en estado sólido, se ha empleado para la preparación de monocristales de óxidos de perovskita. La ventaja de estos métodos es que permiten sintetizar de manera sencilla compuestos de oxido, debido a que la reacción se desarrolla en atmosfera de aire y presión ambiental. 
Los materiales producidos por rutas químicas blandas, tienen una distribución más homogénea de constituyentes, son mas puros, se pueden producir con una amplia gama de sustituciones parciales de dopantes y diferentes morfologías.
Durante la década de 1960 surgieron las rutas de coprecipitación y sol-gel como alternativas de procesamiento para polvos cerámicos, incluidos algunos compuestos tipo perovskita. La funcionalidad de estos procesos se basa en los principios relacionados con el mecanismo de formación de colides en medios acuosos a muy bajas temperaturas. 
En la metodología sol-gel, los reactivos iniciales (soluciones salinas con los cationes específicos) se someten a tratamientos químicos a temperaturas suaves (< 100 °C) para formar dispersiones coloidales estables cuando se mezclan con un ácido o solución básica. El tamaño de partícula varía entre 1 nm y 1 µm. En el procesamiento sol-gel, el paso de cristalización ocurre a temperaturas de calcinación mucha mas bajas que las asociadas con la preparación de la misma fase cristalina a través del proceso de estado sólido. 
Controlled synthesis of perovskite LaFeO3 microsphere composed of nanoparticles via self-assembly process and their associated photocatalytic activity – Thirumalairajan S
La ferrita de lantano (LaFeO3) es uno de los óxidos de tipo perovskita mas comunes y un material prometedor con abundancia de funcionalidades que tiene una formula general ABO3. Presenta importantes propiedades químicas y físicas que la hacen de gran importancia para su uso en tecnologías avanzadas como pilas de combustible, catalizadores, sensores químicos, fotocatálisis y biosensores. 
La estructura, el tamaño y las aplicaciones potenciales de los materiales de LaFeO3 están fuertemente influenciados por el proceso de síntesis, por lo que gran parte de las investigaciones están enfocadas en sus posibles aplicaciones y a su procesamiento. 
La LaFeO3 tiene un potencial para exhibir una conductividad mixta. 
Los métodos convencionales para sintetizar LaFeO3 es por medio de la reacción de estado solido y se requiere una altas temperaturas por periodos prolongados y moliendas intermedias frecuentes, que termina con un producto de homogeneidad deficiente, alta porosidad y sin control sobre el tamaño de partícula.
El desarrollo de nuevas metodologías para sintetizar materiales de tipo perovskita han permitido disminuir la temperatura requerida, mejorar la homogeneidad y reproducibilidad. Para la preparación de la LaFeO3 se han propuestos distintos métodos que incluyen coprecipitación, combustión, sol-gel, síntesis sonoquímica, descomposición térmica, microemulsión y método del acido tartárico. 
Los óxidos tipo perovskita con formula ABO3, donde la posición A está ocupada por la tierra rara y la posición B por el metal de transición, representan una clase de materiales particularmente interesante debido a sus propiedades dieléctricas, multiférricas, magneto-ópticas, catalíticas y sensibles a los gases.
Los materiales tipo perovskita se utilizan para una gran variedad de aplicaciones, como materiales de electrodos para pilas de combustible, catalizadores para la oxidación compleja de hidrocarburos y como sensor para la detección de humedad, alcohol y oxígeno.
Las distintas propiedades que presentan los materiales con estructura ABO3 se debe a la excepcional tolerancia de su marco para adaptarse a diferentes cationes y defectos. 
Dentro de las distintas perovskitas tipo ferrita (AFeO3) las compuestas de tierras raras tienen gran importancia, en especial la ferrita de lantano (LaFeO3) por sus diversas aplicaciones tecnológicas como sensores de gas y materiales catódicos. 
LaFeO3 consiste en unidades de octaedros de FeO6 con iones La3+ insertados entre sus unidades. A granel la LaFeO3 presenta propiedades antiferromagnéticas con una temperatura de Néel de 740 °C (la más alta del grupo de las ferritas). Este tipo de óxidos son de interés practico como electrocerámicas debido a su atractiva conductividad mixta que muestra defectos iónicos y electrónicos, debido a la presencia de valencias mixtas de de Fe2+/Fe3+, acompañadas de oxigeno no estequiométrico. 
