Search

Structurally similar transition metal systems can have widely differing magnetic properties. A prime example of this is found for bilayers on Ir(111), where Pd/Fe/Ir(111) ground state has a well-established noncollinear spin texture, while Pd/Co/Ir(111) present a ferromagnetic (FM) single-domain. To unravel the origins of these different magnetic behaviors, an investigation of Pd/Fe and Pd/Co bilayers on Ir(111), is here performed. Based on the obtained \textit{ab-initio} electronic structure, exchange coupling parameters ($J_{ij}$) and Dzyaloshinskii-Moriya interactions (DMI), we demonstrate that, although in Pd/Co/Ir(111) the DMI is significant, two ingredients play a key role on the origin of noncollinearity in Pd/Fe/Ir(111): the presence of magnetic frustrations and a much more in-plane DMI, both with a long-range influence. The $J_{ij}$ and DMI behaviors in both systems can be explained in terms of a simple rigid-band-like model. Also, by performing spin-dynamics simulations with the magnetic parameters tuned from the Pd/Co/Ir(111) to Pd/Fe/Ir(111) \textit{ab-initio} values, we could find conditions for the emergence of skyrmionic phases in the originally FM Pd/Co/Ir(111).

Agradecimentos: This work was supported by the Brazilian agencies FAPESP (Project No.2012/51198-2, 2017/10581-1, and 2020/07397-7), as well CNPq (436573/2018-0). We thank the beam-time at the PGM beamline of the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) for the soft X rays and XMCD measurements. We would like to thank the Laboratory of Materials and Low Temperatures (LMBT) of the University of Campinas (Unicamp), for the VSM and SQUID measurements. We also thank the Microfabrication Laboratory of the Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano) for growing samples facilities Abstract: We demonstrate the observation of spin spirals and individual skyrmions in synthetic Pt/CoGd/Pt ferrimagnetic multilayers at room-temperature without the assistance of an external magnetic field. The magnetic coupling between the magnetic moments of Co and Gd, was investigated across various CoGd thicknesses by element specific X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) performed around the Co L-2,L-3 and Gd M(4,5 )edges. It show s an uncompensated ferrimagnetic orientation between the Co and Gd atoms preserved at ambient conditions, even for sub-nanometer thick layers. In addition, with the tunable enhanced perpendicular magnetic anisotropy K-u and remnant magnetization M-R found for thinner CoGd & LE; (0.9 nm) isolated zero-field skyrmions were imaged by magnetic force microscopy (MFM) as the magnetic ground state, replacing the spin spirals observed for thicker CoGd layers & GE; (1.2 nm). Such stable skyrmions in perpendicularly magnetized materials with antiparallel exchange-coupling are potential candidates for energy-efficient data storage and processing in future antiferromagnetic-based devices FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Orientador: Pascoal José Giglio Pagliuso Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Um grande número de óxidos de metais de transição se forma em estrutura perovskita simples ou em uma de suas variantes, e muitos deles apresentam propriedades físicas interessantes, como supercondutividade, magneto-resistência colossal e ferroeletricidade. Uma das variantes da estrutura perovskita simples, a perovskita dupla ordenada (PDO), pode se cristalizar em simetria cúbica ou em variantes distorcidas, e possui fórmula geral A2B¿B" O6, em que o íon A ocupa os vértices do cubo enquanto os cátions B¿ e B¿¿ se alternam nos centros dos octaedros de oxigênio. Dentre os compostos com estrutura perovskita dupla já reportados na literatura, Sr2FeRe O6e Sr2FeMoO6são particularmente interessantes devido à suas interessantes propriedades físicas e à sua potencialidade como dispositivos magneto-eletrônicos. As propriedades estruturais, de transporte e magnéticas desses materiais estão altamente conectadas, e acredita-se que essas propriedades das PDO sejam fortemente dependentes do grau de hibridização dos orbitais d dos cátions B" (ex.: Re e Mo). Portanto, para se comprovar a potencialidade dos compostos PDO como dispositivos magnetoeletrônicos, além entender os mecanismos microscópicos responsáveis por suas propriedades magnéticas e eletrônicas, é essencial que se investigue em detalhes outros exemplos de PDOs que possam confirmar as idéias correntes propostas na literatura. Nesse trabalho descrevemos o processo de síntese e as propriedades físicas da série inédita Ca2-xL axFeIrO6, onde o Ir, assim como o Re e o Mo, é metal de transição, no caso com caráter 5d, e pode possuir diferentes estados de valência. Espectros de difração de raios-x e Refinamento Rietveld mostraram que os compostos da série se cristalizam em uma estrutura monoclínica, com grupo espacial P21/n, com uma grande presença de desordem catiônica nos sítios Fe/Ir. Medidas de magnetização indicaram que, aparentemente, os compostos tendem a evoluir de antiferromagnéticos nas extremidades da série, x = 0 e x = 2, para ferromagnéticos em regiões intermediárias da série. Medidas de espectroscopia Mössbauer mostraram que a valência do ferro é +3 ao longo da toda série, de modo que, possivelmente, a mudança na natureza das interações magnéticas estaria sendo causada pela alteração da valência do Ir devido a dopagem com La. Medidas de calor específico revelaram uma anomalia característica de uma transição magnética somente para a mostra de x = 0. Foram feitas medidas de resistividade em função da temperatura, em que se observou que os materiais apresentam comportamento isolante e praticamente nenhum efeito magneto-resistivo. Para as amostras no centro da série (em torno de x = 1,0) a presença de loops de histerese nas curvas MxH e um comportamento irreversível nas curvas de MxT sugerem uma competição entre fases ferrimagnéticas e antiferromagnética para esta região de concentração. Qualitativamente, nossos resultados podem ser interpretados considerando-se a mudança de valência do Ir, as regras de Goodenough-Kanamori-Anderson e a presença de desordem catiônica Abstract: Perovskite structure and its variants host a great number of transition metals oxides that present a variety of interesting physical properties such as superconductivity, ferroelectricity and colossal magneto-resistance. A variant of the simple perovskite structure, the ordered double perovskite (ODP), also can grow in cubic (or lower) symmetry, with a general formula A2B¿B" O6, where the cation A occupies the vertices of the cube while B¿ and B" sits alternately at the center of the oxygen-octahedron. Among the compounds with ordered double-perovskite structure, Sr2FeReO6 and Sr2FeMoO6 are particularly interesting due to their interesting physical properties and their potentiality as magneto-electronic devices, having highly connected structural, transport and magnetic properties. It has been proposed that the magnetic and conducting ground states of ODP systems are strongly dependent on the delocalization level of the cation B" 5d electrons (ex: Re, Mo). However in order to prove the potentiality of composites ODP as magnetoeletronics devices, and to understand the microscopical mechanisms responsible for its magnetic and electronic properties, it is necessary to further investigate other examples of ODP that can confirm the current ideas proposed in literature. In this work we have synthesized and studied the Ca2-xLaxFeIrO6 series, where Ir, as well as Re and Mo, is transition metal with a 5d character which can possess different valence states. X-rays diffraction spectra and Rietveld Refinement analyses have shown that the Ca2-xLaxFeIrO6 compounds series crystallized in a monoclinic structure, space group P21/n, with an unavoidable cationic Fe/Ir site disorder. Measurements of temperature/field dependent magnetization have indicated that the magnetic interactions in these compounds evolves from antiferromagnetic in the extremities of the series, x = 0 and x = 2, for ferromagnetics in intermediate regions of the series. Mössbauer spectroscopy measurements revealed that the valence of the Fe is +3 in the whole series, in a way that the change in the nature of the magnetic interactions can be possibly caused by the variation of Ir valence due the La doping. Specific heat measurements have revealed an anomaly associated to a magnetic phase transition only for the x = 0 compound while measurements of electrical resistivity as a function of the temperature have shown insulating behavior and absence of magneto resistance for all studied samples. For the samples with x ~ 1.0, the presence of ferromagnetic loops and ZFC and FC hysteresys in the MxT curves indicates the competition between ferrimagnetic and antiferromagnetic phases in a disordered system. Qualitatively, all our results can be understood in terms of a valence changes in the Ir ions, the Goodenough-Kanamori-Anderson rules and the role of cationic disorder Mestrado Física da Matéria Condensada Mestre em Física

