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Results of the transport properties of the YbNi1-xCuxAl (x = 0, 0.2, 0.5, 0.8 and 1.0) series of alloys are reported. The previous analysis of X-ray diffraction patterns indicates that all compounds crystallize in the hexagonal ZrNiAl structure with a linear behavior of the unit cell volume as a function of the Cu concentration (x). This is not found in the unit cell parameters, showing a discontinuity between x = 0.5 and 0.8. Such discontinuities affect the behavior of the electrical resistivity, in which the position of the minimum temperature changes from 95 K to 175 K, and a rise in the low temperature slope in the magnetic contribution (with -lnT dependence) from 21 mu omega cm to 212 mu omega cm is observed. In addition, the electronic coefficient of the specific heat increases almost twofold from 125 mJ/mol center dot K-2 (x = 0.5) to 246 mJ/mol center dot K-2 (x = 0.8). These changes are attributed to the variation of the distance between Yb and transition metals (Ni and Cu) along the series and the different electronic properties of the transition metals (Ni and Cu) FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Aberto

Orientador: Helion Vargas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Não informado Abstract: Not informed Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Carlos Rettori Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho apresentamos e discutimos os resultados obtidos por Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) em CePd3 e em filmes finos de Al, Au e Ce, com impurezas magnéticas de terras-raras. Estudamos os efeitos de pressões planares induzidas sobre filmes de Al:Er e Al:Dy e estimamos o limite superior do parâmetro de acoplamento órbita-rede trigonal destes íons em Al. Os resultados obtidos por RPE em filmes finos de Au:Yb nos permitiram concluir que esta técnica não é suficientemente precisa para a observação do efeito Kondo neste sistema e que sua temperatura Kondo é bastante baixa, TK ~ 10-5 K. O estudo em filmes finos de Ce:Er possibilitou a observação do efeito de flutuação de valência do Ce sobre a densidade de estados ao nível de Fermi e, consequentemente, na razão de Korringa do Er. Em vista destes resultados e dos resultados obtidos em CePd3: (Er,Gd), observamos que a redução na razão de Korringa de Er e Gd neste composto, com relação ao valor obtido no composto de referência YPd3, é devida a efeitos de campo cristalino e estrutura de banda Abstract: In this work we report the ESR in Rare-Earth magnetic impurities in CePd3 and Al, Au and Ce thin films. We studied the effects of planar stress induced in Al:Er and Al:Dy thin films and give the upper limit for the trigonal orbit-lattice coupling parameter for these R.E. ions in Al. Ous ESR data on Au:Yb thin films doesn't shown the expected Kondo effect and we are able to affirm that the ESR technique is not accurate enough to observe these effect and that the Kondo temperature is indeed very low (TK ~ 10-5K) . We report the ESR of Ce:Er thin films and our results shown the Intermediate Valence State effect on the density of states at the Fermi level through the Korringa rate of Er. This result with the ESR data of Er and Gd in CePd3 allow us to conclude that the reduction in the Korringa rate with respect to the reference compound YPd3 is basically due to the ctistalline field effects and band structure Doutorado Física Doutor em Ciências

Agradecimentos: The authors are grateful to UNICAMP and Multiuser Central Facilities from UFABC, for the experimental support. M.R. Felez acknowledge to CNPq (153708/2018-2) for scholarship. D.Z. Florio acknowledge to FAPESP (2015/24999-2) and CNPq (309600/2018-9). J.C. B. Monteiro would like to thank CAPES support (88882.315473/2019-01) Abstract: The effects of Fe substitution on Mn site of Mn2Sn compound was investigated by means of scanning electron microscopy with X-ray energy dispersive spectrometer, X-ray diffraction, magnetization and magnetocaloric measurements. The produced Mn2-yFeySn series (0.50

Agradecimentos: This work was financially supported by the Brazilian agencies FAPESP, Capes, CNPq and FAEPEX-Unicamp Abstract: We present magnetization, specific heat and magnetocaloric effect results for the compounds (Gd1-xErx)(3)Ru, with x = 0.05, 0.1, 0.2 and 1. As Er concentration increases we observe a significant reduction of the transition temperature from 52 K to 8.1 K and a change from first order ferromagnetic to second order antiferromagnetic behavior. Despite the magnetic arrangement changes, the magnetocaloric potential remains high and a composite formed with these compounds is proposed to achieve temperatures of 20 K starting from nitrogen boiling point. The magnetic entropy variation and adiabatic temperature change of the composite were directly measured presenting a plateau between 20 K and 77 K with values higher than 6 J/kg.K and 3 K respectively for a magnetic field variation of 5 T FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Agradecimentos: This work was supported by the Spanish MINECO under project MAT2014-55049-C2-R and FAPESP - Brazil. DPR also acknowledges the financial support from FAPESP - Brazil PhD programme (grant 1998/10011-8) Abstract: Results on x-ray diffraction, electrical resistivity, specific heat and magnetization on the Yb1-xYxCuAl series of compounds are reported. The analysis of the x-ray data shows the increase of the unit cell volume with the Y dilution. The electrical resistivity shows an evolution from Kondo lattice regime for x

Agradecimentos: The authors acknowledge financial support provided by the Brazilian agencies FAPESP, FAEPEX-Unicamp, CNPq and CAPES Abstract: We report a systematic study to unveil the major magnetic and calorimetric behavior differences between Gd3Co and Gd3Ru compounds. We focus on the investigation of the microscopic origin of the enhanced magnetocaloric properties presented by Gd3Ru through an analysis of the magnetization, structural and calorimetric properties of the Gd3Co1-xRux series. Chemical substitution and hydrostatic pressure were used as tools to determine the differences between the structural and electronic changes within the series. Our experimental data and DFT calculations suggest that while the structural changes causes almost no effect on the magnetic properties of the compounds, the hybridization between the gadolinium 5d and the transition metal 3d(4d) orbitals plays a fundamental role and regulate the magnetic interaction in the series FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

Agradecimentos: We are thankful to Roberto Caciuffo and Gerry Lander for discussions and comments on the manuscript. We thank Jose Carlos Botelho Monteiro for providing one of the UMn2Si2 samples. Work at Argonne is supported by the U.S. Department of Energy, Office of Science, Office of Basic Energy Sciences under Contract No. DE-AC-02-06CH11357. Work at LNLS is supported by the Brazilian ministry of science and technology. This research was supported by FAPESP grants 2013/22436-5, 2014/05480-3, 10/19979-9, and 2014/26620-8. R.D.d.R. thanks the funding for his Ph.D. fellowship from CAPES brazilian agency Abstract: The multifaceted character of 5f electrons in actinide materials, from localized to itinerant and in between, together with their complex interactions with 6d and other conduction electron states, has thwarted efforts for fully understanding this class of compounds. While theoretical efforts abound, direct experimental probes of relevant electronic states and their hybridization are limited. Here we exploit the presence of sizable quadrupolar and dipolar contributions in the uranium L-3-edge X-ray absorption cross section to provide unique information on the extent of spin-polarized hybridization between 5f and 6d electronic states by means of X-ray magnetic circular dichroism. As a result, we show how this 5f-6d hybridization regulates the magnetism of each sublattice in UCu2Si2 and UMn2Si2 compounds, demonstrating the potentiality of this methodology to investigate a plethora of magnetic actinide compounds FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

Agradecimentos: We would like to thank the financial support from the Brazilian agencies FAPESP, Capes, CNPq, and FAEPEX-Unicamp Abstract: We report on specific heat and magnetocaloric effect (MCE) measurements in single crystals of HoAl2, DyAl2, and TbAl2 measured by a heat flux technique using Peltier devices. Those compounds order ferromagnetically at 31 K, 61 K, and 106 K respectively, and present a spin reorientation transition (SRT) below T-C. We study the dependence of the SRT with magnetic field and temperature by means of specific heat measurements performed in single crystals oriented at the [100], [110], and [111] directions with the aid of calculations using a simple model. We obtained the conventional MCE for HoAl2 and TbAl2 and also the anisotropic version of the effect obtained indirectly from the specific heat for TbAl2 and DyAl2. We also present the results for a direct determination of the anisotropic MCE for DyAl2 by measuring the heat flux generated by a rotation of the single crystal under constant field FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Aberto

Nanoparticles of La0.67Ca0.33MnO3 were synthesized via the sol-gel method, thermally treated and characterized using X-ray diffraction, magnetization, electron spin resonance and magnetoacoustic experiments. The formation of the desired perovskite structure was verified and the average size of the nanoparticles was also determined. An increase of the particle size by rising the treatment temperature was observed. The Curie temperature and the isothermal entropy variation of the samples were obtained from the magnetization data. The isothermal entropy change, produced under the application of an external magnetic field, which expresses the magnetocaloric effect, became significantly larger for the samples treated at higher temperatures. These results are in good agreement with those obtained by magnetoacoustics, based on the direct and contactless measurement of the temperature change, validating the ability of the technique to study the magnetocaloric effect in reduced mass and nanoparticles samples FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS FILHO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - FAPERJ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

Agradecimentos: The Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Grant No. 2015/26799-0 supported this work. The authors also thank the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). This work is dedicated to Professor Isaías da Silva Abstract: Although thermal hysteresis might be a problem in the magnetocaloric refrigeration, the same is not necessarily true for thermomagnetic motor applications. This work presents a comparison of the magnetocaloric properties of materials with first order magnetic transition (having large or narrow thermal hysteresis) to those with second order magnetic transition, assessing the application of these materials in thermomagnetic motors through a thermodynamic approach. Results show that the larger the thermal hysteresis, the higher the specific work produced in a thermal cycle. This allows operation at higher temperature differences with high efficiency relative to Carnot efficiency, when compared with systems using narrow hysteresis and second order transition materials FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Aberto

Agradecimentos: The authors acknowledge the Brazilian agencies FAPESP, CNPq, and FAEPEX-Unicamp, as well as CONACYT, México, for financial support. This work was supported by research Grant Nos. SIP-IPN-20150390, 20160144, and CONACyT-2011-01-174247. The support of COFAA-IPN through the SIBE and BEIFI Programs is also greatly acknowledged Abstract: In this work a combined thermoacoustic and thermoreflectance set-up was designed for imaging biased microelectronic circuits. In particular, it was used with polycrystalline silicon resistive tracks grown on a monocrystalline Si substrate mounted on a test chip. Thermoreflectance images, obtained by scanning a probe laser beam on the sample surface, clearly show the regions periodically heated by Joule effect, which are associated to the electric current distribution in the circuit. The thermoacoustic signal, detected by a pyroelectric/piezoelectric sensor beneath the chip, also discloses the Joule contribution of the whole sample. However, additional information emerges when a non-modulated laser beam is focused on the sample surface in a raster scan mode allowing imaging of the sample. The distribution of this supplementary signal is related to the voltage distribution along the circuit FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Aberto