La estructura, las propiedades y las aplicaciones potenciales de los materiales de ferritas de lantano están fuertemente influenciadas por el procesamiento de síntesis de los polvos precursores, por lo que muchas investigaciones se dirigen tanto a su procesamiento como a su caracterización.
El método de preparación convencional basado en la reacción en estado sólido entre La2O3 y Fe2O3 a altas temperaturas y moliendas intermedias, tiene algunas desventajas inherentes. Estas desventajas incluyen la introducción de impurezas durante la molienda de bolas, falta de homogeneidad química, tamaño de partícula más grueso e incontrolado y menor área de superficie.
Se espera que los nanomateriales exhiban propiedades atractivas en las aplicaciones de electroanálisis, donde sus actividades electrocatalíticas frente a muchas moléculas y biomoléculas se han atribuido a su tamaño, gran área superficial y buena biocompatibilidad.
La modificación de la superficie del electrodo por diferentes materiales ha sido una de las áreas más activas de interés de investigación en electroquímica en las últimas 3 décadas. La modificación de la superficie del electrodo aumenta sus actividades catalíticas hacia la reducción u oxidación de los materiales bajo investigación. Presencia de nanomateriales como modificador del electrodo aumentando las propiedades electrocatalíticas al actuar como centros conductores que facilitan la transferencia de electrones.
Además, este trabajo también tiene como objetivo construir un nuevo microelectrodo de pasta de carbono modificado con LaFeO3 nanocristalino y estudiar el comportamiento electroquímico del electrodo preparado.
The effects of A/B-site substitution on structural, redox and catalytic properties of lanthanum ferrite nanoparticles-Ahmad Gholizadeh
De los óxidos de metales básicos, los óxidos de tipo perovskita (ABO3) han demostrado ser catalizadores prometedores para la oxidación completa de CO.
Las perovskitas se pueden expresar a través de la fórmula de ABO3, donde los cationes del sitio A son elementos de metales alcalinos o de tierras raras como La, Sr o Ba, Sr, mientras que los cationes del sitio B son elementos de metales de transición 3d, 4d o 5d como Mn, Fe y Co.
También hay alguna evidencia de que LaFeO3 es un elemento ferromagnético débil con una temperatura de Neel de 750 K. 
De las perovskitas a base de lantano, las estructuras que contienen Mn, Co y Fe han sido reportadas como los catalizadores más activos y prometedores para la oxidación completa de CO.
Fabrication of lanthanum ferrite based liquefied petroleum gas sensor - Avadhesh Kumar Yadava,
Recientemente, los investigadores y científicos han prestado mucha atención a los materiales cerámicos de óxido metálico tipo perovskita debido a sus importantes aplicaciones en circuitos microelectrónicos, celdas de combustible, sensores, catalizadores, dispositivos optoelectrónicos y recubrimientos para la pasivación de superficies con óxido.
Los óxidos de tierras raras son bien conocidos por mostrar una rápida movilidad de iones de oxígeno, alta basicidad superficial e interesantes propiedades catalíticas. Por lo tanto, el compuesto de óxido férrico y óxido de tierras raras (óxido de lantano), la perovskita LaFeO3, también resulta ser un candidato prometedor para la detección. Muestra una naturaleza semiconductora de tipo p debido a la deficiencia de oxígeno. Laconducción de los huecos se lleva a cabo mediante pequeños polarones que saltan del sitio A al sitio B al alterar el estado de valencia. Posee alta conductividad iónica y electrónica a altas temperaturas y también tiene buenas características para la detección de gases.
Lanthanum ferrite nanoparticles modification onto biochar: derivation from four different methods and high performance for phosphate adsorption - Bei Y
Debido al excelente rendimiento de los adsorbentes de lantano, LaFeO3 puede tener la capacidad de eliminar el fosfato de manera efectiva.
LaFeO3 tiene un excelente magnetismo y se puede separar de manera efectiva a través de un imán. Teniendo en cuenta que el LaFeO3 nanoestructurado preparado por coprecipitación o impregnación es fácil de agregar, un material adecuado necesita admitir LaFeO3 para liberar mejor su potencial de adsorción de fosfato.