Documento de texto científico con imágenes a color relacionadas con los diferentes equipos de medición, teoría estudiada y fenomenología encontrada en las caracterizaciones de diferentes propiedades físicas. ilustraciones, gráficas, tablas Las estructuras cristalinas de las nuevas perovskitas complejas que componen la familia RAMOx (R = La, Nd, Sm, Eu; A = Sr, Bi; M = Ti, Mn, Fe), difirieren en sus propiedades debido a que los elementos que las conforman, al ser acoplados, crean enlaces que a pesar de cristalizar en el mismo grupo espacial Pnma o Pbnm (# 62) presentan ligeros cambios originados por las características magnéticas, eléctricas, de radio iónico y por el enlace iónico o covalente de los diferentes elementos químicos que las componen. Además, se observan pequeñas diferencias en las posiciones atómicas y parámetros reticulares en la estructura con fase mayoritaria encontrada (98% de pureza), lo que conduce a la vez a diferencias dadas por distorsiones o inclinación de sus octaedros B-O6, que al haber sido expuestas a diferentes mecanismos mecánicos, eléctricos, magnéticos o térmicos, dan origen a propiedades características de cada una de las siete fórmulas estequiométricas sintetizadas y posteriormente analizadas en este documento. Las muestras policristalinas se produjeron por medio del método de síntesis de reacción de estado sólido. Durante los diferentes procesos térmicos aplicados se obtuvo la evolución cristalina con desaparición de las reflexiones propias de los óxidos precursores a partir de los cuales fueron sintetizadas las muestras hasta la obtención de la fase cristalográfica final. El refinamiento Rietveld, mediante el uso del software GSAS, permitió obtener la estructura en que cristalizó cada compuesto y sus parámetros tanto cristalográficos como de confianza. El estudio microestructural, a través de imágenes que se obtuvieron por medio del SEM, mostró un buen grado de compactación de los granos, resultado cotejado con medidas de densidad aparente que permitieron confirmar porosidades inferiores al 20%. En algunas muestras se observó la coexistencia de amplias diferencias de tamaño de grano que ocasionaron variaciones en las respuestas ante la aplicación de campos eléctricos y magnéticos. El sistema de espectrometría de dispersión de energía de rayos X (EDS) acoplado al SEM, facilitó el establecimiento de la composición efectiva de las muestras de acuerdo con el porcentaje estequiométrico de cada elemento químico en cada material. Las medidas del parámetro magnético dependiente de la temperatura y de magnetización en función del campo aplicado, revelaron comportamientos paramagnéticos, ferromagnéticos y ferrimagnéticos en varias composiciones. Las técnicas de caracterización eléctrica de corriente-voltaje (I-V) y de resistividad en un rango amplio de temperatura (desde 60 K hasta 400 K, aproximadamente) pusieron en evidencia comportamientos de tipo semiconductor (alta resistividad a temperatura ambiente), semiconductor-termistor (baja resistividad a temperatura ambiente), mecanismos de transporte eléctrico donde intervienen polarones, tipo Mott (VRH) y tipo Efros-Shklovskii (ES) y que suministraron el cálculo de la energía de activación de cada mecanismo en algunas muestras. Medidas de permitividad en función de la temperatura con frecuencias constantes corroboraron los resultados de transporte eléctrico y mostraron relajaciones tipo Debye y Maxwell-Wagner en las muestras con más alta resistividad, con las cuales también a partir de curvas de Arrhenius se obtuvieron las energías de activación y se pudo deducir la probabilidad de transiciones de carácter eléctrico o magnético. Estos materiales tipo perovskita exhibieron una amplia gama de resistividades, correlacionadas con el gap de energía óptico obtenido en algunas muestras. La coexistencia de parámetros magnéticos y eléctricos a temperaturas similares sugirieron la existencia de acoplamientos magneto-eléctricos (algunos corroborados con cálculos de polarización a través de medidas de corriente piroeléctrica), así como la coexistencia de comportamientos semiconductores y ferromagnéticos a temperatura ambiente que potencializan eventuales aplicaciones propias de tecnologías inmersas en la industria de la espintrónica, de grabación de información, de sensores magnéticos y de temperatura, entre otras. (Texto tomado de la fuente) The crystalline structure of the new complex perovskites of the RAMOx (R = La, Nd, Sm, Eu; A = Sr, Bi; M = Ti, Mn, Fe) family and their subfamilies differ in their properties due to the fact that the elements that make them up when coupled create bonds that despite crystallizing in the same space group Pnma or Pbnm (# 62), show slight changes caused by the magnetic, electrical, ionic radio characteristics and by the ionic or covalent coupling of the different chemical elements that compose them, in addition to small differences in the atomic positions and reticular parameters in the structure with the majority phase found (98% purity), which at the same time leads to differences due to distortions or inclination of their B-O6 octahedra, which, having been exposed to different mechanical, electrical, magnetic or thermal stimuli, give rise to characteristic properties of each of the seven stoichiometric formulas synthesized and subsequently analyzed in this document. Polycrystalline samples were produced by the solid-state reaction synthesis method. During the different sintering stages, the crystalline evolution was obtained with the disappearance of the reflections of the precursor oxides from which the samples were synthesized. The Rietveld refinement with the use of GSAS software allowed to obtain the structure in which each compound crystallized and its crystallographic and reliability factors. The microstructural study through images obtained by scanning electron microscopy (SEM) showed a good degree of compaction of the grains, a result compared with apparent density measurements that allowed to confirm porosities lower than 20%. In some samples the coexistence of wide differences in grain size that caused variations in the responses to electrical and magnetic stimuli was observed. The X-ray energy dispersion spectrometry (EDS) system coupled to the SEM, facilitated the establishment of the effective composition of the samples according to the stoichiometric percentage of each chemical element in each material. Measurements of the temperature-dependent magnetic parameter and of magnetization as a function of the applied field, revealed paramagnetic, ferromagnetic and ferrimagnetic behaviors in various compositions. The electrical characterization techniques of current-voltage (I-V) and resistivity in a wide range of temperature (from 60 K to 400 K, approximately) showed behaviors of the semiconductor type (high resistivity at room temperature), semiconductor-thermistor (low resistivity at room temperature), electrical transport mechanisms involving polarons, Mott type (VRH) and Efros-Shklovskii type (ES) and that provided the calculation of the activation energy of each mechanism in some samples. Measurements of permittivity as a function of temperature with constant frequencies corroborated the electrical transport results and showed Debye and Maxwell-Wagner type relaxations in the samples with the highest resistivity, with which the activation energies were also obtained from Arrhenius curves and the probability of transitions of an electrical or magnetic nature could be deduced. These perovskite-type materials exhibited a wide range of resistivities, correlated with the optical energy gap obtained in some samples. The coexistence of magnetic and electrical parameters at similar temperatures suggested the existence of magneto-electrical couplings (some corroborated with polarization calculations through measurements of pyroelectric current), as well as the coexistence of semiconductor and ferromagnetic behaviors at room temperature. All this allows to visualize possible applications in technologies immersed in the spintronics industry, information recording, magnetic and temperature sensors, among others. (Text taken from source) MINCIENCIAS, por medio de la convocatoria del Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación (Convocatoria Becas Nacionales 617-Colciencias) En el estudio de los materiales cerámicos tipo Perovskita analizados en el documento se encontraron propiedades de semiconductividad magnética, sensores de temperatura , grabación de información y Multifuncionalidad. Útil para ser aplicados en nuevas tecnologías. Doctorado Doctorado en Ingeniería - Ciencia y Tecnología de Materiales Se usó el método científico en el que se hizo observación sistemática durante la síntesis y caracterización de los materiales cerámicos tipo Perovskita; medición estructural por medio de DRX, morfológica y composicional por medio de MEB y EDS y de algunas características eléctricas, ópticas y magnéticas. Se experimentó durante las diferentes etapas y se formularon diferentes metodologías y rutas que llevaron a contante análisis de las propiedades encontradas, lo que también conllevó a modificar en algunos momentos aspectos de la hipótesis inicial planteada.​ Ciencia y Tecnología de Materiales Cerámicos y Compuestos Para las mediciones eléctricas se usó un equipo diseñado por el autor que contiene: cableado coaxial blindado y celda con cableado interno blindada con aluminio para evitar señales parásitas durante la medición, celda criogénica acoplada con adhesivo de Plata (Ag) entre el dedo frio y la lámina de soporte de la muestra en medición, que permite conductividad térmica.

Ferrimagnetic thin films formerly played a very important role in the development of information storage technology. Now they are again at the forefront of the rising field of spintronics. From new, more efficient magnetic recording media and sensors based on spin valves to the promising technologies envisaged by all-optical switching, ferrimagnets offer singular properties that deserve to be studies both from the point of view of fundamental physics and for applications. In this review, we will focus on ferrimagnetic thin films based on the combination of rare earths (RE) and transition metals (TM).

Tesis realizada en el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM), El interés por las ferritas, se remonta ya a finales del siglo XIX con el desarrollo científico y tecnológico, consolidándose con la producción de aleaciones y procesos productivos en las décadas de 1930 y 1940 hasta nuestros días por sus aplicaciones de transformación eléctrica, dispositivos electrónicos, antenas, sensores, entre otras, dependiendo de sus características magnéticas blandas o duras como materiales cerámicos de óxidos de hierro. Las propiedades magnéticas cambian significativamente cuando el tamaño de la ferrita se reduce a una escala nanométrica. Este aspecto se expresa aún más en la ferrita de zinc que tiene una característica singular al cambiar su régimen magnético de paramagnético (PM) a superparamagnético (SPM) y ferrimagnético (FiM), dependiendo del tamaño y de su parámetro de inversión, definido como el porcentaje de cationes de Fe3+ en los sitios tetraédricos de la espinela con la siguiente configuración en su fórmula estequiométrica (Zn1-δFeδ)[ ZnδFe2-δ]O4. En la presente tesis se ha estudiado el efecto en la ferrita de zinc de la ruta de síntesis y del tratamiento termomecánico en su microestructura y propiedades magnéticas, siendo la variación del parámetro de inversión δ un factor determinante, manteniendo constante la proporción estequiométrica de 1:2 entre Zn y Fe. La ferrita de zinc tiene una estructura en equilibrio de espinela normal, ocupando los cationes divalentes del zinc las posiciones tetraédricas (A), y el Fe las octaédricas [B], es un material ideal para establecer la interrelación entre propiedades magnéticas y microestructurales (a: parámetro reticular, δ: parámetro de inversión y d: tamaño de cristalito), ya que la modificación controlada de éstos permite variar las disposición catiónica, cuya configuración electrónica confiere una acción de supercanje a través del oxígeno entre las posiciones A-B del Fe, que genera ferrimagnetismo (FiM). Las síntesis realizadas han sido mecanosíntesis, síntesis cerámica y Sol-Gel, con unos resultados magnéticos del producto obtenido muy diferentes, que se relacionan con los parámetros estructurales de inversión, tamaño de cristalito y de red obtenidos en dicho punto de partida. A continuación mediante proceso mecánico de molienda en un molino planetario de alta energía que consigue un máximo de desorden catiónico, y posteriores recocidos térmicos que reordenan, se pueden obtener las mismas propiedades estructurales y magnéticas, independientemente de la ruta de síntesis. Cuando se provoca una inversión catiónica de los cationes de Fe3+ que pasan a las posiciones tetraédricas, el comportamiento magnético es ferrimagnético a temperatura ambiente. Este cambio se inicia con un tamaño de partícula nanométrico menor de 100 nm.