Agradecimentos: Work at Argonne is supported by the U.S. Department of Energy, Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, under Contract No. DE-AC-02-06CH11357. Work at LNLS is supported by the Brazilian Ministry of Science and Technology. RDR thanks the funding for his Ph.D. fellowship from CAPES Brazilian agency. NMSN thanks the funding from FAPESP Brazilian agency under Contracts No. [2013/22436-5] and [2014/05480-3] Abstract: We describe how first principle calculations can play a key role in the interpretation of X-ray absorption near-edge structure (XANES) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) spectra for a better understanding of emergent phenomena in condensed matter physics at high applied pressure. Eu compounds are used as case study to illustrate the advantages of this methodology, ranging from studies of electronic charge transfer probed by quadrupolar and dipolar contributions, to accurately determining electronic valence, and to inform about the influence of pressure on RKKY interactions and magnetism. This description should help advance studies where the pressure dependence of XANES and XMCD data must be tackled with the support of theoretical calculations for a proper understanding of the electronic properties of materials COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Agradecimentos: This work received financial support provided by Brazilian agencies FAPESP, FAEPEX-Unicamp, CNPq and CAPES Abstract: We report on the magnetic properties and magnetocaloric effect (MCE) for the Tb3M series, with M = Co, Rh and Ru, obtained using a heat flux technique. The specific heat of Tb3Co and Tb3Rh are very similar, with a first order type transition occurring around 6 K below the magnetic ordering temperature without any corresponding feature on the magnetization. The slightly enhanced electronic specific heat, the Debye temperature around 150 K and the presence of the magnetic specific heat well above the ordering temperature are also characteristic of many other compounds of the R3M family (R = Rare Earth). The specific heat for Tb3Ru, however, presents two peaks at 37 K and 74 K. The magnetization shows that below the first peak the system presents an antiferromagnetic behavior and is paramagnetic above 74 K. We obtained a magnetocaloric effect for M= Co and Rh, -Delta S=12 J/kg K, but for Tb3Ru it is less than 3 J/kg K (mu(0)Delta H = 5 T). We believe that the experimental results show that the MCE is directly related with the process of hybridization of the (R)5d-(M)d electrons that occurs in the R3M materials FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

Agradecimentos: The authors thank Professor Lisandro Cardoso and Hugo Freitas for the X-Ray diffractograms and also Gustavo Lombardi for the assistance in the sample preparation. We acknowledge the financial support provided by the Brazilian agencies FAPESP, FAEPEX-Unicamp, CNPq, and CAPES Abstract: The magnetization, the specific heat, and the magnetocaloric effect (MCE) for Gd3Ru are presented as function of temperature at different magnetic fields. The results show a maximum entropy change -Delta S = 30 J/kg K @ 5 T, which is the highest value for the R3M compounds. With a non-hysteretic transition of first order type at T-C = 54 K, it presents a temperature change Delta T-max = 5.7K around 59K with a refrigerating cooling power of 700 J/kg and these results are comparable to values found for giant MCE materials. This compound is stable and able to operate at temperatures between 90K and 40K with a minimum -Delta S = 5 J/kg K. These figures were obtained by sweeping the magnetic field without using sample preparation routines. This methodology is appropriate to evaluate the MCE for the cycling process of a cryogenic magnetic refrigerator FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

Agradecimentos: The authors are grateful to the Brazil/France CAPES/COFECUB program (grant no. 565/2007), CNPq (grant no. 484969/2013-7), Fundação Araucária (grant no. 23309/2012), FINEP (grant no. 0861/10), LNLS (XAS1/11839), and UCBLyon1-CNRS for financial support Abstract: The relationship between emission tunability and the local environment of europium ions in OH--free calcium aluminosilicate glasses was investigated, focusing on the development of devices for artificial lighting. Significant conversion of Eu3+ to Eu2+ was obtained by means of melting the glasses under a vacuum atmosphere and controlling the silica content, resulting in broad, intense, and tunable luminescence ranging from blue to red. Electron spin resonance and X-ray absorption near edge structure measurements enabled correlation of the luminescence behavior of the material with the Eu2+/Eu3+ concentration ratio and changes in the surrounding ions' crystal field. The coordinates of the CIE 1931 chromaticity diagram were calculated from the spectra, and the contour maps showed that the light emitted from Eu2+ presented broad bands and enhanced color tuning, ranging from reddish-orange to blue. The results showed that these Eu doped glasses can be used for tunable white lighting by combining matrix composition and the adjustment of the pumping wavelength COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FINANCIADORA DE ESTUDOS E PROJETOS - FINEP Fechado

We report on a simple setup using a heat flux sensor adapted to a Quantum Design Physical Property Measurement System to determine the magnetocaloric entropy change (Delta S). The major differences for the existing setups are the simplicity of this assembly and the ease to obtain the isothermal entropy change either by a field sweep or a temperature sweep process. We discuss the use of these two processes applied to Gd and Gd5Ge2Si2 samples. The results are compared to the temperature sweep measurements and they show the advantages of this setup and of the field sweep procedure. We found a significant reduction of DS and on the refrigerating cooling power (RCP) at low field changes in a field sweep process when the sample is not driven to the same initial state for each temperature. We show that the field sweep process without any measuring protocol is the only correct way to experimentally determine DS and RCP for a practical regenerative refrigerator FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

Agradecimentos: We thank Vinicius R. S. Souza for fruitful discussions. We also thank FAPESP, FAPEMA and CNPq, Brazilian agencies, for financial support Abstract: In this work we study the anisotropic magnetocaloric properties of ErGa2 and HoGa2 single-crystals. Both compounds present antiferromagnetic ordering below 10 K but with different easy axis as a result of the crystal field anisotropy. The single-crystal conventional MCE values are similar or in certain circumstances even larger than the results for the polycrystalline material. The anisotropic MCE was calculated by taking the difference of the entropy change of the easy and hard magnetization directions. For both compounds, the anisotropic variation of entropy is as large as the conventional entropy change obtained by sweeping the magnetic field up to 5 T. Particularly for ErGa2 an inverse MCE for a 3 T field oriented along the easy axis is obtained with similar magnitude of the 5 T MCE found for polycrystalline samples. The results show that by exploring anisotropic properties of the materials it is possible to obtain a significant MCE. From a technological point of view this can be an interesting alternative because the MCE is produced just by rotating the magnetic material under a constant magnetic field FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO - FAPEMA CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Agradecimentos: SSS, ADA, RBG, and FGG acknowledges support from CNPq and FAPERJ, Brazilian Agencies Abstract: We report on the magnetic properties of a special configuration of a FeRh thin film. An anomalous behavior on the magnetisation vs. temperature was observed when low magnetic fields are applied in the plane of a thin layer of FeRh deposited on ordered Fe3Pt. The anomalous effect resembles a metamagnetic transition and occur only in the field-cooled-cooling magnetisation curve at temperatures near 120 K in samples without any heat treatment CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS FILHO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - FAPERJ Aberto

Agradecimentos: This material is based upon work supported by the FAPESP (Grant Nos. 2004/13267-6, 2005/01257-1, 2009/142524-6, 2009/54001-2, and 2009/00610-8). C. A. M. dos Santos is CNPq fellow (Grant No. 309084/2010-5) Abstract: It is reported superconductivity in Nb5Ge3C0.3, an interstitial carbide compound. The temperature dependence of the electrical resistivity, ac-susceptibility, and heat capacity (HC) indicate that a bulk type-II superconductivity appears at T-C - 15.3 K. Magneto-resistance measurements suggest an upper critical field of B-C2 similar to 10.6 T and a coherence length of xi similar to 55 angstrom at zero temperature. Neutron diffraction analyzes locate the carbon atoms at the interstitial 2b site of the Mn5Si3 type-structure. Heat capacity data below T-C are well described by BCS theory. The size of the jump at T-C is in good agreement with the superconducting volume fraction observed in susceptibility measurements. A Debye temperature and Sommerfeld constant were also extracted from heat capacity data as 343 K and 34 mJ/mol K-2, respectively FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Aberto

Agradecimentos: We thank L. P. Cardoso for the x-ray diffraction data and Antonio Medina and Luzeli M. da Silva for fruitful discussions. We acknowledge financial support from the Brazilian agencies CNPq, CAPES, and FAPESP. Work at Argonne is supported by the US Department of Energy, Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, under Contract No. DE-AC-02- 06CH11357 Abstract: Pressure-induced changes in valence and magnetic ordering are observed in a Eu0.5Yb0.5Ga4 compound by means of element selective x-ray absorption spectroscopy at Eu and Yb L-3 edges. Concomitant Eu and Yb valence transitions towards a 3+ state, together with an antiferromagnetic to ferromagnetic transition, are observed with applied pressures up to 30 GPa. With the support of density functional theory calculations, we argue that hybridization between (Eu/Yb)-5d and Ga orbitals regulates the valence and magnetic exchange interactions in this system CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Aberto

Agradecimentos: We acknowledge financial support from Brazilian agencies: Fapesp, Faperj, Capes and Cnpq Abstract: In this work we present scanning heat flow measurements in the series of compounds Dy1-xGdxCo2 (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3) which reveal a first order character in the magnetic transition for x = 0 and 0.1. The isothermal entropy change obtained for a magnetic field variation from 0 to 2T shows good agreement with the calculations based on a model Hamiltonian that takes into account the crystal field, magnetoelastic, exchange and Zeeman interactions. The maximum entropy change varies from 7.0 J/kg K (DyCo2) to 1.8 J/kg K (Dy0.7Gd0.3Co2) under a 2T magnetic field variation. The refrigerant cooling power (RCP) varies from 97 J/kg to 67 J/kg across the series. The entropy shows a strong correlation with the transition temperature regardless the transition type FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS FILHO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - FAPERJ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Agradecimentos: The authors are thankful to CNPq, Fundação Araucária, CAPES/COFECUB (Brazil/France cooperation) under Grant No. 565/07, and CNRS-UCBLyon1 for the financial support of this work Abstract: In this work we present the spectroscopic assignments of Ti3+ and Ti4+ in titanium-doped OH- free low-silica calcium aluminosilicate glass and the influence of structural defects on the observed long lifetime and high fluorescence intensity of Ti3+ ions. Measurements were performed with electron-spin resonance (ESR), time resolved luminescence, ultraviolet-visible (UV-VIS) optical excitation and emission spectra, and conventional optical absorption and photoconductivity. The ESR data showed that the Ti3+/Ti4+ ratio increases with the doping concentration and that the Ti3+ ions are in distorted octahedral sites. The assignment of the Ti3+ and Ti4+ emission bands derived from the spectroscopic results allowed us to propose a model explaining the mechanisms involved in the luminescence processes. The long lifetime of the Ti3+ emission around 650 nm (on the order of 170 mu s) is about two orders of magnitude higher than the values found in the literature and was associated to the trapping of the excited electrons by the glass defects followed by detrapping via defect recombination. In conclusion, the combination of several techniques permitted a comprehensive characterization of the Ti ions in this OH- free glass CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO ARAUCÁRIA DE APOIO AO DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO DO ESTADO DO PARANÁ - FA COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

