Efectos magnetoelásticos en sistemas a base de gadolinio.
La interacción entre las propiedades magnéticas y las propiedades elásticas dan lugar a una física muy atractiva desde el punto de vista básico por la complejidad de sus características y desde el punto de vista tecnológico por la variedad de sus aplicaciones. En esta tesis doctoral se realizo un e...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2018
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/800/1/Betancourth.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | La interacción entre las propiedades magnéticas y las propiedades elásticas dan lugar a una física muy atractiva desde el punto de vista básico por la complejidad de sus características y desde el punto de vista tecnológico por la variedad de sus aplicaciones.
En esta tesis doctoral se realizo un estudio teórico-experimental de las propiedades magnetoelásticas de monocristales de GdCoI_n5 y GdRhI_n5, pertenecientes a la familia RMI_n5 (R=Tierra Rara, M=Metal de Transición e In=Indio). Los monocristales estudiados se sintetizaron a través del método de auto flujo. Después de verificar la estequiometra y la estructura cristalina de los monocristales obtenidos, se estudiaron diversas propiedades físicas con el objetivo de comprender el comportamiento a bajas temperaturas y altos campos magnéticos de estos monocristales. Particularmente, de la caracterización magnética se determino que los sistemas de estudio presentan ordenamientos tipo antiferromagnético (AFM) y se evidencio de esta caracterización que las propiedades magnéticas en estos sistemas están dominadas por la contribución de la tierra rara involucrada (R). Por este motivo, este trabajo doctoral se enfoco en comprender el rol que desempeña el Gadolinio (Gd) en las diferentes propiedades del sistema.
Con el fin de comprender las propiedades termodinámicas de los sistemas en estudio, se utilizo el método de Monte Carlo Quantico (QMC) para realizar simulaciones que permitieron reproducir las mediciones experimentales de la susceptibilidad magnética y del calor especifico. El modelo propuesto permitió obtener información microscópica del sistema e indagar sobre las interacciones de intercambio presentes. Sin embargo, las simulaciones por QMC no permitieron incorporar una competencia entre las constantes de acoplamiento, ni deformaciones en la red y debido a esta limitación no fue posible utilizarla para reproducir otro tipo de mediciones como la magnetostricción.
Los principales resultados de este trabajo están asociados a las propiedades magnetoelásticas cuando se emplearon campos magnéticos altos (hasta 16T). Este fenómeno, conocido como magnetostricción forzada, mostró un efecto muy singular cuando se realizaron mediciones al aplicar un campo magnético a lo largo del eje a o b en la fase ordenada, un efecto que desaparece en el régimen paramagnético. Ademas, las mediciones con campo magnético aplicado a lo largo del eje c presentaron un comportamiento sin fuertes efectos magnetostrictivos. Esta diferencia entre las mediciones longitudinales a lo largo del eje a(b) y el eje c, es clara evidencia de una anisotropa, que no era de esperarse debido a que el ion Gd"3+ tiene un momento angular orbital nulo en el estado fundamental. Sin embargo, en esta tesis se encontró que deformaciones en los parámetros de red del orden de 10"-4A están asociadas con la anisotropa visualizada.
Usualmente, deformaciones tan pequeñas suelen ser ignoradas cuando se estudian sus propiedades magnéticas, esto se debe en gran parte a la dificultad experimental para observarlas.
Experimentalmente, esta tesis aprovecho la alta resolución y sensibilidad de la técnica de la dilatometra por el método capacitivo para obtener mediciones de los efectos magnetoelásticos en los sistemas GdCo_In5 y GdRhI_n5. Teóricamente para interpretar estos resultados y reproducirlos se desarrollo un modelo con el objetivo de mostrar que a partir del estudio microscópico se puede obtener información microscópica del sistema.
Particularmente, el tipo de ordenamiento antiferromagnético, el origen de la anisotropa magnética, la frustración magnética, la cuantificación de los efectos de campo cristalino y de las deformaciones en los parámetros de red. Estos resultados evidencian que el sistema presenta una ligera distorsión que implica un cambio de simetría tetragonal a ortorrombica. Este rompimiento de la simetría tetragonal es una consecuencia directa del acople magnetoelástico y podrá ser una característica general de los compuestos a base de Gd que poseen ordenamiento antiferromagnético con estructura tetragonal. |
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