La ortoferrita de lantano o ferrita de lantano, con la fórmula de LaFeO3, es una ferrita de tipo perovskita distorsionada que consiste en unidades octaédricas de FeO6 con iones La3+ insertados entre estas unidades. La ferrita de lantano pura (LaFeO3) tiene el ortorrómbico. Las características físico-químicas de LaFeO3 satisfacen también los requisitos para su uso como fotocatalizador. Además, se ha descubierto que LaFeO3 es un activo fotocatalítico de luz visible debido a sus propiedades optoelectrónicas únicas y su estrecha banda prohibida. LaFeO3 es un semiconductor del tipo de transferencia de carga y muestra una energía de banda prohibida óptica entre 2,1 eV (para muestras policristalinas densas) y 2,6 eV (para muestras en polvo).
 A Novel Study: The Effect of Graphene Oxide on the Morphology, Crystal Structure, Optical and Electrical Properties of Lanthanum Ferrite Based Nano Electroceramics Synthesized by Hydrothermal Method - Cihat Aydin
La ortoferrita de lantano o ferrita de lantano, con la fórmula de LaFeO3, es una ferrita de tipo perovskita distorsionada que consiste en unidades octaédricas de FeO6 con iones La3+ insertados entre estas unidades. La ferrita de lantano pura (LaFeO3) tiene el ortorrómbico. Las características físico-químicas de LaFeO3 satisfacen también los requisitos para su uso como fotocatalizador. Además, se ha descubierto que LaFeO3 es un activo foto catalítico de luz visible debido a sus propiedades optoelectrónicas únicas y su estrecha banda prohibida. LaFeO3 es un semiconductor del tipo de transferencia de carga y muestra una energía de banda prohibida óptica entre 2,1 eV (para muestras policristalinas densas) y 2,6 eV (para muestras en polvo).
Las propiedades físicas o químicas de estos materiales se pueden cambiar mediante la modificación adecuada de los dopantes o la sustitución con átomos especiales. Las características morfológicas, el tamaño y las fases cristalinas de las nanoestructuras asociadas a sus propiedades han sido altamente dependientes del método de preparación. La síntesis de nanoestructuras de LaFeO3 generalmente se sintetiza a través de una variedad de rutas, como la reacción de estado sólido convencional asistida por microondas, la ruta química suave, la síntesis de combustión, la técnica de microemulsión, la ruta hidrotérmica y el método sol-gel. Entre estos métodos, el método hidrotermal se utiliza comúnmente debido a su cristalinidad simple, energía segura, bajo costo efectivo, el control del tamaño y la morfología de las partículas mediante cambios fáciles en los detalles experimentales.
Perovskite-type lanthanum ferrite based photocatalysts: Preparation, properties, and applications-Muhammad Humayu
La absorción óptica de LaFeO3 se puede ampliar mediante la incorporación de dopantes en su red. Según el nivel estimado de la banda de valencia (VB) de LaFeO3 (2,2 V), los huecos foto inducidos poseen la energía adecuada para comenzar los procesos de oxidación con H2O/OH o podrían oxidar varios contaminantes directamente. Por lo tanto, es muy importante reducir la brecha de banda inherente de LaFeO3 mediante dopaje elemental.
En 1926, la investigación detallada sobre la estructura de la perovskita realizada por Victor Goldschmidt llevó a la percepción del factor de tolerancia, calculado teniendo en cuenta la disposición de los radios de los cationes y aniones en la red cristalina. Generalmente, el factor de tolerancia designa la estabilidad de los materiales, dependiendo únicamente del tamaño iónico de los cationes y aniones ubicados en los sitios A, B y X.
Generalmente, el factor de tolerancia designa la estabilidad de los materiales, dependiendo únicamente del tamaño iónico de los cationes y aniones ubicados en los sitios A, B y X. El intercambio o sustitución parcial de aniones o cationes en las estructuras de perovskita provocan deformaciones en la estructura cúbica, lo que lleva a la disposición cristalográfica diversa. Las propiedades de las perovskitas dependen principalmente de la disposición de los átomos de varios elementos.
Muchas transiciones de fase tienen lugar al alterar la disposición de los átomos que conducen a la inspiradora selección de propiedades ópticas, eléctricas y químicas. 