Agradecimentos: This work was partially supported by the Brazilian agency FAPESP (Grant No.2012/51198- and (Grant 2017/10581-1). The authors thank the PGM beamline of Brazilian Synchroton Light Laboratory(LNLS/CNPEM) for the X-ray absorption and X-ray magnetic circular dichroism measurements. We would like to thank the Center for Semiconductor Components and Nanotecnologies (CCSNano) of University of Campinas for the electron beam lithography facilities. We also thank the Microfabrication Laboratory of the Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano) for growing samples facilities Abstract: Magnetic skyrmions are small-sized spin textures with nontrivial topology that behave like charged particles under a spin-polarized current. The efficient use of skyrmions on the next generation of technological devices will depend on the controllable creation of sub-100 nm skyrmions, ideally without any external field. We report on the magnetic domains and skyrmions evolution in nanostructured ferrimagnetic Pt/CoGd/Pt multilayers discs at zero magnetic field and room temperature. The tuning of the magnetic structures is studied as a function of the disc size. The ferrimagnetic labyrinthine stripes are succeeded by the formation of multiple or single isolated ferrimagnetic skyrmions depending on the diameter of the disc. Multiple ferrimagnetic skyrmions present an average size of similar to 120 nm, whereas single skyrmions similar to 70 nm. It indicates a strong effect played by the confinement of the disc in modifying the skyrmions density and size. Our results shed light on the single ferrimagnetic skyrmion stability at zero magnetic field, which is a further drive in the realization of antiferromagnetic spintronic devices such as skyrmion-based spin torque nano-oscillators with implications in neuromorphic computing FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Neste trabalho foram preparadas três amostras de $La_2FeMnO_6$ (LFMO) por reação de estado sólido, tratada termicamente a 1200 $^{\circ}C$ em tempos de tratamento equivalentes a 24, 48 e 96 $hrs$, cada uma identificada pelo nome LFMO24, LFMO48 e LFMO96, respectivamente. As estruturas obtidas são do tipo dupla-$perovskita$, monoclínica com grupo espacial $P2_1/n$ e parâmetros de rede dados por $a$ = 5,52 Å, $b$ = 5,51 Å e $c$ = 7,81 Å. Os tamanhos dos cristalitos das amostras são equivalente a 361,0 $nm$ (LFMO24), 348,9 $nm$ (LFMO48) e 370,83 $nm$ (LFMO96). Segundo as medidas de calor específico (HC), as LFMO's tem uma transição de fase ferrimagnética em aproximadamente 10 $K$, conforme ajuste de dados usando a teoria de campo médio. Transições de fase devido a localização de carga foi observado, ocorrendo em temperaturas diferentes dependendo do grau de ordenamento de cada sistema, em que o estado mais desorganizado tende a ter esta transição tendendo a 140 $K$. Um excesso em HC é identificado e modulado segundo as soma dos defeitos de Frenkel e Schottky, onde as LFMO24 e LFMO48 apresentaram menor e maior quantidade de defeitos, respectivamente. A contribuição da rede cristalina foi estipulada usando o Modelo de Thirring, com temperaturas de Debye da ordem do esperado para este tipo de material. Medidas de magnetização DC, AC e de histerese magnética confirmam a existência de comportamento ferromagnético fraco na temperatura ambiente em todas as LFMO's, nas amostras LFMO48 e LFMO96 ele é atribuído diretamente aos átomos de $Mn$, porém na LFMO24, amostra que apresentou maior valor de magnetização nesta temperatura, há um acréscimo proporcionado aos íons de $Fe$, apesar da espectroscopia M\"{o}ssbauer para o $^{57}Fe$, mostrar um dubleto. A parte real da susceptibilidade AC, $\chi_{AC}^{'}$, complementados por modelos teóricos diferentes, confirma uma fase do tipo \textit{cluster-glass}, gerada por aglomerados em certa faixa de temperatura nas LFMO's, por volta de 30 $K$, onde $\chi_{AC}^{'}$ mostra picos que variam com a frequência $f$. A forte presença da fase de Griffiths nas curvas $1/\chi_{AC}^{'}$ das LFMO48 e LFMO96 sugerem que esta fase é iniciada em 65 $K$, ocorrendo de forma diferenciada na LFMO24. In this work, three samples of LFMO were prepared by solid state reaction, calcined at 1200 ◦C, with treatment times equivalent to 24, 48 and 96 hrs. The obtained structures are double perovskite, monoclinic with space group P21/n and network parameters given by a = 5.52 ˚A, b = 5.51 ˚A and c = 7.81 ˚A. The sample crystallite sizes are equivalent to 361.0 nm (LFMO24), 348.9 nm (LFMO48) and 370.8 nm (LFMO96). According to the specific heat measurements, the LFMO’s have a ferrimagnetic phase transition at approximately 10 K, as data fit using the medium field theory. Peaks in the specific heat of the samples at higher temperatures were observed, occurring at different temperatures, depending on the degree of ordering of each LFMO produced. An excess in the specific heat is identified, where the LFMO24 and LFMO48 presented smaller and greater amount of defects, respectively. The contribution of the crystalline lattice was stipulated using the Thirring Model, with Debye temperatures of the order of the expected for this type of material. The measurements of magnetization DC, AC and magnetic hysteresis confirm the existence of weak ferromagnetic behavior at room temperature in all LFMO’s, in samples LFMO48 and LFMO96 it is assigned directly to Mn atoms, but in LFMO24, sample that presented higher magnetization value at this temperature, there is an increase provided to the Fe ions, in spite of the M¨ossbauer spectroscopy for the 57Fe, show a doublet. The real part of the AC susceptibility, χ0AC, complemented by different theoretical models, confirms a cluster-glass type phase, generated by frozen ion clusters in a certain temperature range in the LFMO’s, around 30 K, where χ0AC show peaks that vary with frequency. The strong presence of the Griffiths phase in the curves (χ0AC)−1 of LFMO48 and LFMO96 suggest that this phase is initiated at 65 K, occurring differently at LFMO24.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-graduação em Física, Florianópolis, 2017 Estudamos as propriedades termodinâmicas e magnéticas de um modelo de Ising ferrimagnético emcamadas. O sistema é composto por dois tipos de planos não equivalentes dispostos alternadamente,sendo que o sistema pode ter apenas dois planos (bicamada) ou infinitos planos (multicamadas). Asinterações intracamada são ferromagnéticas enquanto as interações inter-camadas são antiferromagnéticase um dos tipos de plano é diluído aleatoriamente. O estudo é realizado em uma abordagem deMonte Carlo, empregando o método de repesagem dos múltiplos histogramas e ferramentas de análisede escala de tamanho finito. Além disso, realizamos cálculos de campo médio e campo efetivopara o mesmo modelo. Verificamos a ocorrência de um fenômeno de compensação e determinamosas temperaturas de compensação e temperaturas críticas do modelo em função dos parâmetros do hamiltoniano.Nós apresentamos uma discussão detalhada acerca das regiões do espaço de parâmetrospara as quais o efeito de compensação está presente ou ausente. Nossos resultados de Monte Carlo,campo médio e campo efetivo são então comparados com a aproximação de pares aplicada ao mesmomodelo por Balcerzak e Szalowski (2014). Também estudamos o comportamento crítico do sistemamulticamadas através do método de análise de escala de tamanho finito para várias grandezas termodinâmicas.Nossas estimativas dos expoentes críticos a, ß, ? e ? são consistentes com a classe deuniversalidade do modelo de Ising tridimensional com diluição aleatória (de sítios ou de ligações). Abstract: We study the thermodynamic and magnetic properties of a layered Ising ferrimagnet. The systemis composed of two types of non-equivalent planes arranged alternately, so that the system can haveonly two planes (bilayer) or infinite planes (multilayer). The intralayer couplings are ferromagneticwhile the interlayer interactions are antiferromagnetic and one of the types of plane is randomlydiluted. The study is carried out within a Monte Carlo approach employing the multiple histogramreweighting method and finite-size scaling tools. In addition, we perform mean-field and effectivefieldcalculations for the same model. The occurrence of a compensation phenomenon is verified andthe compensation and critical temperatures of the model are obtained as functions of the Hamiltonianparameters. We present a detailed discussion of the regions of the parameter space where thecompensation effect is present or absent. Our Monte Carlo, mean-field, and effective-field results arethen compared with the pair approximation applied to the same model by Balcerzak and Szalowski(2014). We also studied the critical behavior of the multilayer system through a finite-size scalinganalysis for various thermodynamic quantities. Our estimates of the critical exponents a, ß, ?, and? are consistent with the universality class of the three-dimensional random (-site or -bond) Isingmodel.

The ceramic oxides that exhibit ferromagnetic behavior are important commercial products for electronics industries and are commonly known as ferrites. In this work, we synthesized different compositions of CuxNi1-xFe2O4 ferrite with x = 0,0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 and 1,0 by using the combustion method starting from the iron nitrate, nickel and copper and urea as a reducing agent. The powders were characterized by determination of specific surface area by the method (BET), X-ray diffraction (XRD), refinement of XRD data by the Rietveld method and vibrating sample magnetometry (MAV). The obtained copper nickel ferrites, referring x = 0,0, 0,2, 0,4, 0,6 synthesized had the same number of peaks corresponding to the single phase-forming powders that have been indexed to the spinel ferrite phase, forming a cubic phase and x = 0,8 to 1,0 tetragonal phase formed enhancing the efficiency of the applied method of synthesis. The refinement by the Rietveld method resulted in a determination of cell parameter of the samples, the cubic phase the value 0.8359 to 0.8340 nm and the crystallite size whose values occur between 239.62 to 187.24 nm. While in the tetragonal phase the cell parameter a = b was 5.8253 to 5,8230nm c = 8.5693 to 8.6941 nm. The hysteresis curves showed magnetic materials profile. The nickel ferrite - synthesized copper proved as materials with high potential for applicability in different areas of high-frequency devices such as phones and components for computers. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Os óxidos cerâmicos que exibem comportamento ferrimagnético representam importantes produtos comerciais para indústrias de eletrônica e são comumente conhecidos por ferritas. Neste trabalho, foram sintetizadas diferentes composições da ferrita CuxNi1-xFe2O4 com X = 0,0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 e 1,0 pelo uso do método de combustão partindo-se dos nitratos de ferro, níquel e cobre e ureia como agente redutor. Os pós obtidos foram caracterizados por determinação de área superficial específica pelo método (BET), difração de raio X (DRX), refinamento dos dados de DRX pelo método Rietveld e magnetometria de amostra vibrante (MAV). As ferritas de níquel cobre obtidas, referentes x = 0,0, 0,2, 0,4, 0,6 sintetizadas apresentaram o mesmo conjunto de picos correspondentes à formação de pós monofásicos que foram indexados à fase espinélio de ferrita, formando uma fase cubica e para x = 0,8, 1,0 formou fase tetragonal predominante reforçando a eficiência do método de síntese aplicado. O refinamento pelo método de Rietveld resultou na determinação de parâmetro de cela das amostras, da fase cúbica o valor de 0,8359 a 0,8340 nm e do tamanho de cristalito cujos valores ocorrem entre 239,62 a 187,24 nm. Enquanto na fase tetragonal o parâmetro de cela a=b foi 5,8253 a 5,8230nm e c= 8,5693 a 8,6941 nm. As curvas de histerese mostraram perfil de materiais magnéticos. As ferritas de níquel - cobre sintetizadas se mostraram como materiais com alto potencial de aplicabilidade em diferentes áreas de equipamentos de alta frequência como telefonia e de componentes para de computadores.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) In this work, we discuss the growth of Fe containing Bi2 Se3epilayers on the GaAs(111) substrate by molecular beam epitaxy (MBE) with Fe contents of in the 8- 20% range. It is shown that Bi2 Se3 film thin are grown with quality and the Fe form a phase segregation of Fe x Sey material that may have different stoichiometries possibity, leading to magnetic and superconducting results. Despite the composite structure, the surface state of Bi2 Se3 is preserved as shown with persistence of Dirac Cone of the Γ point by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES). It was observed that higher Fe content deposited is increased formation of compound responsible for ferrimagnetic layers together with the superconducting phase supposed. The Fe3Se 4 was the most abundant type of segregation in all samples, with the results ferrimagnetic these samples at temperatures around 315 K. Neste trabalho, abordamos o crescimento de Bi2 Se3 com adição de Fe em substrato de GaAs(111) por meio de epitaxia de feixe molecular (MBE), variando o teor de Fe depositado de 8% até 20%. É mostrado que os filmes de Bi2 Se3 são crescidos com qualidade e o Fe juntamente com o Se formam uma segregação de fases Fex Sey , material que pode ter diferentes estequiometrias levando a resultados magnéticos e possivelmente supercondutor. Apesar da estrutura compósita, a estrutura superficial do Bi2 Se3 é preservada como mostrado pela persistência do cone de Dirac no ponto Γ nas medidas de espectroscopia de fotoemissão de resolução angular (ARPES). Foi possível observar que quanto maior o teor de Fe depositado, ocorre uma maior formação de compostos responsável pela fase ferrimagnética em conjunto com a fase supostamente supercondutora. O Fe3Se 4 foi o tipo de segregação mais abundante em todas as amostras, levando a resultados ferrimagnéticos nessas amostras em temperaturas em torno de 315 K.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) As ferritas de cobalto-manganês (Co1¡xMnxFe2O4 e Co1,2Fe1,8¡xMnxO4) possuem uma estrutura do tipo espinélio mista, e têm sido consideradas como um das candidatas competitivas para grande variedade de aplicações em dispositivos, desde a geração e detecção de ultra-som, sensores, transformadores, bem como na indústria médica. Ferritas de cobaltomanganês nanoestruturadas foram produzidas via moagem de alta energia, com subsequente tratamento térmico, e foram caracterizados por difração de raios X, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura e magnetização. Amostras do tipo Co1¡xMnxFe2O4 e Co1,2Fe1,8¡xMnxO4 foram obtidas a partir dos pós precursores Fe3O4, Co3O4 e Mn3O4, os quais foram estequiometricamente misturados e moídos por 10h e tratados termicamente à 900°C por 2h. A difratometria confirma a formação das fases nanocristalinas puras para série Co1,2Fe1,8¡xMnxO4 com umdiâmetro médio de cerca de 94nm. Verificou-se que o parâmetro de rede aumenta com a substituição do Fe3Å pelo Mn3Å. A fluorescência de raios X revelou que as porções de metais nas amostras estavam próxima das composições estequiométricas nominais. As características microestruturais observadas nas micrografias demonstraram que as partículas formadas apresentam morfologia e granulometria bastante distintas. As medidas de histerese magnéticas realizadas em baixa temperatura, mostraram que a magnetização de saturação e remanência aumentaram com a concentração de manganês, enquanto que o campo coercivo diminuiu. A constante de anisotropia (Ke f ), foi calculada a partir dos ajustes dos dados pela lei de aproximação de saturação. Verificou-se que a anisotropia diminui substancialmente com a substituição do ferro pelomanganês. The cobalt-manganese ferrites (Co1¡xMnxFe2O4 and Co1,2Fe1,8¡xMnxO4) has a mixed structure of spinel type and it has been regarded as one of candidates for petitive wide variety of applications in devices from ultrasonic generation and detection, sensors, transformers, as well as in medical industry. Ferrites cobalt-manganese nanostructured were produced via mechanical alloying with subsequent heat treatment and were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy and magnetization. Samples of Co1¡xMnxFe2O4 and Co1,2Fe1,8¡xMnxO4 were obtained from the precursor powders Fe3O4, Co3O4 and Mn3O4 which were stoichiometrically mixed and ground by 10h and heat treated at 900°C for 2h. The diffraction confirmed the formation of the pure nanocrystalline phases to series Co1,2Fe1,8¡xMnxO4 with an average diameter of about 94nm. It was found that the lattice parameter increases with the substitution of Fe3Å by Mn3Å. The x-ray fluorescence revealed that the portions of metals in samples were close to the nominal stoichiometric compositions. The microstructural features observed in micrographs showed that the particles formed show very different morphology and particle size. The magnetic hysteresis measurements performed at low temperature showed that the saturation magnetization and remanence increased as the concentration of manganese, while the coercive field decreased. The anisotropy constant (Ke f ), was estimated from the data adjustments the law of approaching saturation. It was found that the anisotropy decreases substantially with the substitution of Fe by Mn.