Agradecimentos: The authors are thankful to the Brazilian Agencies FAPESP, CAPES, CNPq and Fundação Araucária for the financial support of this work. NGCA acknowledge CNPq for the postdoctoral fellowship Abstract: In this work, the thermal lens spectrometry was applied to measure the thermo-optical properties of Nd2O3-doped low silica calcium aluminosilicate glasses as a function of temperature, between 4.3 and 300 K. The thermal relaxation calorimetry was used to determine the specific heat, c(p). The results showed a decrease of the thermal diffusivity of about one order of magnitude from 4.3 K up to 300 K, with a T-1 dependence in the interval between 20 and 70 K and a T (-0.35) between 4.3 and 20 K. The fluorescence quantum efficiencies of the doped samples were calculated down to 50 K, showing a variation of the order of 12% and 25% for the samples with 0.6 and 1.04 mol% of Nd2O3, respectively. In addition, the temperature corresponding to the maximum in c(p)/T-3, the so-called boson peak, was observed at about 17 K for the undoped sample and at lower temperatures for the doped glasses. In conclusion, our results showed the ability of the time resolved thermal lens to determine the thermo-optical properties of glasses at temperatures lower than 300 K, bringing new possibilities for experiments in a wide range of optical materials FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Magnetic refrigeration is a good alternative to gas compression technology due to higher efficiency and environmental concerns. Magnetocaloric materials must exhibit large adiabatic temperature variations and a large entropic effect. MnAs shows the colossal magnetocaloric effect under high pressures or with Fe doping. In this work the authors introduce a class of materials-Mn1-xCuxAs-revealing a peak colossal effect of -175 J/(K kg) for a 5 T field variation at 318 K and ambient pressure FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

Orientador: Marcelo Knobel Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Não informado Abstract: Not informed Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Orientador: Antonio Manoel Mansanares. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin. Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas montagens experimentais baseadas na detecção foto acústica para o estudo de materiais magnetocalóricos, que têm despertado um grande interesse na comunidade científica em virtude de suas possíveis aplicações em sistemas de refrigeração. Utilizando o método de dois feixes, para a configuração fotoacústica ar-amostra-ar, foi possível determinar para a difusividade térmica do Gd, em temperatura ambiente, o valor de (4,5 ± 0,2).10-6 m2/s, por meio da amplitude e da fase do sinal fotoacústico normalizado. Medidas da fase do sinal em varreduras de temperatura permitiram a determinação da difusividade térmica em torno da transição magnética (TC), de forma confiáavel e reprodutiva,a com erros menores que 5%. Com base em princípios envolvidos na fotoacústica, foi desenvolvido um método para medidas do efeito magnetocalórico (EMC). O aquecimento gerado nos materiais em questão pela aplicação de um campo magnético alternado (AC), via efeito magnetocalórico, dá origem a ondas de pressão num gás, que são detectadas por um microfone. Discutiu-se sobre os procedimentos de calibracão envolvidos e a metodologia utilizada para a determinação do efeito. Foram realizadas medidas com amostras de Gd e compostos da família Gd5(Ge1-xSix)4, em pó e em pastilhas. Para um campo aplicado de 20 kOe, os valores máximos do EMC vão de 3 K, para o Gd, a 4,5 K, para os compostos ricos em Si, e se referem a transições magnéticas de segunda ordem. Para amostras com x = 0,5, os valores máximos do EMC estão em torno de 1,7 K, referentes a transições magneto-estruturais de primeira ordem. Para alguns destes compostos e possível observar os dois tipos de transição. Os resultados indicam que a técnica se mostra eficiente, não só para as medidas do efeito em si, mas também para a identificação de fases indesejadas, decorrentes do processo de preparação das amostras. Os erros nas medidas do EMC estão em torno de 15 - 20%, comparáveis aos dos métodos convencionais Abstract: In this work the photoacoustic technique was used to develop experimental setups to investigate magnetocaloric materials, which have been of great interest due to their applications in refrigeration systems. The value (4,5 ± 0,2).10-6 m2/s was determined, at room temperature, as the thermal di usivity of the Gd, based on the two-beam photoacoustic method, by means of both amplitude and phase of the normalized signal. The thermal diffusivity at temperatures around the magnetic transition (TC) was obtained from the photoacoustic signal phase, in temperature scans, in a reproductible and accurate way, with errors below 5%. A method for measuring the magnetocaloric e ect (MCE), based on the acoustic detection, was developed. The temperature oscillations on such materials, due to the application of an alternating magnetic field, produce acoustic waves which can be detected by a microphone. The details concerning the calibration procedure and the proposed methodology to determine the MCE were discussed, and measurements on Gd and Gd 5(Ge1-xSix)4 compouds were performed in powder and pellet samples. For a 20 kOe applied field, the maximum MCE values, related to magnetic second order transitions, are between 3 K, for the Gd, and 4,5 K, for Si - rich compounds. For the samples with x = 0,5, the maximum MCE values are around 1,7 K, related to magneto-structural first order transitions. It is also possible, for some samples, to observe both first and second order transitions. The obtained results point out this acoustic type detection as an effcient technique to measure the magnetocaloric effect, as well as to detect spurious phases present in some of these compounds. The errors in the MCE measurements are about 15-20%, compared to conventional methods Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Orientador: Flávio César Guimarães Gandra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho, relatamos a construção de um calorímetro baseado no método de relaxação de temperatura, um método ainda não muito difundido, que apresenta algumas vantagens em relação a outros métodos como, por exemplo, permitir medidas em amostras pequenas. Como sensor de temperatura da amostra usamos um termopar tipo AuFeCromel (0,07 % Fe) com o qual podemos, a princípio, medir capacidade térmica em todo o intervalo de temperatura (2 a 300 K). Testamos este calorímetro medindo capacidade térmica de várias amostras a partir de 2 K. Caracterizamos a transição supercondutora de uma amostra de nióbio e estudamos várias outras transições em La3Al e Ce3Al Abstract: In this study we describe the development of a calorimeter for small samples that uses the thermal relaxation method. This method allows precise measurements of small samples in the whole temperature range (from 2K to 300K) using an AuFeChromel thermocouple as temperature sensor. The calorimeter was characterized using niobium and La3Al, where the superconducting transition was observed, and Ce3Al Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Flavio Cesar Guimaraes Gandra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho apresentamos e discutimos os resultados de resistividade elétrica, susceptibilidade magnética e Ressonância Paramagnética Eletrônica (R.P.E.), para a série de compostos (La1-xCex)3Al. Nos experimentos de R.P.E. usamos Gd e Er como íons de prova e, partindo do composto de referência La3Al, estudamos a influência da adição do Ce na ressonância destes Íons. Dos resultados de resistividade elétrica e susceptibilidade magnética, observamos uma competição entre o estado supercondutor, o efeito Kondo e o ordenamento antiferromagnético, caracterizados por TC, TK e TN respectivamente. Pudemos assim obter um "diagrama de fase magnético" para o composto, em função da concentração de Ce. Os resultados de R.P.E., para as amostras dopadas com Er, são interpretados usando o modelo de campo cristalino para simetria hexagonal. Para as amostras dopadas com Gd estudamos o comportamento da largura de linha em função da temperatura, para as diferentes concentrações de Ce (x £ 0.07). Destes resultados calculamos o parâmetro de troca entre o Ce e os elétrons de condução e estimamos, também, o comportamento do tempo de flutuação de spin do Ce Abstract: In this work we report the results of electric resistivity , magnetic susceptibility and Electron Spin Resonance (E.S.R.) for (La1-xCex)3Al. In the E.S.R. experiments we used samples doped with Gd and Er, introduced in the matrix as a probe, and studied the influence of Ce addition in the resonance of those ions. Our resistivity and susceptibility results show competition between the superconducting state, the Kondo effect and antiferromagnetic ordering, characterized by TC, TK and TN , respectively. So, we were able to obtain a magnetic phase diagram for the compound as function of Ce concentration. The ESR results for samples doped with Er, are interpreted using the crystal field model of hexagonal symmetry .For samples doped with Gd, we studied the behavior of the linewidth dependence with the temperature, for different Ce concentration (x £ 0.07). With these results we are able to estimate the Ce exchange parameters and the behavior of the Ce spin fluctuation time Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Sergio Gama Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Fisica "Gleb-Wataghin" Resumo: Compostos cerâmicos magnetorresistivos são materiais que apresentam como principal propriedade uma grande rnagnetorresistência, a qual é caracterizada por seus valores negativos e sua natureza isotrópica. Desde a descoberta destes materiais por G. H. Jonker e J. H. Van Santen ( 1950 ), vários modelos foram elaborados para explicar a relação entre as propriedades elétricas e magnéticas. Entre os modelos que foram elaborados está o modelo de troca dupla proposto por C. Zener ( 1951 - 1952 ), o qual explica as interações que acontecem abaixo da temperatura de transição magnética e que na atualidade a maioria de pesquisadores aceitam. Para explicar as interações acima da temperatura de transição, todos os autores concordam que a condutividade se produz através de polarons. Vários estudos teóricos têm sido desenvolvidos para explicar esta propriedade de magnetorresistência, destacando-se entre eles o modelo de Kondo de dimensão infinita, o qual se ajusta bem no caso do sistema La-Ca-Mn-O. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento da propriedade da magnetorresistência do sistema La-Ca-Mn-O, quando são dopadas com elementos de terras raras. A escolha deste composto La0,66Ca0,33MnO3+d foi devido a que a literatura descreve a grande magnetorresistência próxima à temperatura ambiente, e que quando este sistema é dopado por uma pequena quantidade de ítrio, sua magnetorresistência muda até em duas ordens de magnitude. Alguns pesquisadores encontraram que a magnetorresistência depende do parâmetro de rede e da deformação da estrutura. Então, para poder observar se é o tipo de elemento dopante ou somente o raio iônico que influencia na propriedade de magnetorresistência, escolhemos os elementos de terras raras de tal maneira que um elemento de terra rara tenha raio iônico muito próximo ao raio iônico do elemento ítrio, e os outros elementos de terras raras tenham menor e maior raio iônico que o elemento ítrio. Foram caracterizadas as propriedades estruturais, magnéticas e elétricas. As análises metalográficas mostram uniformidade, mas muita porosidade, e além disso, algumas amostras apresentam duas fases. O estudo de difração de raios-X mostra a formação da fase desejada e confirma que ela é majoritária. As medições de resistividade sem e com campo aplicado, mostram que as amostras apresentam grande magnetorresistência. Também foi observado que a magnetorresistência aumenta quando a amostra é dopada com elementos de menor raio iônico. Das medições de magnetização se observou que a temperatura de transição magnética, assim como a grande magnetorresistência, depende fortemente do parâmetro de rede. O interesse nas aplicações tecnológicas destes compostos encontra-se na possibilidade de fábricar dispositivos sensores na forma de filmes finos, e para a obtenção destes filmes é necessário que o alvo a se utilizar seja de boa qualidade, isto é, uniforme, denso e de uma única fase Abstract: Not informed Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Flávio César Guimarães Gandra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho apresentamos os resultados das medidas de magnetização, calor específico e resistividade elétrica nas séries de compostos U(Ga,M)2 onde M=Cu, Ni, Al, Ge, Ag e Au, com concentrações variando entre 0 £ x £ 0,5 e (U,La)Ga2 com concentrações de La variando entre 0 £ x £ 1. Na série U(Ga,M)2 observamos uma redução na temperatura de ordenamento magnético (Tc) com o aumento da concentração do substituinte. O valor de Tc varia com o elemento M. O momento efetivo diminui, possivelmente devido a uma maior hibridização 5f-s, d decorrente da substituição do Ga por outro material. Para M=Cu com x=0,25 há evidências da formação do estado Vidro de Spin (VS) e para x ³ 0,35 observa-se comportamento típico de ordenamento antiferromagnético. O comportamento VS ocorre possivelmente devido a frustração introduzida no sistema resultante de uma competição entre ordenamento ferromagnético-antiferromagnético. Com as medidas de calor específico observamos um aumento no coeficiente eletrônico (g). De ~8mJ/molK2 para x=0, até ~124mJ/molK 2 em x=0,4. Quanto ao sistema com substituição de U por La, obtivemos um aumento linear no volume da célula unitária. A temperatura de ordenamento magnético é reduzida com o aumento da concentração x o ordenamento desaparece em aproximadamente 90% de La. A redução no momento efetivo indica uma delocalização dos momentos magnéticos. Com as medidas de calor específico observamos uma grande variação de g o que mostra um aumento na densidade de estados com a substituição química Abstract: In this work we present the results for magnetization, specific heat and electric resistivity measurements in the U(Ga,M)2 series where M=Cu, Ni, Al, Ge, Ag and Au, with 0 £ x £ 0,5 and (U,La)Ga2 for La concentration between 0 £ x £ 1. The U(Ga,M)2 series shows a decrease in the magnetic ordering temperature(Tc) with the increase of the substituent and Tcchanges with the M element. The effective moment decreases, possibly due to a stronger hybridization 5f-s,d resulting from the substitution of Ga for other material. The M=Cu with x=0,25 sample shows characteristics of a Spin Glass(SG) state and for x ³ 0,35 it behaves as an antiferromagnet. The SG behavior probably occurs because of the frustration introduced in the system as a result of the competition between FM-AF interactions. With the specific heat measurements it was observed an increase of the electronic coefficient (g). For UG a2 g~8,3mJ/molK2 while in U(Ga0,75Cu0,25)2 we obtained g~79mJ/molK 2 and it still remains in a higher level for x ³ 0.35(g~124.46 in x=0.4). Concerning the system with La substitutes for U, we found the unit cell volume to linearly increase. The temperature of the magnetic ordering is reduced when x increased and the ordering disappears at approximately 90% of La. The reduction of the effective moment indicates a delocalization of the U magnetic moments. With the specific heat measurements it was observed a significant increase of g which reflect an increase on the density of states Mestrado Física Mestra em Física