Debido a estas propiedades de adaptación flexibles, los investigadores ahora están prestando atención a los materiales de perovskita debido a sus diversas aplicaciones en óptica, sensores, electrónica, medicina y optoelectrónica. Dependiendo de su capacidad para ocupar varios sitios aniónicos/catiónicos, las perovskitas existen en diversas estructuras como óxidos, nitruros y sulfuros. En esta revisión, nos hemos centrado principalmente en el óxido de ferrita de lantano tipo perovskita.
La ortoferrita LaFeO3 pertenece a la clase de óxidos ABO3 de tipo perovskita que tienen una estructura ortorrómbica con grupos espaciales Pbnm, que es débilmente ferromagnética. El subsistema de iones hierro se ordena en una estructura antiferromagnética moderadamente inclinada con un momento antiferromagnético y un momento ferromagnético débil. Los iones de tierras raras ganan magnetización debido a la interacción con el subsistema de hierro.
Las ortoferritas de tipo perovskita son principalmente interesantes porque, en contraste con el producto escalar característico, existe una interacción de intercambio antisimétrica que ocupa el vector producto cruzado de espines adyacentes. Las ortoferritas muestran un comportamiento antiferromagnético en ausencia de esta interacción y ferromagnético débil en su presencia. Una característica interesante de estos materiales es que muestran una transformación dependiente de la temperatura, en la que la dirección de los giros ordenados antiferromagnéticamente y la dirección de la magnetización neta también giran 90°.
La estructura de LaFeO3 puede verse como una red distorsionada que comparte esquinas de octaedros de FeO6, donde los cationes de La ocupan los espacios entre los octaedros. A diferencia de la perovskita cúbica con un sitio de oxígeno distinto, la fase ortorrómbica LaFeO3 exhibe dos sitios de oxígeno diferentes, O1 y O2. 
Debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas, LaFeO3 se ha utilizado en tecnologías avanzadas como pilas de combustible de óxido sólido, catálisis, materiales electromagnéticos y sensores de gas. Las propiedades fisicoquímicas de LaFeO3 dependen principalmente del tamaño, la morfología y la estructura de sus partículas, que están fuertemente influenciadas por la progresión de la síntesis.
El fotocatalizador LaFeO3 tipo perovskita exhibe alta cristalinidad y estabilidad. Debido a su estructura especial ABO3, exhibe flexibilidad en la composición basada en los metales de transición de tierras raras del sitio A y del sitio B. Tiene muchas ventajas sobre otros semiconductores debido a su control de valencia y vacancia, que mejora notablemente su rendimiento fotocatalítico. Dado que exhibe una brecha de banda estrecha de aproximadamente 2,0 eV, podría emplearse como una plataforma de energía adecuada para acoplarse con otros fotocatalizadores para lograr una fotocatálisis de luz visible altamente eficiente. Como material ferroeléctrico prometedor,LaFeO3 posee polarización espontánea a temperatura ambiente. 
Tiene amplias aplicaciones en fotocatálisis, detección de gases, electrocatálisis, detección química, materiales electrónicos, materiales magnéticos, superconductores y celdas de combustible de óxido sólido. La estructura cristalina de LaFeO3 tiene unidades octaédricas de BO6 asociadas a las esquinas y doce cationes de oxígeno coordinados en el sitio A, colocados entre las ocho unidades octaédricas de BO6, lo que da como resultado una estructura de red cúbica. Dependiendo de los radios iónicos y la electronegatividad de los cationes del sitio A y del sitio B, tiene lugar la orientación de las unidades octaédricas, lo que da lugar a estructuras de simetría más baja. Los cationes del sitio B tienen una fuerte interacción con los aniones de oxígeno, mientras que los cationes del sitio A tienen una interacción comparativamente débil con el oxígeno. Dependiendo de los tipos de cationes que ocupen los sitios de la red cristalina, estas interacciones podrían cambiarse para producir varias geometrías cristalinas.
Así, diversos grados de inclinación de las unidades octaédricas dan lugar a varios campos cristalinos, lo que da como resultado propiedades ópticas y electrónicas especiales. Esto podría influir en la estructura de la banda, la fotoluminiscencia, el dieléctrico y el comportamiento del transporte de huecos de electrones de LaFeO3.