Neste trabalho descrevemos a síntese e a caracterização estrutural, eletrônica e magnética dos compostos policristalinos da série inédita La2−xCaxCoIrO6. O principal objetivo deste projeto foi investigar a evolução da magnetização do sistema quando os materiais são modificados a partir da substituição química do Ca no sítio do La, o que pode induzir mudanças na natureza das interações magnéticas. As amostras policristalinas foram sintetizadas pela técnica de Reação de Estado Sólido convencional, e estudadas combinando-se técnicas de caracterização globais como difração de raios X de pó, magnetização em função da temperatura e em função do campo magnético aplicado, e também calor específico em função da temperatura. Todos os compostos da série cristalizam-se em estrutura monoclínica, com grupo espacial P21/n. As medidas de susceptibilidade magnética indicaram que a interação de supertroca antiferromagnética entre os metais de transição Co2+ e Ir4+ leva o composto La2CoIrO6 a apresentar comportamento ferrimagnético devido aos diferentes momentos magnéticos apresentados pelos dois íons, com TC em torno de 100K. Para os compostos dopados com Ca2+ no sítio do La3+, observou-se mudanças nas propriedades magnéticas, induzidas pelas alterações nas valências dos íons de Co e Ir. Como esperado, este sistema apresenta uma forte correlação entre as suas propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas, de modo que a partir da interpretação conjunta dos dados acerca da estrutura e da magnetização, podemos entender o comportamento de cada composto da série. In this work we describe the synthesis of the novel series La2−xCaxCoIrO6 and its structural, electronic and magnetic characterization. The main objective of this project is to investigate the magnetic evolution of the system when modified due to the chemical substitution of Ca at La site, which can induce changes in the magnetic interactions. The policristaline samples were synthesized by Solid State Reaction process, and studied combining global characterization techniques as powder x-ray diffraction, temperature dependence of magnetic susceptibility and magnetization as a function of applied magnetic field. All compounds crystallize in monoclinic structure, with space group P21/n. Magnetic susceptibility results indicate that the superexchange antiferromagnetic interaction between Co2+ and Ir4+ in La2CoIrO6 lead to ferrimagnetic behavior due to the different magnetic moment of the transition metal ions. For the Ca2+ doped at La3+ site compounds, a magnetic evolution is observed with doping, induced by Co and Ir valence changes. As expected, this system presents a strong correlation between its structural, electronic and magnetic properties, in a way that combining the different results of each compound we can explain its behavior and understand the big picture of this system. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Structural and magnetic properties of Co2MnO4, an inverse spinel structure with spatial group Fd3m and cubic symmetry, were investigated by X-Ray Diffraction (DRX) and using a SQUID magnetometer. Co2MnO4 is a multiferroic compound presenting electrical and magnetic properties due to the presence of the Co and Mn elements, which are distributed on tetrahedral and octahedral sites of the AB2O4 structure. Valence fluctuations of Co and Mn (Co2+/Co3+ and Mn2+/Mn3+/Mn4+) can easily occur and depend on the synthesis procedures and thermal processes, which can change the oxidation states of the metallic cations. In this work, samples of BixCo2-xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 0.3) were synthesized, partially replacing Co by Bi, a non magnetic element. A soft chemical route, the modified polymeric precursors method (MPPM) was used. All samples were heat-treated in similar conditions, under a temperature of 1100 ºC (24h). DRX results, associated with Rietveld refinements, showed crystalline materials with similar crystallographic data. The cell parameter of the cubic structure increased with the Bi content. SEM images showed that Bi presence altered the grains sizes (~1 - 10 µm). A spurious phase, rich in Bi, was formed due to both the solubility limit of Bi and the ionic radii of Co (0,65Å) and Bi (1,17Å). In order to solve these questions, synthesis of a new solid solution, the CoxBi2-xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 1.7), by the MPPM route was attempted. In parallel, a novel elaboration method, the mechanochemical route (MS), was used to synthesize the BixCo2-xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 0.3) series. The magnetic results, MxT (Zero‑Field–Cooled / Field–Cooled) cycles, 1/χ-versus-T curves and MxH hysteresis loops, revealed important information about the magnetic nature and oxidation states of the Co and Mn cations. The ferrimagnetic behavior of Co2MnO4 was preserved, with the ZFC/FC curves exhibiting well-defined magnetic transitions and strong irreversibility below TC. Several magnetic parameters, such as TC, Tmax, MFC (extrapolation of the FC curve to T=0), the coercive field HC and MS (saturation magnetization to H= 50 kOe) changed significantly with the Bi content. According to the structural and magnetic results, a charge balance is proposed, (Co2+)[Co2+x(Bi3+,CoIII)1-xMn3+1-xMn4+x]O4, where Co2+ occupies the tetrahedral positions “( )” and is responsible of the antiferromagnetic interactions, all others cations occupying the octahedral sites “[ ]” and are responsible of ferromagnetism. The CoIII cations at the octahedral sites are on a low-spin non-magnetic configuration (S = 0) and they are partially substituted by Bi, also a non-magnetic ion, resulting on an effective moment μeff ~ 8,2 µB, with no change as a function of the Bi content., Ce travail traite de l’étude des propriétés structurales et magnétiques de Co2MnO4, une spinelle à symétrie cubique inversée et de groupe spatial Fd3m. Co2MnO4 est un composé multiferroïque dont les propriétés électriques et magnétiques sont dues à la présence des éléments Co et Mn, à valence mixte, distribués sur les sites tétraédriques et octaédriques de la structure AB2O4. La présence des états d’oxydation du Co et du Mn, Co2+/Co3+ et Mn2+/Mn3+/Mn4+, est en étroite relation avec les conditions de synthèse et traitements thermiques. La substitution partielle des cations par un élément non-magnétique, le Bi, dans la série BixCo2-xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 0.3) permet également de modifier les propriétés physiques de la spinelle. Les composés ont été synthétisés par une variante de la méthode de précurseurs polymériques, MPPM, et calcinés à 1100 °C pendant 24 h. La diffraction des rayons-X (DRX), associée à l’affinement structural par la méthode Rietveld, ont montré pour ces matériaux cristallisés, une même structure cristallographique dont les paramètres de maille augmentent avec la quantité de Bi. Les observations par microscopie électronique à balayage (MEB) ont permis d’observer une variation de la forme et de la taille des grains, cette dernière variant entre 1 et 10 µm. L’insertion du bismuth atteint une limite de solubilité due à la différence notable entre les rayons ioniques du Co (0,65Å) et du Bi (1,17Å), conduisant alors à la formation d’une phase secondaire riche en Bi. Afin d’éviter la formation des phases secondaires, deux stratégies de synthèse ont été mises en place : l’une, substituer le Bi par du Co dans le système CoxBi2‑xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 1.7) et l’autre, utiliser une méthode originale de synthèse, la mécanoactivation MS, pour la série CoxBi2‑xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 1.7). Le comportement ferrimagnétique du composé initial non-substitué est maintenu après substitution partielle du Co par le Bi, avec une irréversibilité marquée entre les courbes ZFC et FC et une transition ferromagnétique très bien définie à TC. Plusieurs paramètres magnétiques tels que TC, Tmax, MFC (extrapolation de la courbe FC à T=0), température de Curie-Weiss ΘCW et moment effectif eff, sont modifiés d’une façon significative en fonction du contenu en Bi et confirment le phénomène de saturation dû à la non-solubilité du bismuth dans la structure cristalline cubique. A partir des données structurales et magnétiques, une équation d’équilibre de charges du type (Co2+)[Co2+x(Bi3+,CoIII)1-xMn3+1-xMn4+x]O4 est proposée, où l’ion Co2+, responsable des interactions antiferromagnétiques, se situe en position tétraédrique « (..) » et tous les autres cations, responsables des interactions ferromagnétiques, en positions octaédriques « [..] ». Les cations CoIII, de configuration bas-spin (S = 0) et non-magnétique, sont substitués par le Bi, également non-magnétique, ce qui résulte en un moment effectif μeff de 8.2µB, presque invariant avec la substitution du Co par le Bi., As propriedades estruturais e magnéticas do composto Co2MnO4, uma estrutura espinélio inversa de grupo espacial Fd3m e simetria cúbica, foram investigadas por difração de raios X e usando um magnetômetro SQUID. Co2MnO4 é um composto multiferróico, exibindo propriedades elétricas e magnéticas devido à presença dos elementos Co e Mn, distribuídos nos sítios tetraédricos e octaédricos da estrutura AB2O4. A flutuação das valências Co2+/Co3+ e Mn2+/Mn3+/Mn4+ podem ocorrer facilmente e estão sujeitas aos processos de síntese e efeitos térmicos, podendo ser associados a estes variações nos estados de oxidação de Co e Mn devido à substituições parciais destes elementos. Neste trabalho foram sintetizadas amostras BixCo2-xMnO4 (0,0 ≤ x ≤ 0,3), sendo o Bi um elemento não magnético. Para tal, uma rota de síntese química, o método MPPM, foi utilizada. Todas as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em condições idênticas, na temperatura de estabilização da fase BixCo2-xMnO4 igual a 1100ºC (24h). Os resultados de DRX e refinamentos de Rietveld mostraram que o método MPPM produziu amostras cristalinas com informações cristalográficas idênticas, exceto no caso do parâmetro de rede que aumentou em dependência ao percentual de Bi. As imagens morfológicas destes materiais mostraram que o Bi alterou a forma e o tamanho dos grãos variando entre (~0,5 – 1,7 µm). Devido ao limite de solubilidade do Bi dentro da rede espinélio e à diferença entre os raios iônicos do Co (0,65Å) e Bi (1,17Å), a formação de uma fase espúria rica em Bi ocorreu. No sentido de solucionar questões como esta, a síntese do sistema CoxBi2-xMnO4 (0,0 ≤ x ≤ 1,7) pela rota MPPM e de BixCo2-xMnO4 (0,0 ≤ x ≤ 0,3) por método de mecanosíntese foram realizadas. Os resultados magnéticos, curvas MxT (Zero Field – Cooled ZFC e Field – Cooled FC); 1/χ versus T e MxH, revelaram informações importantes sobre a disposição dos cátions presentes. O comportamento ferrimagnético de Co2MnO4 foi mantido, com as curvas ZFC e FC mostrando irreversibilidade e transições bem definidas abaixo de TC. No entanto, os valores de TC, Tmáx e MFC (extrapolação da curva FC para T = 0) obtidos por MxT, assim como ΘCW obtidos por 1/χ versus T, e HC e MS (magnetização de saturação para H= 50 kOe) obtidos por MxH sofreram mudanças significativas, as quais foram associadas ao Bi que alterou o ambiente magnético dos materiais. De acordo com os resultados estruturais e magnéticos, um balanço de cargas foi proposto para BixCo2-xMnO4: (Co2+)[Co2+x(Bi3+, CoIII)1-xMn3+1-xMn4+x]O4, sendo os cátions Co2+ nas posições ( ), responsáveis pelas interações AFM e todos os cátions posicionados em [ ] na relação acima, responsáveis pelo caráter FM destes materiais. Os valores de μef = ~ 8,2µB, para todas as amostras BixCo2-xMnO4 (0,0 ≤ x ≤ 0,3), não sofreram alterações. Os cátions CoIII, presentes nos sítios octaédricos, possuem uma configuração de baixo spin (S = 0), o que não implicou em qualquer mudança na soma total dos μef quando da substituição de Co por Bi, uma vez que ambos não são elementos co momentos magnéticos.