Orientador: Flavio Cesar Guimarães Gandra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Este trabalho consiste no estudo, pela técnica de Ressonância Paramagnetica Eletrônica (RPE) de íons de Terras-Raras (TR), dopados nos sistemas Fermions-Pesados (FP) UBe13 e UPt3. O principal objetivo é conhecer o comportamento do Urânio, considerado até aqui como o responsável pelo efeito FP observado nestes compostos. Foram também realizados cálculos de Campo Cristalino em simetria hexagonal a fim de interpretar os resultados em UPd3. Os nossos resultados de RPE não reproduzem o mesmo efeito de alta densidade de estados f, observado por outras técnicas de medida nos FP. No entanto, foi medido um pequeno aumento nos parâmetros de RPE para os FP com relação aos valores obtidos para os compostos de referência que se comportam como metais normais. Esse aumento é cerca de 4 vezes, o que consideramos importante em termos de interação de troca entre elétrons de condução e momento localizado. Isso pressupõe um acoplamento entre o Urânio e os íons de TR embora muito pequeno, cujo mecanismo é discutido. Na série U1-x(Pt1-yPdy)3 :(TR), nossos resultados para o Er são qualitativamente coerentes com a variação do calor específico eletrônico g (obtidos da literatura) em função da concentração de Pd, enquanto que para o Yb os valores de Korringa foram de 28 G/K a y=0 para 120 G/K a 1% de Pd, muito maiores que o esperado. Isto nos permite concluir que existe um acoplamento com a rede muito mais forte no caso do Yb do que o que efetivamente ocorre para os outros íons de TR. Aliado ao forte aumento no valor de Korringa, ocorre a contração no parâmetro de rede à medida que aumentamos a concentração de Pd, o que é indicação da flutuação de valência do íon Yb. Concluímos que para um momento local de TR bem definido diluído em um composto FP, o acoplamento entre o elétron 5f do Urânio e o elétron 4f da TR através dos elétrons de condução é na verdade muito pequeno. No entanto, para o Yb, acreditamos que os cálculos precisam de algumas correções para explicar seu próprio efeito de flutuação de valência Abstract: In this work we study the Heavy-Fermion (HF) compounds UPt3 and UBe13 doped with Rare Earth (RE) ions using the Electron Spin Resonance (ESR) technique where the objective is to better understand the Uranium ion behavior. We have also made the Crystal Field calculations for hexagonal symmetry in order to explain the ESR results obtained for UPd3 . Our results do not support the high density of states obtained by other techniques however we did observe an increase by a factor 4 on the HF Korringa rates compared to the reference compounds values. We believe that this increase is important, and is indicative of a coupling between the Uranium ion and the RE moment, although small. The results for Er in the series U(Pt1-yPdy)3 agree qualitatively with the dependence of g with the Pd concentration. For Yb the Korringa rate is 28 G/K for y=0 and increases to 120 G/K at 1% of Pd. We conclude that for Yb the coupling with the lattice is much more effective than for Er. The increase of the Yb Korringa rates, together with the lattice parameter c contraction are indicative of the Yb valence fluctuation. In summary, we conclude that, for a local moment, diluted a HF compound the coupling between the 4f electrons with the Uranium 6f electrons via conduction electrons is really very small. However, for Yb, we believe that the theoretical calculations need some corrections in order to include the valence fluctuation Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Antonio Manoel Mansanares Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: O crescente estudo em materiais com largas bandas e absorção óptica e luminescência é devido à possibilidade de usá-los como fonte e radiação sintonizável. Os monocristais Cs2NaAlF6:Cr 3+e Cs2NaGaF6:Fe 3+ apresentam tais propriedades e, naturalmente, algumas propriedades físicas, tais como a estrutura cristalina, são aspectos decisivos para a atividade óptica nestes sistemas e devem ser melhor conhecidas. Este trabalho apresenta a caracterização dos monocristais Cs2NaAlF6 (dopado com 1% e Cr 3+) e Cs2NaGaF6 ( dopado em 1% e 10% e Fe3+) por meio de ressonância paramagnética eletrônica (Electron Paramagnetic Resonace - EPR). Nestes compostos, o íon Cr 3+(Fe3+) substitui o íon Al3+(Ga 3+) em dois sítios não-equivalentes com simetria axial com respeito ao eixo cristalográfico c. Os resultados obtidos permitem o estudo dos principais aspectos dos sítios de ocupação dos dopantes, tais como geometria e intensidade do campo cristalino, suas transições magnéticas mais prováveis. Os dados experimentais foram obtidos com um espectrômetro comercial de EPR operando em banda X à temperatura ambiente. Os espectros foram obtidos em diferentes orientações (direções) da amostra com respeito ao campo magnético aplicado em uma larga faixa angular. Os parâmetros espectrais (campo e ressonância, amplitude e largura de linha e ressonância) foram determinados pelo método dos mínimos quadrados ajustados com derivadas e lorentzianas, onde o número e linhas foi escolhido por inspeção visual. Com os campos e ressonância extraídos os espectros e a hamiltoniana do sistema, foi possível encontrar os parâmetros e campo zero ( D , a e F ) e as componentes o tensor g que melhor reproduzem o comportamento experimental. Devido ao elevado desvio no ajuste de alguns parâmetros espectrais (amplitude e largura de linha de ressonância) e à elevada dependência da intensidade das transições com o alinhamento a amostra na cavidade, foi possível determinar somente o módulo dos valores dos parâmetros de campo zero D, a e F. Além isto, os dados experimentais permitiram calcular, em alguns casos, somente valores limites os parâmetros e campo zero a e F. Consideramos serem necessárias medidas sob baixas temperaturas e a utilização e outra técnica, como ENDOR, para uma determinação mais precisa (além dos sinais) dos parâmetros citados, assim como a quantidade de dopante em cada sítio de ocupação Abstract: The interest in materials with large bands of absorption and luminescence is due to the possibility of their applications as tunable solid state lasers. The crystals Cs2NaAlF6:Cr3+ and Cs2NaGaF6:Fe3+ present these properties and , naturally, some of their physical characteristics, such as the crystal field , are decisive for their optical activity and should be better investigated. This work presents a characterization of Cs2NaAlF6:Cr 3+single crystal (doped with 1%) an Cs2NaGaF6:Fe 3+single crystals ( doped with 1% an 10%) using electron paramagnetic resonance (EPR). In these compounds, the Cr3+(Fe3+) ions substitute Al3+ (Ga 3+) ions in two non-equivalent sites with axial symmetry with respect to the c crystallographic axis. The obtained results allow the study of the main aspects of the sites occupied by Cr3+(Fe 3+) ions, such as their geometry and intensity of crystal fiel. A commercial EPR spectrometer operating at X-ban frequencies and room temperature has been employed. Spectra at different orientations of the sample with respect to the applied magnetic field have been obtained for a large range of angles. The spectral parameters (resonance field , amplitude an linewidth) were determined from least square fits of the derivative of the Lorentzian lines. The number of lines in each spectrum was chosen by visual inspection. Using the resonance fields an the Hamiltonian of system, it was possible to find the zero fiel parameters that better reproduce the experimental behavior. Due to the large inaccuracy in the fitting an the large epen ence of transitions intensity on the sample alignment, it was not possible to determine the sign of the zero field parameters, only their magnitude. The experimental data permitted to calculate, in some cases, only the upper limit of the magnitude of a an F . We consider that studies at low temperature an the use of others techniques, like ENDOR, are necessary to increase the accuracy in the determination of the parameters (include their signs), as well as the determination of the amount of oping in each site Mestrado Ressonância Magnética e Relaxamento na Matéria Condensada ; Efeitos Mosbauer ; Corr. Ang. Pertubada Mestre em Física

