[ca] La ràpida transició cap a una "societat centrada en les dades" i l'emergència del nou Internet de les Coses requereixen canvis revolucionaris en els sistemes de comunicació sense fils i d'emmagatzematge de dades. Hi ha molt interès en preparar nous materials magnètics per fer dispositius que operin a altes freqüències, per sobre dels 100 GHz, i també per a memòries d'alta densitat. En aquest context els materials d'elevada anisotropia magnètica que no contenen terres rares tenen molt d'interès per a aquestes aplicacions i, per tant, les ferrites ultradures que exhibeixen una gran anisotropia magnetocristal·lina i ressonància ferromagnètica natural a freqüències superiors als 100 GHz són molt atractives. Aquesta tesi ha investigat dues d'aquestes ferrites, ε-Fe2O3 i Sr1-(x/12)Ca(x/12)AlxFe12-xO19, centrant-se en la síntesi escalable a gran escala de la fase ε-Fe2O3 i en l'estudi de com canvien les seves propietats magnètiques amb la substitució dels cations Fe3⁺ per altres metalls de transició. Pel que fa al segon sistema d'interès, Sr1-(x/12)Ca(x/12)AlxFe12-xO19, s'ha estudiat la influència de la substitució del Fe3⁺ per Al3⁺. En aquesta tesi, hem investigat l'efecte de diferents paràmetres en la síntesi de la fase ε-Fe2O3 mitjançant el mètode sol-gel en la puresa de la fase. S'han considerat alguns paràmetres que cal controlar per obtenir ε-Fe2O3 d'alta puresa, com ara la mida del recipient on es forma el gel i el període de maduració del gel. Hem establert un mètode innovador per preparar nanopartícules d'ε-Fe2O3 de gran mida mitjançant una síntesi pràctic i sostenible, utilitzant silicats d'Y3 i d'altres silicats de terres rares trivalents com a tall de surfactants a altes temperatures. Les partícules obtingudes amb aquest nou mètode no exhibeixen relaxació magnètica, fet que les fa adequades per a aplicacions en dispositius i memòries. Per comprendre millor les propietats magnètiques d'aquesta fase, hem substituït els ions Fe3⁺ per diferents metalls de transició i hem investigat els canvis en les propietats estructurals i magnètiques. Hem observat que amb la substitució de Cr3⁺ en nanopartícules d'ε-Fe2O3 de gran mida preparades amb el nostre nou mètode sol-gel es manté el seu caràcter magnètic dur fins a un 15 % atòmic en de Cr, evitant el superparamagnetisme observat prèviament en partícules petites d'aquestes composicions. A més, hem vist que els ions Sc3⁺ i In3⁺ amplien el camp d'estabilitat de la fase incommensurable de baixa temperatura i per tant tendeixen a desestabilitzar l'ordre ferromagnètic col·liniar d'alta anisotropia magnètica. En canvi, el Cr3⁺ no promou especialment l'aparició de l'ordre incommensurable, tot i que disminueix l'anisotropia de la fase magnètica dura, encara que es mantinguin les coercivitats elevades en les mesures magnètiques. Aquestes observacions obren noves vies per comprendre millor les propietats magnètiques d'aquesta fase i els orígens de la seva elevada anisotropia magnetocristal·lina. Pel que fa a la ferrita Sr1-(x/12)Ca(x/12)AlxFe12-xO19, hem estudiat alguns paràmetres importants que afecten la síntesi dels materials i la morfologia final de la pols, la qual cosa influeix directament en les seves propietats magnètiques. Hem observat que es produeix una transició magnètica significativa quan el contingut d'Al-Ca es troba en un rang entre x=5 i x=6. Aquest petit canvi en la química cristal·lina altera significativament la resposta magnètica del material i també obre una nova via per comprendre l'origen i el mecanismes subjacents de la seva elevada anisotropia magnetocristal·lina. També hem comparat la ressonància ferromagnètica de ε-Fe2O3 i Sr0.67Ca0.33Al4Fe8O19 i hem observat que, per a la mateixa quantitat de pols, ε-Fe2O3 presenta una absorció més alta que Sr0.67Ca0.33Al4Fe8O19.

[en] The rapid transition to a "Data-centric society" and the emergence of the new Internet of Things require revolutionary changes in wireless communication and data storage systems. Continuous efforts are being made to prepare new materials with operating potential at high frequencies above 100 GHz and with high storage density suitable for data storage applications. Research interests grew in novel rare-earth free materials that show potential for these applications and thus, ultra-hard ferrites exhibiting large-magneto-crystalline anisotropy and natural ferromagnetic resonance at frequencies above 100 GHz are very attractive. This dissertation investigated two such ferrites ε-Fe2O3 and Sr1-(x/12)Ca(x/12)AlxFe12-xO19 focusing on the up-scalable synthesis of large size ε-Fe2O3 phase and studying its magnetic properties by transition metal substitutions of Fe3+. For the second system of interest, Sr1-(x/12)Ca(x/12)AlxFe12-xO19, we have studied the influence of the Fe3+ substitution by Al3+. In this thesis, we investigated the effect of different parameters of the ε-Fe2O3 synthesis by the sol-gel method on the phase purity. We considered some parameters that should be controlled to prepare highly pure ε-Fe2O3, such as gel container size and the gel ageing period. We investigated and introduced a novel method to prepare large-size ε-Fe2O3 nanoparticles by a sustainable and feasible method using Y and other trivalent rare earth silicates as surfactants at high temperatures. The obtained particles by this novel method do not exhibit magnetic relaxation, which makes them suitable for memories and device applications. In understanding the underlying magnetic properties for this phase, we substituted the Fe3+ ions with different transition metals and investigated the changes in structural and magnetic properties. We have seen that the large-size ε-Fe2O3 nanoparticles with Cr3+ substitutions prepared by our new bulk sol-gel method maintain the magnetic hardness for up to 15 wt. % Cr content, overcoming the softening previously observed when the particle sizes are small. Besides this, we have seen that Sc3+ and In3+ ions make the low-temperature incommensurate phase stable at a higher temperature and tend to destabilize the high magnetic anisotropy collinear ferromagnetic order. On the contrary, Cr3+ does not particularly promote the emergence of the incommensurate order but decreases the anisotropy of hard magnetic phase, even when large coercivities are maintained. These observations pave the way for understanding the magnetic properties of this phase, and the origins of its large magneto-crystalline anisotropy. Regarding the Sr1-(x/12)Ca(x/12)AlxFe12-xO19, we have studied some important process parameters that affect the synthesis of the materials and the final powder morphology, which in turn results in different magnetic properties. We have seen that a significant magnetic transition occurs at Al-Ca content ranging between x=5 and x=6. This small change in the crystal chemistry significantly alters the magnetic response of the material and also opens up a new way for understanding the origin and mechanism of this large-magneto-crystalline anisotropy in ferrites. We also compared the ferromagnetic resonance for ε-Fe2O3 and Sr0.67Ca0.33Al4Fe8O19 and we observed that for the same amount of powder, ε-Fe2O3 exhibits higher absorption than Sr0.67Ca0.33Al4Fe8O19.