Structural and magnetic properties of Co2MnO4, an inverse spinel structure with spatial group Fd3m and cubic symmetry, were investigated by X-Ray Diffraction (DRX) and using a SQUID magnetometer. Co2MnO4 is a multiferroic compound presenting electrical and magnetic properties due to the presence of the Co and Mn elements, which are distributed on tetrahedral and octahedral sites of the AB2O4 structure. Valence fluctuations of Co and Mn (Co2+/Co3+ and Mn2+/Mn3+/Mn4+) can easily occur and depend on the synthesis procedures and thermal processes, which can change the oxidation states of the metallic cations. In this work, samples of BixCo2-xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 0.3) were synthesized, partially replacing Co by Bi, a non magnetic element. A soft chemical route, the modified polymeric precursors method (MPPM) was used. All samples were heat-treated in similar conditions, under a temperature of 1100 ºC (24h). DRX results, associated with Rietveld refinements, showed crystalline materials with similar crystallographic data. The cell parameter of the cubic structure increased with the Bi content. SEM images showed that Bi presence altered the grains sizes (~1 - 10 µm). A spurious phase, rich in Bi, was formed due to both the solubility limit of Bi and the ionic radii of Co (0,65Å) and Bi (1,17Å). In order to solve these questions, synthesis of a new solid solution, the CoxBi2-xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 1.7), by the MPPM route was attempted. In parallel, a novel elaboration method, the mechanochemical route (MS), was used to synthesize the BixCo2-xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 0.3) series. The magnetic results, MxT (Zero‑Field–Cooled / Field–Cooled) cycles, 1/χ-versus-T curves and MxH hysteresis loops, revealed important information about the magnetic nature and oxidation states of the Co and Mn cations. The ferrimagnetic behavior of Co2MnO4 was preserved, with the ZFC/FC curves exhibiting well-defined magnetic transitions and strong irreversibility below TC. Several magnetic parameters, such as TC, Tmax, MFC (extrapolation of the FC curve to T=0), the coercive field HC and MS (saturation magnetization to H= 50 kOe) changed significantly with the Bi content. According to the structural and magnetic results, a charge balance is proposed, (Co2+)[Co2+x(Bi3+,CoIII)1-xMn3+1-xMn4+x]O4, where Co2+ occupies the tetrahedral positions “( )” and is responsible of the antiferromagnetic interactions, all others cations occupying the octahedral sites “[ ]” and are responsible of ferromagnetism. The CoIII cations at the octahedral sites are on a low-spin non-magnetic configuration (S = 0) and they are partially substituted by Bi, also a non-magnetic ion, resulting on an effective moment μeff ~ 8,2 µB, with no change as a function of the Bi content.; Ce travail traite de l’étude des propriétés structurales et magnétiques de Co2MnO4, une spinelle à symétrie cubique inversée et de groupe spatial Fd3m. Co2MnO4 est un composé multiferroïque dont les propriétés électriques et magnétiques sont dues à la présence des éléments Co et Mn, à valence mixte, distribués sur les sites tétraédriques et octaédriques de la structure AB2O4. La présence des états d’oxydation du Co et du Mn, Co2+/Co3+ et Mn2+/Mn3+/Mn4+, est en étroite relation avec les conditions de synthèse et traitements thermiques. La substitution partielle des cations par un élément non-magnétique, le Bi, dans la série BixCo2-xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 0.3) permet également de modifier les propriétés physiques de la spinelle. Les composés ont été synthétisés par une variante de la méthode de précurseurs polymériques, MPPM, et calcinés à 1100 °C pendant 24 h. La diffraction des rayons-X (DRX), associée à l’affinement structural par la méthode Rietveld, ont montré pour ces matériaux cristallisés, une même structure cristallographique dont les paramètres de maille augmentent avec la quantité de Bi. Les observations par microscopie électronique à balayage (MEB) ont permis d’observer une variation de la forme et de la taille des grains, cette dernière variant entre 1 et 10 µm. L’insertion du bismuth atteint une limite de solubilité due à la différence notable entre les rayons ioniques du Co (0,65Å) et du Bi (1,17Å), conduisant alors à la formation d’une phase secondaire riche en Bi. Afin d’éviter la formation des phases secondaires, deux stratégies de synthèse ont été mises en place : l’une, substituer le Bi par du Co dans le système CoxBi2‑xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 1.7) et l’autre, utiliser une méthode originale de synthèse, la mécanoactivation MS, pour la série CoxBi2‑xMnO4 (0.0 ≤ x ≤ 1.7). Le comportement ferrimagnétique du composé initial non-substitué est maintenu après substitution partielle du Co par le Bi, avec une irréversibilité marquée entre les courbes ZFC et FC et une transition ferromagnétique très bien définie à TC. Plusieurs paramètres magnétiques tels que TC, Tmax, MFC (extrapolation de la courbe FC à T=0), température de Curie-Weiss ΘCW et moment effectif eff, sont modifiés d’une façon significative en fonction du contenu en Bi et confirment le phénomène de saturation dû à la non-solubilité du bismuth dans la structure cristalline cubique. A partir des données structurales et magnétiques, une équation d’équilibre de charges du type (Co2+)[Co2+x(Bi3+,CoIII)1-xMn3+1-xMn4+x]O4 est proposée, où l’ion Co2+, responsable des interactions antiferromagnétiques, se situe en position tétraédrique « (..) » et tous les autres cations, responsables des interactions ferromagnétiques, en positions octaédriques « [..] ». Les cations CoIII, de configuration bas-spin (S = 0) et non-magnétique, sont substitués par le Bi, également non-magnétique, ce qui résulte en un moment effectif μeff de 8.2µB, presque invariant avec la substitution du Co par le Bi.; As propriedades estruturais e magnéticas do composto Co2MnO4, uma estrutura espinélio inversa de grupo espacial Fd3m e simetria cúbica, foram investigadas por difração de raios X e usando um magnetômetro SQUID. Co2MnO4 é um composto multiferróico, exibindo propriedades elétricas e magnéticas devido à presença dos elementos Co e Mn, distribuídos nos sítios tetraédricos e octaédricos da estrutura AB2O4. A flutuação das valências Co2+/Co3+ e Mn2+/Mn3+/Mn4+ podem ocorrer facilmente e estão sujeitas aos processos de síntese e efeitos térmicos, podendo ser associados a estes variações nos estados de oxidação de Co e Mn devido à substituições parciais destes elementos. Neste trabalho foram sintetizadas amostras BixCo2-xMnO4 (0,0 ≤ x ≤ 0,3), sendo o Bi um elemento não magnético. Para tal, uma rota de síntese química, o método MPPM, foi utilizada. Todas as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em condições idênticas, na temperatura de estabilização da fase BixCo2-xMnO4 igual a 1100ºC (24h). Os resultados de DRX e refinamentos de Rietveld mostraram que o método MPPM produziu amostras cristalinas com informações cristalográficas idênticas, exceto no caso do parâmetro de rede que aumentou em dependência ao percentual de Bi. As imagens morfológicas destes materiais mostraram que o Bi alterou a forma e o tamanho dos grãos variando entre (~0,5 – 1,7 µm). Devido ao limite de solubilidade do Bi dentro da rede espinélio e à diferença entre os raios iônicos do Co (0,65Å) e Bi (1,17Å), a formação de uma fase espúria rica em Bi ocorreu. No sentido de solucionar questões como esta, a síntese do sistema CoxBi2-xMnO4 (0,0 ≤ x ≤ 1,7) pela rota MPPM e de BixCo2-xMnO4 (0,0 ≤ x ≤ 0,3) por método de mecanosíntese foram realizadas. Os resultados magnéticos, curvas MxT (Zero Field – Cooled ZFC e Field – Cooled FC); 1/χ versus T e MxH, revelaram informações importantes sobre a disposição dos cátions presentes. O comportamento ferrimagnético de Co2MnO4 foi mantido, com as curvas ZFC e FC mostrando irreversibilidade e transições bem definidas abaixo de TC. No entanto, os valores de TC, Tmáx e MFC (extrapolação da curva FC para T = 0) obtidos por MxT, assim como ΘCW obtidos por 1/χ versus T, e HC e MS (magnetização de saturação para H= 50 kOe) obtidos por MxH sofreram mudanças significativas, as quais foram associadas ao Bi que alterou o ambiente magnético dos materiais. De acordo com os resultados estruturais e magnéticos, um balanço de cargas foi proposto para BixCo2-xMnO4: (Co2+)[Co2+x(Bi3+, CoIII)1-xMn3+1-xMn4+x]O4, sendo os cátions Co2+ nas posições ( ), responsáveis pelas interações AFM e todos os cátions posicionados em [ ] na relação acima, responsáveis pelo caráter FM destes materiais. Os valores de μef = ~ 8,2µB, para todas as amostras BixCo2-xMnO4 (0,0 ≤ x ≤ 0,3), não sofreram alterações. Os cátions CoIII, presentes nos sítios octaédricos, possuem uma configuração de baixo spin (S = 0), o que não implicou em qualquer mudança na soma total dos μef quando da substituição de Co por Bi, uma vez que ambos não são elementos co momentos magnéticos.