Orientador: Edson Correa da Silva Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: O tema central desta tese é o estudo de propriedades magnéticas de multicamadas ultrafinas (ML¿s) de Co/Pd usando a técnica da ressonância ferromagnética (FMR). O trabalho é motivado pela busca de um entendimento dos mecanismos que ocorrem em sistemas de multicamadas magnéticas metálicas causando um aumento da anisotropia magnética. Quando a espessura da camada de Co é de apenas algumas camadas atômicas, a elevada anisotropia faz com que a magnetização seja perpendicular ao plano do filme. O aumento desta anisotropia pode ser explicado, em alguns casos, pelo modelo sugerido por Néel o qual atribui sua elevação à assimetria nas vizinhanças de um átomo na superfície da camada magnética. Também já foi observado que a energia magnetoelástica, dependendo da mistura dos átomos nas interfaces e da espessura da camada de Co, pode contribuir para esta anisotropia. Entretanto, esta é uma questão aberta e a origem microscópica da anisotropia de superfície, ou de interface, ainda não é clara. No sentido de contribuir para o entendimento destas questões, estudamos amostras com camadas de Co de diferentes de espessuras e determinamos as contribuições de volume e de interface para a energia de anisotropia. Um conjunto das amostras sofreu implantação de íons Ar + a diferentes dosagens (1x1013 a 7.5x1014 íons/cm2 ) com o objetivo de modificar gradativamente as interfaces com relação rugosidade e interdifusão entre os átomos de Co e Pd e, desta forma afetar a anisotropia de interface. Outro conjunto sofreu tratamento térmico, a diferentes temperaturas, a fim de determinarmos sua influência na anisotropia magnética. Através da análise da largura de linha dos espectros de FMR, fomos capazes de fazer uma abordagem qualitativa das interações entre as camadas de Co e da homogeneidade das amostras. Analisamos também a influência do substrato, vidro ou silício, na anisotropia magnética e na homogeneidade e qualidade dos filmes. Estudamos ainda com a FMR outros modos de ressonância que aparecem nestes sistemas, alguns cuja origem é atribuída a interações entre as camadas de Co, e outro cuja origem ainda não é bem entendida. Além da FMR, utilizamos também VSM (vibrating sample magnetometer), e SMOKE (surface magneto-optic Kerr effect) como técnicas subsidiárias Abstract: The central theme of this thesis is the study of magnetic properties of ultrathin multilayers (ML's) of Co/Pd using the ferromagnetic resonance technique (FMR). The work is motivated by the search of a better understanding of the mechanisms that occurs in the metallic magnetic multilayers systems that causes an increase on the magnetic anisotropy. When the thickness of the Co layer is just a few atomic layers, the high anisotropy even causes the magnetization to be perpendicular to the plane of the film. The increase of this anisotropy can be explained, in some cases, using the model suggested by Néel which attributes this increase to the asymmetry in the neighborhood of the atoms at the surface of the magnetic layer. It was already observed that the magnetoelastic energy, depending on the mixture of the atoms at the interfaces and of the thickness of the Co layer, can contribute to this interface anisotropy. However, this is an open question and the microscopic origin of the surface anisotropy, or interface anisotropy, is still not clear. With the purpose to colaborate with the clarification of these questions, we studied samples with different thicknesses of the Co layer and we determined the volume and interface contributions to the anisotropy energy. A set of samples were submitted to Ar + ion implantation at different doses (1x1013 to 7.5x1014 íons/cm2 ). The objective is to modify gradually the interfaces with respect to the rugosity and interdiffusion between the Co and Pd atoms and, in this way, to affect the interface anisotropy. Another set was heat treated in several temperatures, in order to determine its influence on the magnetic anisotropy. Using the FMR line-width results we were able to make a qualitative description of the interactions among the Co layers and of the homogeneity of the samples. We have also analyzed the influence of the substrate, either glass or silicon, on the magnetic anisotropy and on the homogeneity and quality of the films. Other FMR resonance modes were observed in our ML¿s systems. We attributed some of them to interactions between the Co layers. However there is still one mode whose origin is not well understood. Besides the FMR technique, we also used VSM (vibrating sample magnetometer), and SMOKE (surface magneto-optic Kerr effect) as subsidiary techniques Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Flavio Cesar Guimarães Gandra Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho foi realizado um estudo do efeito da substituição química nas propriedades de compostos intermetálicos de Yb e U através das séries de compostos Yl-xYbxCuAl, YbNi1-xCuxAl, YbInNi4-xCux, Y1-xYbxInNi4, U(Gel-xSnx)2, U(Gel-xNix)2 e Yl-xUxGe2. Os resultados de medidas de resistividade, calor específico e magnetização mostraram que, com a substituição química, temos modificações no estado fundamental do sistema, devido a mudanças no parâmetro de troca (J). Utilizando os resultados das séries de compostos Yl-xYbxCuAl e Yl-xYbxInNi4 mostramos que a temperatura de Kondo do material diminui para sistemas magnéticos quando a diluição provoca expansão de volume mas aumenta no caso de sistemas não magnéticos. Mostramos ainda que com a substituição no sitio do elemento de transição (séries YbNi1-xCuxAl e YbInNi4-xCux) há influencia de mudanças na estrutura de banda sobre o comportamento de TK. Com o estudo das séries YbInNi4-xCux e Y1-xYbxInNi4 concluímos sobre um esquema de níveis de campo cristalino para o sistema YbInNi4 formado por um dubleto-dubleto-quarteto, esperando assim, contribuir para a solução da controvérsia existente na literatura a este respeito. O efeito da substituição do Ge no composto ferromagnético UGe2 nas séries U(Ge1-xSnx)2 e U(Ge1-xNix)2, mostrou mudanças nas propriedades magnéticas do sistema. Evidências de formação do estado Vidro de Spin foi encontrada para as diluições com Ni. Assim, concluímos que a competição entre ordenamento ferro e antiferromagnético poderia ser uma condição necessária, mas não suficiente para a formação do estado de VS, e que outros efeitos, como a mudança na hibridização 5f-s,d ou a formação de fases intermediárias, deveriam ser levados em consideração. A substituição no sítio da terra rara (U) por um elemento metálico como o Y(Y1-xUxGe2), mostrou também mudanças nas propriedades magnéticas, e comportamentos característicos de sistemas NLF, na vizinhança do ponto onde as transições magnéticas vão para zero (PCQ) Abstract: In the present work we studied the effect of the chemical substitution on the properties of Yb and U systems through the series Yl-xYbxCuAl, YbNi1-xCuxAl, YbInNi4-xCux, Y1-xYbxInNi4, U(Gel-xSnx)2, U(Gel-xNix)2 e Yl-xUxGe2. The results of resistivity, speci:fic heat and magnetization showed that the chemical substitution leads to modi:fication on the ground state of the system due to changes of the exchange parameter J. Using the results for the series Yl-xYbxCuAl and Yl-xYbxInNi4 we showed that the Kondo temperature decreases for the magnetic systems when the dilution process induces expansion of the volume, but increases for the case of non magnetic systems. Furthermore, substitutions of the transition metal showed a possible influence of changes in band structure on the behavior of Tk. The study of the series YbInNi4-xCux e Yl-xYbxInNi4 revealed a doublet-doublet-quartet crystal field level scheme for the YbInNi4, and hopefully this result will contribute to clarity the existing controversy about this matter. The chemical substitution effect of Ge in the ferromagnetic compound UGe2 has been studied with the series U(Ge1-xSnx)2 and U(Ge1-xNix)2, showing changes of the magnetic properties with dilution. Evidences for a Spin Glass (SG) state was found for the Ni alloying, and from this we concluded that the competition between ferromagnetic and antiferromagnetic ordering is a necessary but not sufficiently condition for the SG. Also others effects, as changes on the hybridization and crystallization of different phases with Ni dilution should be taken into account. The substitution of (U) by Y in the series Y1-xUxGe2 leads to a different magnetic state with non Fermi liquid characteristics near to the QCP Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientadores: Lisandro Pavie Cardoso, Luzeli Moreira da Silva Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Esta tese tem como objetivo o estudo das propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas de compostos da família RM_2 (R=Er,Ho,Dy,Gd e M=Al e Co) analisados sob a forma de pós obtidos através da técnica de moagem mecânica. O estudo sistemático ao longo da série RAl2 realizado nesta tese forneceu várias contribuições relevantes, entre elas, a evidência de superparamagnetismo exibida pelo composto GdAl2 após submetido a curtos tempos de moagem (até 13 h), comportamento típico de amostras nanométricas. Neste caso, a presença de nanocristalitos, que são os agentes físicos responsáveis pelo fenômeno, foi revelada tanto pelas imagens de HRTEM, quanto pela difratometria de raios X através das análises de Rietveld, mostrando que a moagem mecânica é uma técnica eficiente em produzir compostos nanoestruturados. Motivados pelo interessante resultado no GdAl2, a sistematização do estudo também revelou que a moagem mecânica afeta de modo singular as propriedades magnéticas e o efeito magnetocalórico (EMC) de cada composto dessa série. O DyAl2, por exemplo, exibe um perfil de -?S_M que semelhante ao do GdAl2, evidenciando dessa forma, um comportamento superparamagnético, com a diferença que, nesse caso, este comportamento só foi observado após 30 h de moagem. Nesse caso, também observou-se por HRTEM e por análise Rietveld a presença de nanocristalitos após a moagem mecânica. No composto HoAl2, o perfil de curva do parâmetro -?S_M, mostrou-se bem sensível ao tempo de moagem empregado. Após 20 h de moagem, ele exibe um comportamento table-like em um considerável intervalo de temperatura (~25 K), que é interessante para aplicações em refrigeração. Para tempos maiores de moagem, 30 h ou mais, surge um pico alargado no perfil do EMC para temperaturas menores que Tc, cuja origem ainda precisa ser melhor investigada. Dentre todos os compostos da série RAl2 estudados nesta tese, o ErAl2 foi o que apresentou o menor impacto no EMC pelo processo de moagem mecânica. O perfil de curva do parâmetro -?S_M mostrou apenas uma redução no seu valor máximo e nenhum incremento foi observado nas propriedades magnetocalóricas (?T_FWHM e RC). Finalmente, também se destaca como uma contribuição deste trabalho, o estudo do impacto de curtos tempos de moagem (máximo de 8 h) no enfraquecimento do mecanismo de metamagnetismo de elétrons itinerantes (IEM) no composto DyCo2, o que resultou na redução do valor máximo do EMC (-?S_M máximo) acompanhada de alargamento do intervalo de operação do composto analisado (?T_FWHM) Abstract: The objective of this thesis is the study of the structural, magnetic and also magnetocaloric properties of the family compounds RM_2 (R=Er,Ho,Dy,Gd and M=Al and Co) analyzed as powder samples that were obtained by the mechanical milling. This technique is very efficient for the production of samples in a reduced size scale, impacting on their magnetic and structural properties, which, therefore, differ from those exhibited by these materials in the bulk form. The systematic study along the RAl2 series carried out in this thesis has provided several relevant contributions, among them, the evidence of superparamagnetism exhibited by the compound GdAl2 after short grinding times (up to 13 h), a typical behavior of nanometric samples. In this case, the presence of nanocrystallites, which are the physical agents responsible for the phenomenon, was revealed both by the HRTEM images and by the X-ray diffractometry through the Rietveld analysis, showing that mechanical grinding is an efficient technique to produce nanostructured compounds. Motivated by this unexpected result in GdAl2, the systematization of the study also revealed that mechanical milling singularly affects the magnetic properties and the magnetocaloric effect (MCE) of each series compound. The DyAl2, for example, exhibits a profile of -?S_M similar to that of GdAl2, thus showing a superparamagnetic behavior, with the difference that, in this case, this behavior was only observed after 30 h of grinding. In addition, the presence of nanocrystallites after mechanical milling was also observed by HRTEM and Rietveld analysis. In the compound HoAl2, the -?S_M, peak profile was found to be very sensitive to the employed grinding time. After 20 h of milling, it exhibits a table-like behavior over a considerable temperature range (~ 25 K), which is interesting for practical applications. For larger milling times, 30 h or more, a broadened peak appears in the EMC profile for temperatures lower than Tc, whose origin still needs to be better investigated. Among the RAl2 compounds studied here, the intermetallic ErAl2 was the least affected by the mechanical milling, concerning its MCE. The correspondent -?S_M peak profile has shown progressive reduction on its maximum value and no increase was observed on its magnetocaloric properties. Finally, it is also highlighted as a contribution of this work, the study of short milling times (up to 8 h) impact on the Intinerant Electron Metamagnetism (IEM) mechanism of DyCo2 compound, which gave rise to a reduction of the maximum value of the MCE (-?S_M maximum) associated with an increase on its working temperature range (?T_FWHM) Doutorado Física Doutor em Ciências CNPQ 157864/2014-6 CAPES