Agradecimentos: The authors would like to thank Director and Dr. R. J. Choudary, IUC-CSR Indore (M. P) India for some experimental facilities and fruitful discussion and also thank Dr. M. Ikram (NIT Srinagar) for his encouragement and moral support Abstract: The present study reports the magnetizations and magneto-transport properties of PrFe1-xNixO3 thin films grown by pulsed laser ablation technique on LaAlO3 substrates. From DC M/H plots of these films, weak ferromagnetism or ferrimagnetism behaviors are observed. With Ni substitution, reduction in saturation magnetization is also seen. With Ni doping, variations in saturation field (H-s), coercive field (H-c), Weiss temperature (q), and effective magnetic moment (p(eff)) are seen. A small change of magnetoresitance with application of higher field is observed. Various essential parameters like density of state (N-f) at Fermi level, Mott's characteristic temperature (T-0), and activation energy (E-a) in the presence of and in the absence of magnetic field are calculated. The present observed magnetic properties are related to the change of Fe-O bond length (causing an overlap between the oxygen p orbital and iron d orbital) and the deviation of the Fe-O-Fe angle from 180 degrees. Reduction of magnetic domain after Ni doping is also explored to explain the present observed magnetic behavior of the system. The influence of doping on various transport properties in these thin films indicates a distortion in the lattice structure and single particle band width, owing to stress-induced reduction in unit cell volume Fechado

Financiadora de Estudos e Projetos The production of multifunctional magnetoelectric materials today is potentiated in the manufacture of particulate (0-3 connectivity) or multilayer (2-2 connectivity) composites comprising a phase with magnetic properties and another with piezoelectric properties. The magnetoelectric response of this type of material depends on factors such as the properties of each of the phases in the composite, the microstructure and the homogeneity of the mixture of phases. The topic of this dissertation is a study of powder synthesis by the Pechini method and of the microwave sintering of ceramic bodies made of magnetic materials such as nickel ferrite and ferroelectric materials such as lead zirconate titanate, as well as an evaluation of their ferromagnetic and ferroelectric properties. This study includes an evaluation of the influence of microwave sintering on the microstructural, ferroelectric and magnetoelectric properties of particulate composites of the PZT/Fe-Ni (80/20) system. To this end, the powders were synthesized by the Pechini method in solutions at different levels of pH in order to evaluate the effect of this parameter on their particle size. The structural and microestructural characterization indicated that crystalline powders of both PZT and Fe-Ni phases were obtained, with nanometric particle sizes which decreased as the pH of synthesis increased. Dense Fe-Ni, PZT and PZT/Fe-Ni ceramic bodies were obtained by microwave and conventional sintering and analyzed by XRD, SEM and EDS. Fe-Ni and PZT samples showing high phase density and integrity were characterized by magnetic and electric hysteresis cycles, which elicited the typical responses of ferroelectric and ferromagnetic materials. The magnetoelectric coupling coefficient of samples of PZT/Fe-Ni composites with densities of >90 % and adequate phase integrity showed a value of 0.7 mV/cmOe for the microwave sintered sample and of 2.2 mV/cmOe for the conventionally sintered sample. A produção de materiais multifuncionais magnetoelétricos está focada na fabricação de compósitos particulados (conectividade 0-3) ou multicamadas (conectividade 2-2), constituídos por uma fase com propriedades magnéticas e outra com propriedades piezoelétricas. A resposta magnetoelétrica nesse tipo de material depende de fatores como: as propriedades de cada uma das fases presentes no compósito, da microestrutura e da homogeneidade na mistura das fases. Assim, esta dissertação teve como objetivo o estudo da síntese de pós através do método Pechini e da sinterização de corpos cerâmicos em forno de micro-ondas de materiais magnéticos, como a ferrita de níquel (Fe-Ni), e de materiais ferroelétricos, como o titanato zirconato de chumbo (PZT), e avaliação das propriedades ferromagnéticas e ferroelétricas. Além disso, também buscou avaliar a influência sinterização por micro-ondas nas propriedades microestruturais, ferroelétricas e magnetoelétricas de compósitos particulados do sistema PZT/Fe-Ni (80/20) preparados pela mistura mecânica por ultraturrax. A síntese dos pós, pelo método Pechini, foi realizada com soluções em diferentes pHs a fim de se avaliar o efeito desse parâmetro no tamanho médio das partículas. Os resultados das caracterizações estruturais e microestruturais evidenciaram a obtenção de nanopós cristalinos com redução de tamanho médio de partículas com o aumento do pH de síntese. Os corpos cerâmicos densificados de Fe-Ni, de PZT e de PZT/Fe-Ni foram obtidos por sinterização em forno de micro-ondas, obtendo-se amostras com densidades acima de 90 % e próximas das obtidas sinterizando convencionalmente. As amostras sinterizadas por micro-ondas e convencionalmente de Fe-Ni e PZT com boa densidade e integridade foram caracterizadas pelos ciclos de histerese magnética e elétrica, onde se obtiveram respostas típicas dos materiais ferrimagnéticos e ferroelétricos. Nas amostras de compósitos de PZT/Fe-Ni, para o caso de valores de densidade maiores que 90 % e adequada integridade das fases, foi determinado o coeficiente de acoplamento magnetoelétrico, obtendo-se um valor de 0,7 mV/cmOe para a amostra sinterizada por micro-ondas e de 2,2 mV/cmOe para a sinterizada em forno convencional.

The ferrites are a wide class of ferrimagnetic materials with great technological importance and are studied extensively for many decades. Their remarkable magnetic characteristics make it an element often used in induction transformers by his high magnetic permeability, high values of saturation magnetization and low coercivity, resulting in smaller losses in their hysteresis loops. In this work were characterized pure nickel ferrite (NiFe2O4), a soft magnetic material where the magnetic properties depend on the nature of the ions, their charges and their distribution among the tetrahedral and octahedral sites. Heat treatment and sintering time were emphasized. In order to improve one of the most important parameters for such an application, the saturation magnetization, new samples were doped with zinc at various concentrations (Ni1-xZnxFe2O4). Two new series were prepared starting from the higher value of the previous series (Ni0,6Zn0,4Fe2O4) with two new doping, indium and gadolinium. Finally, the values of saturation magnetization and initial permeability could be compared with samples of commercial cores, showing the potential of the compound to be used as the core of magnetic induction. As ferritas formam uma ampla classe de materiais ferrimagnéticos com grande importância tecnológica e têm sido estudadas exaustivamente ao longo de décadas. Suas notáveis características magnéticas as tornam um elemento frequentemente utilizado em transformadores de indução por sua alta permeabilidade magnética, altos valores de magnetização de saturação e baixa coercividade, resultando em perdas menores observadas em seus ciclos de histerese. Neste trabalho foram caracterizadas ferritas de níquel pura (NiFe2O4), um material magnético mole onde as propriedades magnéticas dependem da natureza dos íons, suas cargas e sua distribuição entre os sítios tetraédricos e octaédricos. Nessa fase o tratamento térmico e o tempo de sinterização tiveram ênfase. A fim de melhorar um dos parâmetros mais importantes para tal aplicação, a magnetização de saturação, foram feitas novas amostras dopadas com zinco em várias concentrações (Ni1-xZnxFe2O4). Duas novas séries foram preparadas partindo-se do maior valor da série anterior (Ni0,6Zn0,4Fe2O4) com dois novos dopantes, o índio e o gadolínio. Finalmente, os valores de magnetização de saturação e permeabilidade inicial puderam ser comparados com amostras de núcleos comerciais, evidenciando a potencialidade do composto em ser utilizado como núcleo de indução magnética.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T21:02:01Z No. of bitstreams: 1 Vinicius da Silva Ramos de Sousa texto completo.pdf: 2710032 bytes, checksum: 9613d903e184e8102a99c66911d50e46 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T21:02:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vinicius da Silva Ramos de Sousa texto completo.pdf: 2710032 bytes, checksum: 9613d903e184e8102a99c66911d50e46 (MD5) Previous issue date: 2010-06-30 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The magnetic refrigeration is based on the magnetocaloric effect. The magnetocaloric potential is characterized by the two thermodynamics quantities: the isothermal entropy change (ΔSiso) and the adiabatic temperature change (ΔTad), which are calculated upon a change in the intensity of the applied magnetic field. In anisotropic magnetic systems it is observed a change in the magnetocaloric effect, since this potential becomes strongly dependent on the direction in which the external magnetic field is applied. The anisotropy in such magnetic systems can lead to an inverse magnetocaloric effect, as well as to the definition of an anisotropic magnetocaloric effect, that by definition is calculated upon a magnetic field which intensity is kept fixed and which orientation is changed from a hard direction of magnetization to the easy direction of magnetization. This anisotropic magnetocaloric effect was performed for the RAl2 intermetallic compounds considering a microscopic model Hamiltonian that includes the Zeeman interaction, the exchange interaction (taken in the mean field approximation) and the crystalline electrical field, that is responsible for the anisotropy in the RAl2 compounds. The anisotropic magnetocaloric was fully investigated for the serie RAl2 and compared with the usual magnetocaloric effect and several curves of (ΔSiso) and (ΔTad) were obtained. O efeito magnetocalórico, base da refrigeração magnética, é caracterizado por duas quantidades: a variação isotérmica da entropia (ΔST) e a variação adiabática da temperatura (ΔTS); que são obtidas sob variações na intensidade de um campo magnético aplicado. Em sistemas que apresentam anisotropia magnética, pode‐se definir o efeito magnetocalórico anisotrópico, o qual, por definição, é calculado sob variações na direção de aplicação de um campo magnético cuja intensidade mantém‐se fixa, e é caracterizado por duas quantidades: a variação anisotrópico‐isotérmica da entropia (ΔSan) e a variação anisotrópico‐adiabática da temperatura (ΔTan). O efeito magnetocalórico e o efeito magnetocalórico anisotrópico foram estudados nos compostos intermetálicos formados por terras e outros materiais não magnéticos: RNi2, RNi5, RZn e Gd1‐nPrnAl2. Os cálculos foram feitos partindo de hamiltonianos modelo que incluem as interações de troca, Zeeman, de campo cristalino e quadrupolar.

Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco Nesta dissertação investigamos o estado fundamental e as excitações de um, dois e três mágnons do modelo de Heisenberg anisotrópico definido nas cadeias AB2 e ABC com acoplamentos ferromagnético e antiferromagnético, e na presença de campo magnético. Os resultados foram obtidos através do método analítico do ansatz de Bethe e de computação numérica: algoritmo de Lanczos para diagonalização exata e grupo de renormalização da matriz densidade (para o qual adotaremos a sigla inglesa DMRG). Em particular, medidas de correlação dos mágnons permitiram classificar a natureza das excitações de dois mágnons em estendidas ou localizadas. Realizamos também um amplo estudo do diagrama de fases (campo magnético versus anisotropia) do referido modelo. As características das fases foram evidenciadas através de medidas de magnetização em função do campo magnético, onde identificamos a existência das seguintes fases: crítica, paramagnética quântica, Lieb-ferrimagnética, Ising-antiferromagnética e -ferromagnética (com polarização total de spin). As referidas fases estão separadas por linhas de pontos críticos de condensação de mágnons, e por pontos multicríticos de Heisenberg e de Kosterlitz-Thouless

Orientador: Pascoal José Giglio Pagliuso Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Há muitas décadas os óxidos de metais de transição são tema de grande interesse científico devido à grande variedade de propriedades físicas interessantes que apresentam, com suas possíveis aplicações tecnológicas. Mais recentemente, por exemplo, os óxidos de metais de transição com propriedades multiferróicas ganharam destaque na comunidade científica como potenciais dispositivos magneto-eletrônicos. Muitos óxidos de metais de transição se formam na estrutura cristalina chamada perovskita simples, com simetria cúbica ou distorcida. Muitos outros óxidos podem se cristalizar numa variante da perovskita simples, a chamada perovskita dupla ordenada (PDO), que possui fórmula geral A2B¿B¿¿O6, onde o íon A ocupa os vértices do cubo enquanto os cátions B¿ e B¿¿ se alternam nos centros dos octaedros de oxigênio. Dois compostos com estrutura PDO bastante estudados são o Sr2FeReO6 e Sr2FeMoO6 devido ao fato de apresentarem, entre outras propriedades interessantes, comportamento meio-metálico (halfmetal), magnetrorresistência por tunelamento à temperatura ambiente, ferrimagnetismo com TC acima de 400K em ambos os compostos. As propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas dessas PDOs estão altamente conectadas e são fortemente dependentes do grau de hibridização dos orbitais d dos cátions B¿¿. Assim, se fazem importantes os estudos de novos compostos PDO a fim de se investigar as idéias correntes propostas em literatura e, nesse contexto, reportamos aqui os resultados da síntese e caracterização das séries inéditas Ca2-xLaxFeIrO6 e Sr2-xLaxFeIrO6, onde o Ir, assim como o Re e Mo, é metal de transição, no caso com caráter 5d, e pode assumir diferentes estados de valência. As medidas de magnetização indicaram que estes sistemas tendem a evoluir de antiferromagnéticos nas extremidades das séries, x = 0 e x = 2, para ferrimagnéticos em regiões intermediárias da série. Medidas realizadas no composto de maior magnetização da série de Sr, o Sr1.2La0.8FeIrO6, indicaram que este composto se ordena ferrimagneticamente em torno de 700 K, sendo esta a mais elevada TC já reportada para perovskitas duplas. Medidas de resistividade em função da temperatura indicaram que os compostos apresentam comportamento isolante e praticamente nenhum efeito magneto-resistivo. No composto antiferromagnético Sr2FeIrO6 foi estudada a resistividade sob efeito de pressão e, embora não tenha ocorrido nenhuma transição metal-isolante, ocorre uma diminuição sistemática da resistência do material e da inclinação da curva à medida que a pressão aumenta, indicando um comportamento do tipo isolante de Mott nesse composto. Neste trabalho são apresentados também resultados dos estudos realizados na perovskita TbMnO3. Realizamos neste óxido medidas de susceptibilidade magnética, calor específico, Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) e absorção de microondas para várias temperaturas. A susceptibilidade magnética e o calor específico confirmaram para a amostra estudada as temperaturas de transição de fase magnética (TN = 41 K) e ferroelétrica (Tlock) já reportadas em literatura. Os espectros de EPR mostraram para todo o intervalo de temperatura uma única linha consistente com uma forma de linha Lorentziana e um valor de g independente da temperatura g = 1.96(3) consistente com Mn3+ em um meio isolante. A largura de linha sofreu um alargamento com a temperatura seguindo uma lei do tipo C/T. Esse alargamento impediu a observação dos espectros de ressonância em torno das regiões de temperaturas das transições de fase magnética e ferroelétrica. Devido à forte dependência da constante dielétrica com a freqüência, as medidas realizadas com a cavidade de campo elétrico não permitiram a observação de qualquer anomalia em torno das temperaturas de transições Abstract: For many decades the transition metal oxides are subject of great scientific interest because of the wide variety of interesting physical properties and their potential technological applications. More recently, for example, oxides of transition metals with multiferroic properties have been considered as potential magneto-electronic devices. Many transition metal oxides form in the perovskite crystalline structure, with cubic or distorted symmetry. Many other oxides can crystallize in a variant of the simple perovskite, called the ordered double perovskite (ODP), which has the general formula A2B'B''O6, where the A ion occupies the vertices of the cube while the cations B 'and B'' alternate in the centers of the oxygen octahedra. Sr2FeReO6 and Sr2FeMoO6 are two compounds with the ODP structure which were extensively studied due to their interesting properties such as half-metal behavior, tunneling magnetoresistance at room temperature and ferrimagnetic order (TC above 400 K). The structural, electronic and magnetic properties of these ODPs are highly correlated and are strongly dependent on the strong d orbitals hybridization of the of the B'' cations. Therefore, studies of new ODP compounds are important in order to investigate the current ideas proposed in the literature and improve the understanding of their physical properties. We report here our results of synthesis and characterization of the unpublished series Ca2-xLaxFeIrO6 and Sr2-xLaxFeIrO6, where the Ir such as Re and Mo are transition metal, with d character that can assume different valence states. The magnetic measurements indicated that those systems tend to evolve from antiferromagnetics at the ends of the series, x = 0 and x = 2, to ferrimagnetic for intermediate regions of the series. Measurements performed in the compound of higher magnetization in the Sr serie, Sr1.2La0.8FeIrO6 indicated that this compound orders ferrimagnetic around 700 K, which is the highest TC ever reported for double perovskites. Resistivity measurements as a function of temperature indicated that these compounds also exhibit insulating behavior and virtually no magneto-resistive effect. In the antiferromagnetic compound Sr2FeIrO6, the effect of pressure on the resistivity was investigated, and although no metal-insulator transition was seen, there is a systematic decrease of the resistance and the slope of the curve as the pressure increases, indicating a Mott insulator-like behavior in this compound. This work also presents results on the TbMnO3 perovskite. We have performed magnetic susceptibility, specific heat, Electron Paramagnetic Resonance (EPR) and microwave absorption measurements at various temperatures. Magnetic susceptibility and specific heat data confirmed the ocurrence of a magnetic (TN = 41 K) and ferroelectric (Tlock) phase transition. The EPR spectra showed, for the entire temperature range measured, a single Lorentzian line shape and T independent g-value = 1.96 (3), consistent with the resonance of Mn3+ in an insulating environment. The width line broadens with the decreasing temperature following a C/T law. This broadening prevented the observation of the resonance spectra near the magnetic and ferroelectric phase transitions. Because of the strong frequency dependence of the dielectric constant, the measurements performed with the electric field cavity also did not allow observation of any anomaly around the ferroelectric transition Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Nesta dissertação apresentamos um estudo numérico sobre o modelo de Heisenberg em trímeros acoplados, motivados pelos compostos químicos de fórmula química A3Cu3(PO4)4 (onde A = Ca, Sr, ou Pb), polímeros que apresentam três íons magnéticos por célula unitária. O foco principal está nas propriedades do estado fundamental, nas excitações de baixa energia e nas propriedades termodinâmicas desse modelo. Para o estudo do estado fundamental e das primeiras excitações utilizamos dois métodos numéricos: o algoritmo de Lanczos de diagonalização exata (DE) e o grupo de renormalização da matriz densidade (sigla em inglês: DMRG). Por outro lado, as propriedades termodinâmicas foram investigadas através do método de Lanczos para temperatura finita (sigla em inglês: FTLM). O hamiltoniano do modelo apresenta dois acoplamentos: o intertrímeros J2 e o intratrímero J1. Estudamos as propriedades físicas do modelo em função de J (J = J2 J1 ), do campo magnético H e da temperatura T. `A campo nulo, o estado fundamental exibe três fases ao variarmos J: uma fase ferrimagnética (FERRI), presente para 0 < J ≤ 1 ; uma fase intermediária com ordem espiral de curto alcance, presente para −0.31 < J < 0; e identificamos uma fase antiferromagnética crítica, caracterizada através do decaimento com lei de potência da função de correlação, para −1 ≤ J < −0.30. Na fase FERRI (0 < J ≤ 1), as primeiras excitações são dois modos de onda de spin ferromagnéticos, um com gap e outro sem gap (um modo de Goldstone), e um modo antiferromagnético responsável pelo aparecimento de um platô na curva de magnetização dependente do campo magnético. Na presença de campo magnético, três fases são encontradas: a fase FERRI, que persiste até um campo crítico finito, uma fase ferromagnética não-saturada e, finalmente, a fase ferromagnética saturada. Neste contexto, a magnetização dependente da temperatura exibe um mínimo característico que foi dito ser uma propriedade universal de sistemas quase-unidimensionais com gap de spin. Por outro lado, a dependência de χ(T)T com T, onde χ é a suscetibilidade magnética, exibe um mínimo característico de ferrimagnetos quase-unidimensionais. Comparando os resulta dos numéricos a dados experimentais encontrados na literatura, foi possível estimar os parâmetros do hamiltoniano de trímeros acoplados que fornecem uma previsão que melhor se ajusta às medidas experimentais. Além disso, o calor específico em função da temperatura exibe pico duplo, o que está diretamente associado ao gap entre as bandas de energia de um mágnon. Na fase espiral (−0.31 < J < 0), o primeiro modo de onda de spin não apresenta gap e exibe características antiferromagnéticas. A função de correlação apresenta decaimento com lei de potência e uma componente espiral. Esta componente é responsável pelo surgimento de um pico no fator de estrutura magnético em um vetor de onda não comensurável com a rede. Na fase antiferromagnética crítica (−1 ≤ J < −0.30), o primeiro modo de onda de spin não apresenta gap, enquanto que a função de correlação exibe características antiferromagnéticas e decaimento com lei de potência. Esta fase também foi estudada através do fator de estrutura magnético. Na fase espiral e antiferromagnética, quando variamos o campo magnético encontramos quatro fases, a saber: uma fase crítica em que a magnetização (M) varia continuamente com o campo, uma fase FERRI induzida pelo campo, com platô em M = 1/6, uma fase ferromagnética não-saturada e finalmente a fase ferromagnética saturada

Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco Nesta dissertação estudamos o modelo de Hubbard estendido na cadeia AB2. O hamiltoniano do modelo contém um termo cinético, parametrizado por t, e dois termos de repulsão coulombiana,U (intra-sítio) eV (inter-sítio). Considerando uma simetria de troca local peculiar desta cadeia, bem como simetrias globais do hamiltoniano de Hubbard, utilizamos o método numérico do grupo de renormalização da matriz densidade com condições de contorno abertas e número de estados máximo, M =200, focalizando nossos esforços na determinação do estado fundamental do sistema. Obtivemos o diagrama de fases produzido pela competição entre U e V em condições de semi-preenchimento de banda, um elétron por sítio. Confrontamos nossos resultados, obtidos para um sistema de vinte e quatro células, com aqueles obtidos pelo método de diagonalização exata para um sistema com seis células. Foram identificadas três regiões relevantes: para V . U/4 encontramos uma fase ferrimagnética, que é uma continuação da fase encontrada em V = 0, a qual se enquadra no conhecido teorema de Lieb; para V & U/4, foram caracterizadas regiões de separação de fases com a coexistência de uma região isolante (paramagnética) e metálica (ferromagnética), e uma fase reminiscente daquela encontrada para U = 0. A caracterização das regiões foi realizada através da medida dos perfis de carga e de spin, bem como pelo estudo da energia em função dos parâmetros do modelo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Esta tese consiste no estudo de cadeias quase-unidimensionais ferrimagnéticas relacionadas a compostos inorgânicos tais como os fosfatos A3Cu3(PO4)4 (onde A=Ca, Sr e Pb), bem como ao composto orgânico PNNBNO. A modelagem teórica é realizada através dos hamiltonianos de Hubbard, t-J e Heisenberg nas cadeias AB2 e ABC, os quais são investigados em vários regimes de acoplamento e preenchimento da banda. Além disso, também consideraremos o diagrama de fases da cadeia AB2 de Heisenberg frustrada, relacionada ao composto Cu3(CO3)2(OH)2. Calculamos os estados de baixa energia através de diagonalização exata (algoritmo de Lanczos) e do grupo de renormalização da matriz de densidade. Inicialmente consideramos as cadeias AB2 e ABC de Hubbard em banda semi-cheia em função da repulsão coulombiana U. Revelamos numericamente a estrutura ferrimagnética do estado fundamental no limite de Heisenberg e para U pequeno. Em conexão com a ordem magnética, ambas as cadeias exibem três modos de onda de spin, os quais foram estudados em detalhe no limite Heisenberg. Um desses modos é antiferromagnético e necessita de uma energia finita para ser excitado. Esta excitação massiva é responsável por um platô na curva de magnetização em função do campo magnético para ambas as cadeias. Os outros modos são ferromagnéticos: um deles é o modo de Goldstone, induzido pela quebra espontânea da invariância de rotação do modelo; enquanto que o outro modo é massivo, com banda razoavelmente estreita no caso da cadeia ABC e banda sem dispersão (modo localizado) no caso da cadeia AB2. Em seguida, apresentamos um amplo estudo do modelo de Hubbard na cadeia AB2 dopada, nos regimes de fraco e forte acoplamento (modelo t-J), incluindo o limite U-infinito. Devido à topologia especial de sua célula unitária, a cadeia exibe uma grande variedade de fases quando o estado ferrimagnético (n=1) é dopado com buracos (? =1-n). Nos regimes de fraco e forte acoplamento (com U finito) para ? <1/3, observamos um cruzamento (crossover), que antecipa o comportamento líquido de Luttinger encontrado para ?>2/3. Finalmente, tratamos o efeito de frustração magnética pela inclusão de uma interação competitiva J2 no modelo de Heisenberg na cadeia AB2. Em particular, observamos que a ordem ferrimagnética é estável para J20.44 a fase canted é suprimida em favor de uma fase espiral em ambas as sub-redes

[EN] Magnetic properties of new materials, based on the general formula CoxNiyMnzO4 (x+y+z= 3), have been investigated as a function of magnetic field and temperature. The behavior observed in the paramagnetic regime (220 K ≤ T ≤ 400 K) shows a direct correlation with the nominal cation concentration. The paramagnetic-ferrimagnetic transition which takes place at T = Tc depends on the overall composition, going from Tc = 120 K (for Co0.2NiMn1.8O4) up to Tc = 210 K (for Co1.2Ni0.3Mn1.5O4). A second transition is observed at lower temperatures, corresponding to a second ordered magnetic sublattice. This second transition takes place at about 60 K (for Co0.6NiMn1.4O4), increasing with the cobalt content up to about 160 K. Under an external magnetic field, both transitions merge into a single one, with a characteristic temperature Tmax, which rapidly decreases with increasing field. Magnetization loops M(H) obtained at 5 K show a typical behavior of soft magnetic materials, with low coercive fields. Low conductivity values were observed at room‑temperature, increasing by a factor of 200-1000 at high temperatures (400 C), which make these compounds to be very interesting materials for potential applications as NTCR thermistors., [ES] Se han investigado las propiedades magnéticas de materiales de fórmula CoxNiyMnzO4 (x+y+z+ = 3), en función del campo magnético aplicado y de la temperatura. El comportamiento observado en el régimen paramagnético (220 K ≤ T ≤ 400 K) está en relación directa con la concentración catiónica nominal. Se observa una transición paramagnética-ferrimagnética a T = Tc, cuyo valor depende de la composición global del compuesto, variando entre Tc = 120 K (Co0.2NiMn1.8O4) y Tc = 210 K (Co1.2Ni0.3Mn1.5O4). Se ha observado una segunda transición a una temperatura inferior, relacionada con una segunda subred magnéticamente ordenada. Esta segunda transición ocurre a T = 60 K (Co0.6NiMn1.4O4), aumentando progresivamente con la concentración del cobalto hasta alcanzar aproximadamente 160 K. En presencia de un campo magnético externo, ambas transiciones se confunden en una sola, cuya temperatura característica Tmax decrece rápidamente en función de campos magnéticos crecientes. Se realizaron ciclos de magnetización M(H) a T = 5 K, obteniéndose ciclos típicos de materiales magnéticos blandos, con campos coercitivos pequeños. Con el objeto de estudiar posibles aplicaciones de estos materiales como termistores NTCR, se realizaron igualmente medidas eléctricas por sobre la temperatura ambiente : los valores de conductividad aumentan de un factor 200-1000 entre la temperatura ambiente y 400 C., This work has been supported by the Project CAM 07N/0096/2002, of the Autonomous Community of Madrid.

Nanopartículas de cromita y ferrita de cobalto fueron sintetizadas exitosamente mediante el método de auto-combustión. Las propiedades estructurales y magnéticas fueron especialmente estudiadas. Los polvos obtenidos fueron caracterizados mediante Difracción de Rayos-X (DRX), Microscopia Electrónica de Transmisión (MET), medidas de área superficial específica y medidas magnéticas en función de la temperatura y del campo magnético aplicado. Ambos nanocompuestos cristalizaron en la estructura cúbica espinela. El tamaño de las partículas es de, aproximadamente, 30 nm para el CoCr2O4 y 5 nm para el CoFe2O4. Se logró determinar que la cromita y la ferrita de cobalto tienen un área superficial específica de 18,3 m2/g y 38,5 m2/g, respectivamente. La característica principal de las curvas de magnetización en función de la temperatura para el CoCr2O4 es la presencia de una transición magnética aproximadamente a 98 K, además de una anomalía, alrededor de 30 K. El ordenamiento magnético existente por debajo de 98 K se considera que está formado por dos contribuciones: una componente ferrimagnética colineal y una componente en espiral. La ferrita de cobalto presenta una fase ordenada ferrimagnética en todo el rango de temperaturas por debajo de la temperatura ambiente., {"references":["GUPTA A., GUPTA M. Biomaterials 26(18): 3995-4021. 2005.","HUANG X., CHEN Z. Scripta Mater 54(2): 169-173. 2006.","MONTEMAYOR S., GARCÍA-CERDA L., TORRES-LUBIÁN J. Mater Lett 59(8-9): 1056-1060. 2005.","MATHEW D., JUANG R. Chem Eng J 129 (1-3): 51- 65. 2007.","MANOVA E., TSONCHEVA T., ESTOURNÈS CI., PANEVA D., TENCHEV K., MITOV I., PETROV L. Appl Catal A-Gen 300(2): 170- 180. 2006.","FERREIRA T., WAERENBORGH J., MENDONÇA M., NUNES M., COSTA F. Solid State Sci 5(2): 383-392. 2003.","JACOBS J., MALTHA A., REINTJES J., DRIMAL J., PONEC V., BRONGERSMA H. J Catal 147(1): 294-300. 1994.","ZIÓKOWSKI J., BARBAUX Y. J Mol Catal 67(2): 199-215. 1991.","MIRZAEI A., HABIBPOUR R., KASHI E. Appl Catal A-Gen 296(2): 222-231. 2005.","FINO D., RUSSO N., SARACCO G., SPECCHIA V. Catal Today 117(4): 559-563. 2006.","MATHEW T., RAO B., GOPINATH C. J Catal 222(1): 107-116. 2004.","SCHERRER P. Nachr Ges Wiss Gött 2: 98-100. 1918.","IQBAL M., SIDDIQUAH M. J Alloy Compd 453(1-2): 513-518. 2008.","MENYUK N., DWIGHT K., WOLD A. J Phys-Paris 25(5): 528-536. 1964.","TOMIYASU K., FUKUNAGA J., SUZUKI H. Phys Rev B 70(21): 214434. 1-214434. 12. 2004."]}

MFe2O4 (M = Ni and Zn) nanoparticles were prepared by the hydrothermal method. The obtained samples were characterized by X-ray and electron diffraction, Scanning and Transmission Electron Microscopy and Mössbauer spectroscopy. The transmission images show homogeneous shape and particle size ranging from 10 to 40 nm, depending on the nature of the M cation. Mössbauer spectroscopy yields to a ratio of occupancy between the A and B sites of 0.7 in the case of NiFe2O4 oxide. DC magnetization (2-300 K) measurements reveal a superparamagnetic behaviour for the ZnFe2O4 sample with a blocking temperature of 20 K. By contrast, in the case of the NiFe2O4 ferrite the blocking temperature appears to be above 300 K and at lower temperature, it shows a ferrimagnetic behaviour arising from the superexchange interactions that take place in this inverse spinel. Mössbauer spectroscopy results confirm the bulk magnetic measurements.Se han preparado mediante el método hidrotermal nanopartículas de ferritas MFe2O4 (M = Ni, Zn). Las muestras obtenidas fueron caracterizadas mediante difracción de rayos X y electrones, microscopía electrónica de transmisión y barrido y espectroscopia Mössbauer. Las imágenes de transmisión muestran partículas de forma y tamaño homogéneo de 10 a 40 nm según la naturaleza del catión M. La espectroscopia Mössbauer revela una relación de ocupación entre los sitios A y B por los átomos de hierro de 0.7 en el caso del óxido NiFe2O4. Las medidas de magnetización DC (2 – 300 K) muestran un comportamiento superparamagnético para la muestra ZnFe2O4 con una temperatura de bloqueo de 20 K. En el caso de las nanopartículas de NiFe2O4 la temperatura de bloqueo parece estar por encima de los 300 K mostrando por debajo de la misma, comportamiento ferrimagnético provocado por las interacciones de superintercambio que tienen lugar en esta espinela inversa. Los resultados de espectroscopia Mössbauer confirman los datos de las medidas magnéticas.