Orientadores: Roland Grossinger, Sergio Gama Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" Resumo: Neste trabalho estudamos as propriedades intrínsecas e extrínsecas de compostos de metal de transição e terras raras. Realizamos um estudo sistemático das propriedades magnéticas intrínsecas dos compostos intermetálicos R(Fe,M)12 com ênfase na determinação de transições de fase e do campo de anisotropia magnetocristalina. Medidas da dependência com a temperatura da susceptibilidade a.c. foram realizadas para estudar transições de reorientação de spin ocorrendo entre 4.2 e 300 K. A técnica de SPD, associada a campos pulsados foi utilizada para a determinação do campo de anisotropia e campo crítico de FOMP no intervalo de temperaturas entre 4.2 e 1000 K, utilizando campos magnéticos de até 28 T. O estudo dos compostos YFel2-xMox indicam que o metal de transição tem contribuição uniaxial para a anisotropia. Em compostos SmFel2-xMox encontramos uma alta anisotropia uniaxial em todo o intervalo de temperatura entre 4.2 e a temperatura de Curie. Transições de reorientação de spin foram encontradas nos sistemas Rfe12-xMox com R=Nd, Dy e Er. Transições tipo FOMP foram encontradas no sistema ErFe12-xMox. Tratamentos térmicos em atmosfera de nitrogênio foram realizados para as amostras RFel2-xMox com R = Nd e Y. Os resultados mostram que o nitrogênio influencia não só a anisotropia da terra rara, mas causa também alterações na anisotropia do Fe. Estudamos ainda os mecanismos de coercividade em ímãs anisotrópicos de Sm2Fe17Nx aglutinados com Zn e em ímãs isotrópicos de Sm2Fe17Nx produzidos por HDDR e aglutinados com Zn. O campo coercitivo Hc foi medido no intervalo de temperatura entre 4.2 K até a temperatura de Curie Tc .Nos ímãs produzidos por HDDR, os efeitos de diferentes temperaturas de recombinação e diferentes quantidades de Zn foram estudados. A dependência de Hc com a temperatura foi analisada segundo o modelo micromagnético de Kronmuller, que leva em consideração os efeitos da microestrutura. Um mecanismo de nucleação foi proposto como sendo o mecanismo que lidera a reversão da magnetização nestes ímãs Abstract: In this work we studied intrinsic and extrinsic magnetic properties of rare earth-transition metals compounds. The intrinsic magnetic properties of R(Fe,M)12 intermetallic compounds was systematically investigated. Emphasis was given to the determination of magnetic phase transitions and magnetocrystalline anisotropy field. Measurements of the temperature dependence of the a.c. susceptibility was used to study magnetic phase transitions induced by temperature, like spin reorientation transitions, occurring between 4.2 K and 300 K. The singular point detection technic (SPD) associated to pulsed fields was used to measure the anisotropy field and the critical field of field induced magnetic phase transitions (FOMP) in the temperature range of 4.2 K to 300 K, using magnetic fields up to 28 T. The results obtained for YFe12-xMox compounds indicate that the transition metal has an uniaxial contribution to the anisotropy. A high uniaxial anisotropy was found only in SmFe12-xMox compounds. Spin reorientation transitions were found in the RFe12-xMox systems with R=Nd, Dy and Er. FOMP like transitions were found in the ErFe12-xMox samples. Nitrogenation experiments were performed with the RFe12-xMox samples (R = Y and Nd). The results show that the nitrogen has a strong influence not only in the rare earth anisotropy, but also change the F e anisotropy from uniaxial to planar after nitrogenation. We also investigated the magnetization reversal processes in Sm2Fe17Nx magnets produced by Zn-bond and HDDR. The temperature dependence of the coercive field was measure in the range from 4.2 K to the Curie temperature. The effects of different recombination temperatures and different Zn contend were studied. The results were analyzed based in the Kronmuller' s micromagnetic model that takes into account microestructural parameters. A nucleation mechanism was proposed as a leading mechanism of magnetization reversal in this magnets Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Lisandro Pavie Cardoso Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Como primeira contribuição deste trabalho, as varreduras Renninger (VR) da difração múltipla de raios-X foram empregadas no estudo da transição de fase estrutural do Sal de Rochelle (monoclínica-ortorrômbica) induzida por temperatura. Devido ao caráter tridimensional e sensibilidade dessa técnica acompanhamos as deformações na célula unitária com a temperatura, através do deslocamento dos picos secundários com maior sensibilidade. Foi possível determinar os parâmetros de rede e simular cada VR com o programa UMWEG. Os picos secundários de 4-feixes ( 0 0 0 ) ( 0 0 10 )( 1 0 9 )(1 0 1 ) e (0 0 0 )( 0 0 10 )( 2 3 0 )(2 3 10 ) da fase ortorrômbica foram medidos na VR para 24ºC (Tc). Os coeficientes de expansão térmica do sal de Rochelle também foram obtidos, e estão em bom acordo com a literatura. Como segunda contribuição, usamos a VR na determinação precisa dos parâmetros de rede dos materiais magnetocalóricos PrAl2, NdAl2e PrNi5. Implementamos uma rotina baseada na simulação da VR com o programa UMWEG, através da qual escolhe-se o comprimento de onda adequado para a medida de picos secundários muito sensíveis à distorção na célula unitária. Na aplicação no caso do PrAl2 usamos o caso de 4-feixes ( 0 0 0 )( 6 0 0 )( 1 3 7 )( 7 3 7 ) com 2.... =6.663(3)º e obtivemos com grande precisão a=8,03332(7)Å. O efeito de polimento mecânico na superfície dessa amostra foi analisado pelo mapeamento das reflexões de superfície (BSD) e o comportamento mosaico do cristal foi evidenciado. Nas outras medidas, como utilizamos a mesma geometria da estação XRD1, não foi possível obter a melhor condição para a rotina apresentada, mas foram obtidos para o NdAl2 (a=7,9972(5)Å) e PrNi5 (a=4,9590(8)Å e c=3,9794(5)Å) com boa precisão. Outra contribuição foi o estudo do efeito de campo elétrico no cristal orgânico MBANP através do monitoramento por curvas de rocking da reflexão ( 10 0 0 ). Observou-se uma histerese "asa de borboleta", ainda não observada em cristais orgânicos, e sem modelo para cristais monoclínicos. Cálculos usando mecânica quântica para moléculas isoladas de MBANP mostram que as principais características da forma de histerese podem ser explicadas em termos de mudanças induzidas pelo campo elétrico nos perfis de carga e na geometria de moléculas isoladas de MBANP Abstract: As the first contribution of this work, the Renninger scan (RS) of the X-ray multiple diffraction were used in the study of the Rochelle salt structural phase transition (monoclinic-orthorhombic) induced by temperature. Due to its three-dimensional feature and sensitivity of the technique was possible to follow the unit cell deformations with temperature, through the angular shifts of the most sensitive secondary peaks. We were able to determine the lattice parameters as well as to simulate each RS by using the UMWEG program. The ( 0 0 0 )( 0 0 10 )( 1 0 9 )(1 0 1 ) and ( 0 0 0 )( 0 0 10 )( 2 3 0 )(2 3 10 ) 4-beam peaks for the orthorhombic phase were measured in the RS at 24ºC (Tc). Rochelle salt thermal expansion coefficients were also obtained in good agreement with literature values. As the second contribution, we have also used the RS in the precise lattice parameter determination of PrAl2 , NdAl2 and PrNi5 magnetocaloric materials. We have implemented a routine based on the RS simulation (UMWEG program), through which, one can choose the adequate wavelength to measure the most sensitive secondary peaks to the unit cell variations. The application of thid method in the case of PrAl 2, has allowed to measure the ( 0 0 0 )( 6 0 0 )( 1 3 7 )( 7 3 7 ) 4- beam case that presents 2.... =6.663(3)º and hence, to determine a=8.03332(7)Å, with high precision. PrAl2surface polishing effect was also analyzed by the secondary surface peak (BSD) mapping, through which, the crystal mosaic behavior was exhibited. For the other crystals, the same LNLS geometry was used and the best condition to applying the routine could not be obtained, however good precision lattice parameters were obtained for NdAl2 (a=7.9972(5)Å) and PrNi5 (a= 4.9590(8)Å and c= 3.9794(5)Å). Another contribution to the study of the electric field application in the MBANP organic crystal through the monitoring of ( 10 0 0 ) rocking curves was performed. It was observed a (butterfly wing) hysteresis, not yet observed for organic crystals and with no model suggested for monoclinic crystals. Quantum mechanical calculations on isolated MBANP molecules show that the main features of the hysteresis shape can be explained in terms of field-induced changes in the charge profiles and geometry of isolated MBANP molecules Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Orientadores: Sergio Gama, Nilson Antunes de Oliveira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho descreveremos a obtenção dos compostos da família MnA s1-xAx (A= Te,P, Sb) e Mn1-xFe xAs para várias concentrações. Dividimos este trabalho em duas etapas, a primeira via obtenção em forno de alta pressão e a segunda via obtenção em forno tubular em tubos de quartzos. A primeira etapa, ainda se dividiu em obtenção indireta e direta dos materiais. Na obtenção indireta dos materiais, focamos nosso trabalho nos compostos de MnAs e MnSb para a produção da série MnAs1-xSbx. Na obtenção direta, partimos dos elementos para sintetizar os materiais, utilizando o mesmo método adotado na obtenção indireta. Na segunda etapa do trabalho, obtemos os compostos diretamente em tubos de quartzo. As amostras produzidas foram caracterizadas por difração de raios-X, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura utilizando a técnica de WDS e, finalmente, análises magnéticas para a obtenção do efeito magnetocalórico de cada material, e assim a avaliação destes materiais como possíveis candidatos a materiais refrigerantes. Após o cálculo do efeito magnetocalórico, utilizamos um modelo fenomenológico que considera a dependência da temperatura crítica da fase magnética na mudança de volume, o modelo utilizado parte das descrições propostas por Bean e Rodbell que correlaciona fortes interações magnetoelásticos com a transição de fase de primeira ordem Abstract: In this work we describe the obtaining processes of the MnAs1-x Ax (A= Te, P, Sb) and Mn1-xFexAs series for several concentrations. We divided this work in two stages: in the first one the samples were obtained using a high pressure furnace and in the second one using a resistive furnaces with the samples sealed in quartz tubes. The first stage, can be split in direct and indirect obtaining of the materials. In the indirect obtaining of the materials, our work was focused on the MnAs and MnSb compounds for the production of the series MnAs1-xSbx. In the direct obtaining, we synthesized the materials directly from the elements, using the same method adopted in the indirect obtaining. In the second stage of the work, we obtained the samples directly from the elements in quartz tubes. The produced samples were characterized by ray-X diffraction, optical microscopy, electron microscopy using the WDS technique and finally magnetic analysis for the calculation of the magnetocaloric effect of each material and, in this way evaluate these materials as possible candidates to refrigerant materials. After the calculation of the magnetocaloric effect, we used a phenomenological model that considers the dependence of the critical temperature of the magnetic phase in the volume change, the model used part of the descriptions proposed by Bean and Rodbell [1] that correlates strong magnetoelastic interaction with the first order phase transition Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Orientadores: Adelino de Aguiar Coelho, Lisandro Pavie Cardoso Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho propomos o estudo de algumas propriedades magnéticas e do efeito magnetocalórico (EMC) de compostos da família TbxPr1-xAl2, onde x = 0,1; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5 e 0,75. É fato conhecido que dois elementos terras-raras se acoplam antiferromagneticamente quando inseridos em uma rede cristalina do tipo (R,R¿)Al2 se um deles é um elemento terra-rara leve o outro pesado. Desta forma, era esperado que as amostras desta série apresentassem um ordenamento ferrimagnético, o que foi confirmado pelos nossos dados. Comparamos nossos resultados com sistemas semelhantes e com eles fomos capazes de entender a origem de algumas características e aspectos físicos dos materiais, incluindo o EMC. Alguns compostos estudados aqui apresentaram o efeito magnetocalórico inverso, que acontece devido à competição entre as duas subredes magnéticas acopladas antiferromagneticamente. Observamos também os comportamentos da temperatura de transição magnética e dos parâmetros de rede em função da concentração de Tb, e verificamos o deslocamento dos picos do EMC associados à temperatura de transição (TC). Algumas propriedades importantes na aplicação destes materiais em refrigeração magnética foram levantadas e comparadas com a literatura. Verificamos que dois membros da série apresentaram o efeito de Exchange Bias (EB) e, em analogia com sistemas bicamadas FM-AFM em filmes finos, fomos capazes de entender e explicar este efeito. Acreditamos que o efeito de Exchange Bias está associado à forte anisotropia apresentada pelos compostos Tb0.3Pr0.7Al2 e Tb0.25Pr0.75Al2 que ocorre em temperaturas extremamente baixas e à magnetização dos elétrons polarizados de condução. Identificamos também as temperaturas de compensação (propriedades características deste tipo de sistema) nestes compostos Abstract: In this work we studied some magnetic properties and the magnetocaloric effect (MCE) of the series of compounds TbxPr1-xAl2, where x = 0.1, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5 and 0.75. It is known from the literature that the moments of a light and a heavy rare earth are antiferromagnetically coupled when they are inserted in a crystal lattice and this was confirmed by our analysis of the experimental data. We compared our results with similar systems and we were able to understand the origin of some features and physical aspects of those materials, including the magnetocaloric effect (MCE). Some compounds show the inverse MCE, associated to the competition between the two magnetic sublattices antiferromagnetically coupled. We also observed the behavior of the magnetic transition temperature (TC) and lattice parameters as a function of the concentration ('x¿), with a corresponding MCE peak shift. Some important properties regarding the application of these materials in magnetic refrigeration are discussed. Two members of the family of compounds show a shifted hysteresis curve which was assigned to the Exchange Bias (EB) effect in analogy with FM-AFM bilayers systems in thin films. We believe that the EB effect is associated with strong unidirectional anisotropy of the magnetic sublattices appeared in Tb0.3Pr0.7Al2 and Tb0.25Pr0.75Al2, which occurs at low temperatures, and with the magnetization of the polarized conduction electrons. We also identified the compensation temperature (characteristic properties of this type of system) in these compounds Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Kleber Roberto Pirota Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Este trabalho visa estudar o comportamento histerético, observado a baixos campos magnéticos, do fenômeno da magnetoimpedância gigante (GMI) em fitas amorfas a base de CoFeSiB com anisotropia magnética transversal. O fenômeno da GMI consiste na variação da impedância elétrica (aproximadamente do 100%) de uma amostra magnética mole quando submetida à aplicação de campo magnético DC externo. Apesar da importância da presença de histerese na GMI, tanto do ponto de vista básico quanto do tecnológico, existem poucos estudos na literatura que visam à explicação da origem desse efeito. Desde o ponto de vista fundamental, o completo entendimento do fenômeno poderia revelar importantes aspectos envolvidos com o processo de magnetização nos materiais considerados. De um ponto de vista prático, a presença da histerese na GMI tanto pode ser desfavorável, quando pensamos na fabricação de sensores, quanto favorável, se levamos em consideração a sua possível aplicação em sistemas de memória magnética. Por outro lado, o método denominado curva de inversão da primeira ordem (first-order reversal curve, FORC, em inglês) mostra-se uma poderosa ferramenta para o estudo e compreensão de fenômenos histeréticos, principalmente da histerese magnética presente em curvas de magnetização de materiais ferromagnéticos. Tal método, fundamentado no modelo clássico de Preisach, dá importantes informações através de medidas de ciclos de histerese secundarias da curva principal. Neste trabalho utilizamos a técnica FORC para estudar o fenômeno da histerese na GMI. Utilizamos fitas amorfas de composição (CoxFe1-x)70Si12B18, com x = 0,040 e 0,045 como sistema de estudo devido a suas propriedades magnéticas moles. Tais fitas possuem 22 µm de espessura, 0,8 mm de largura e constante de anisotropia de 139 J/m3 e 145 J/m3 respetivamente. As medidas de GMI foram realizadas com um analisador de rede vetorial (vector network analizer, VNA, em inglês). Tal equipamento, combinado a um sistema de bobina e fonte de corrente, permitiu-nos fazer medidas de impedância em função da frequência (entre 10 MHz e 1 GHz) e do campo magnético aplicado (até 100 Oe). Consideramos como principal resultado deste trabalho o desenvolvimento de um método eficiente para testar e aprimorar modelos teóricos sobre a origem de tal histerese. Os resultados obtidos do comportamento histeretico no volume e na superficie, foram interpretados levando-se em conta uma estrutura magnética estática volumétrica não uniforme e ao amortecimento das paredes de domínio Abstract: We studied the hysteretic behavior, observed at low magnetic fields, of the giant magnetoimpedance (GMI) phenomenon in CoFeSiB amorphous ribbons with transversal magnetic anisotropy. The GMI phenomenon consists in the electrical impedance variation (around 100 %) of a soft magnetic sample in the presence of an external DC magnetic field.Despite the importance of hysteresis presence in GMI from technological and basic points of view, it exists only few studies about the description of this effect. From the fundamental outlook, the complete understanding of the phenomenon could reveal important aspects involved in the magnetization process of the concerned materials. For practical applications, the hysteretic GMI can be unfavorable (for example for sensor development) or favorable (for example for magnetic storage memories). On the other side, first-order reversal curve (FORC) method is a powerful tool for the study and understanding of hysteretic phenomena, mainly for the hysteresis present in the magnetization curves of ferromagnetic materials. This method, based on the classical Preisach model, allows to extract important information through minor hysteresis loops inside the major one. In this work, we used the FORC technique to study the GMI hysteretic phenomenon. We investigated amorphous ribbons of (CoxFe1-x)70Si12B18 composition, where x = 0.040 and 0.045. Those ribbons were 2 µm thick and 0.8 mm wide. The GMI measurements were performed with a vector network analyzer (VNA). This equipment, coupled with a system of coil and power supply, allowed impedance measurements versus frequency (between 10 MHz and 1 GHz) and applied magnetic field (until 100 Oe). We consider that the main achievement of this work is the development of an efficient method allowing to test and improve theoretical models about the hysteresis origin. The obtained results were interpreted taking into account a non homogeneous static magnetic structure along the ribbon volume with domain walls damping Mestrado Física Mestre em Física

Orientadores: Ricardo Donizeth dos Reis, Flávio César Guimarães Gandra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: A familia dos hexaboretos de terras raras apresenta uma rica variedade em fenomenos de transporte, indo de supercondutores a isolantes de Kondo. Recentemente compostos como SmB6 e YbB6 foram revisitados a partir de propostas de topologia nao trivial correlacionados a estados de valencia mista em seus diagramas de fase. Isso abre perspectivas de estados exoticos em demais compostos da familia, principalmente ao utilizar parametros de ajuste como pressao hidrostatica, explorando possiveis conexões entre esses compostos contendo ions com eletrons bem localizados na camada 4f. Nesse trabalho exploramos o EuB6, unico da familia que apresenta ferromagnetismo bem definido em pressoes de até cerca de 17 GPa. Além disso o composto apresenta duas transições envolvendo formação de polarons magnéticos e deslocalização de portadores de cargas, com discussões em aberto sobre seu carater semimetalico ou semicondutor. Nesse trabalho observamos, através de tecnicas de espectroscopia de absorção de raios x (XAS) e Mossbauer de síncrotron (SMS), que ao aplicar pressoes jamais atingidas para esse hexa-boreto: acima de 20 GPa utilizando celulas de bigorna de diamante (DACs), vi o ordenemento ferromagnetico abaixo de 12 K e suprimido e substituido por uma nova fase paramagnetica com coexistencia de ions Eu2+ e Eu3+. Isso abre prospectos para estudos teoricos e experimentais sobre a física por tras dessa nova fase observada em ambientes de condições extremas. Com isso, correlacoes entre a estrutura dos hexaboretos de terras raras, suas propriedades magneticas e eletrônicas podem ser entendidas com mais profundidade, abrindo novas possibilidades para potencialmente encontrar e elucidar estados com topologia nao trivial propostos para essa familia Abstract: Rare earth hexaboride family present a rich variety of transport phenomena, ranging from superconductors up to Kondo insulators. Recently compounds such as SmB6 and YbB6 were revisited from proposals of non-trivial topology correlated to mixed-valence state in its phase diagram. This opens perspectives for exotic states on remaining family¿s compounds, mainly when using adjustment parameters like hydrostatic pressure, exploring possible connections between these well localized 4f shell electron containing ions. In this work we explore EuB6, the only compound of the family that presents well defined ferromagnetic ordering up to pressures of 17 GPa. Furthermore it also presents two transitions involving magnetic polarons formation and charge de-localization, with open discussion about it semimetallic or semiconductor behavior. At this work we observe, using X-Ray absorption spectroscopy (XAS) and synchrotron Mossbauer spectroscopy, that by applying pressures above 20 ¨ GPa using diamond anvil cells (DACs) the ferromagnetic ordering below 12 K is suppressed and substituted by a new paramagnetic phase where Eu2+ and Eu3+ coexist. viii This opens prospects for theoretical and experimental studies about physics behind the new phase observed in ambient of extreme conditions. With this, correlations between rare earth hexaborides structure, magnetic and electronic properties may be better understood with the opening of new possibilities to find and elucidate proposed non-trivial topology states for this family Mestrado Física Aplicada Mestre em Física FAPESP 2018/19015-1 CNPQ 135947/2018-9 CAPES 001

Orientadores: Narcizo Marques de Souza Neto, Flávio César Guimarães Gandra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Uma das maneiras de estudar propriedades magnéticas dos materiais é utilizando a técnica de dicroísmo circular magnético de raios X (XMCD). Esta é uma técnica bem estabelecida em síncrotrons, com sua principal característica sendo a seletividade ao elemento químico e ao orbital atômico. Sinais de XMCD variam em intensidade, sendo em geral de 1 a 4 ordens de grandeza menores do que o salto de absorção da amostra. Então, em diversos casos científicos, é necessária muita estatística e, consequentemente, tempo de medida para se obter um espectro de XMCD com boa relação sinal ruído. Portanto, neste projeto, desenvolvi uma instrumentação baseada em lâmina de 1/4 de onda e aquisição síncrona otimizada para experimentos de XMCD, podendo ser utilizada tanto em linhas de luz de óptica monocromática quanto policromática. Ainda, a instrumentação é compatível com experimentos em altas pressões, baixas temperaturas e altos campos magnéticos, e foi utilizada para medir XMCD na borda L3 do Gd em um composto de GdCo2 em função de P e T Abstract: One way to study magnetic properties of materials is using the X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) technique. This is a well-established technique in synchrotron facilities, and its main characteristic is selectivity to the chemical element and to the atomic orbital. XMCD signals vary in intensity, usually being from 1 to 4 orders of magnitude smaller than the sample absorption jump. In many scientific cases, the amount of statistics necessary is high, consequently requiring a large period of time to obtain an XMCD signal with reasonable signal-noise ratio. Therefore, in this project I developed an instrumentation based on quarter wave plate and synchronous acquisition optimized for XMCD experiments, with the possibility to be applied in both monochromatic and polychromatic beamlines. Besides, this instrumentation is also compatible with high pressure and low temperature experiments, as well as with high magnetic fields. It was utilized to measure the dichroic signal at Gd L3-edge in a GdCo2 compound as function of P and T Mestrado Física Mestre em Física CNPQ 136119/2018-2 FAPESP 2013/ 22436-5

Orientador: Flávio César Guimarães Gandra Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Esta tese tem como principal objetivo desenvolver, apresentar e justificar a utilização de uma metodologia experimental que permita avaliar o efeito magnetocalórico (EMC), em qualquer tipo de material, de modo que as medidas reflitam a resposta real que a amostra fornece ao ser submetida a ciclos de magnetização similares àqueles que ocorrem em sistemas de refrigeração magnética. Para tal, construímos sistemas de medidas que utilizam dispositivos Peltier como sensores de fluxo de calor, capazes de realizar medidas diretas da quantidade de calor que a amostra absorve ou libera em situações aonde há variação de temperatura, campo magnético ou do ângulo entre direção do cristal e o campo aplicado. Na primeira parte do trabalho, foram realizadas medidas no sistema com dispositivos Peltier desenvolvido para uso no equipamento comercial PPMS - Physical Property Measurement System (Sistema de medidas de propriedades físicas) da Quantum Design. Utilizamos os métodos indiretos de medida do EMC mais comuns na literatura (medidas via curvas de magnetização e calor específico) para comparação com as medidas diretas de fluxo de calor através de varredura de campo obtidas pelo nosso sistema. Esta análise foi feita inicialmente em duas amostras com transições magnéticas de primeira e segunda ordem, consideradas como amostras padrão na área do EMC: Gadolínio e a liga Gd5Ge2Si2. Discutimos as diferenças encontradas e definimos aquele que acreditamos ser o protocolo de medidas mais correto para a avaliação do EMC para fins práticos. A partir desta conclusão, analisamos três outras amostras que apresentam comportamentos não usuais e alto potencial magnetocalórico e discutimos as diferenças. Perdas do EMC por histerese foram obtidas experimentalmente. Na segunda parte, com o auxílio de um calorímetro com o elemento Peltier capaz de realizar um giro de até 80° sob campo constante de até 1,9 T, realizamos o estudo do efeito magnetocalórico anisotrópico (EMC-ani) em amostras monocristalinas da família RAl2, obtidas pelo processo de Czochralski. Primeiramente medidas de calor específico e do EMC convencional foram realizadas nos monocristais, através do protocolo definido como ideal na primeira parte do trabalho, utilizando o sistema Peltier do PPMS. A partir desses dados, fomos capazes de obter o EMC-ani, de modo indireto, pela subtração das curvas obtidas. Por fim utilizamos o sistema Peltier de giro para realizar medidas diretas do EMC-ani em monocristais de DyAl2. Os resultados das medidas indiretas e diretas foram comparados com cálculos obtidos através de um modelo autoconsistente Abstract: This thesis aimed to develop, present and justify the use of a methodology that allows one to evaluate the magnetocaloric effect (MCE), for any kind of material, such that the results reflects the real behavior of the sample submitted to magnetization cycles similar to those of magnetic refrigeration systems. To do so, we built measurement systems that uses Peltier devices as heat flux sensors to determine the heat absorbed or released by the sample in situations where the temperature, magnetic field, or angle between a given crystal direction and field changes. In the first part of the work, we report measurements using a Peltier device system developed for use with the Quantum Design PPMS (Physical Property Measurement System). We evaluated the indirect MCE measurements by using the most common techniques found in literature (through magnetization or specific heat curves) and compared to the direct heat flux measurements obtained through field sweep scans with our system. This analysis was initially made with two samples that present a first and a second order magnetic transition, considered as standard samples at MCE research area: Gadolinium and the Gd5Ge2Si2 alloy. We discussed the differences found and defined the measurement protocol that we believe to be correct to the practical evaluation of the MCE. From this conclusion, we analyzed three other samples that present uncommon behavior and high magnetocaloric potential and discussed their differences. MCE hysteresis losses were experimentally obtained. In the second part, with the aid of a calorimeter built with Peltier devices capable of perform an 80° rotation under constant magnetic field up to 1,9 T, we made the study of the Anisotropic Magnetocaloric Effect (MCE-ani) in monocrystalline samples of the RAl2 family grown by the Czochralski method. First, we made specific heat and conventional MCE measurements with the ideal protocol that was defined in the first part of the work, using the PPMS Peltier system. From these data, we were able to calculate indirectly the MCE-ani by subtracting the acquired curves. Finally, we used the Peltier rotation system to perform direct measurements of the MCE-ani in DyAl2 single crystals. The results of the indirect and direct measurements were compared with calculations achieved using a self-consistent process Doutorado Física Doutor em Ciências CAPES 1060137/2011 CNPQ FAPESP FAEPEX

Orientadores: Narcizo Marques de Souza Neto, Flávio César Guimarães Gandra Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Os resultados apresentados nesta tese mostram a potencialidade do uso das técnicas de espectroscopia de absorção de raio X no estudo das hibridizações (4f,5f )/(5d,6d) em compostos intermetálicos ajudando no entendimento de diversos fenômenos físicos. Na primeira parte do trabalho utilizamos as técnicas de espectroscopia para estudar o comportamento da valência e do magnetismo no composto de EuPt2Si2 quando submetido à pressão. Ao contrário do previamente reportado na literatura nossos resultados mostram que o composto de EuPt2Si2, encontra-se nas vizinhanças de um ponto crítico quântico de flutuação de valência, e a valência do íon de Eu, que é de 2.2 ã pressão ambiente, aumenta com o incremento da pressão se tornando 3+ para pressões maiores do que 15 GPa. A mudança de valência diminuiu o número de íons magnéticos da amostra o que provoca um colapso do seu momento magnético. Nossos dados suportados por cálculos de densidade de estados eletrônicos mostram que o processo de transição de valência ocorre com uma transferência de carga entre os níveis 4f e 5d do Európio, acompanhado de uma maior localização dos orbitais 5d do Eu, fazendo com que as cargas inicialmente compartilhadas pelos íons de Eu/Pt/Si se localizem no orbital 5d do Eu. Na segunda parte desta tese nós mostramos, até nosso conhecimento, os primeiros resultados de dicroísmo circular magnético de raios X (XMCD) nas bordas L2,3 do Urânio. Foram estudados os compostos de UM2(M=Ga,Ge) e UX(X=Te,Se) para os quais foi observada uma gigante contribuição quadrupolar nos espectros de dicroísmo na borda L3. Descrevemos uma metodologia associando a técnica de dicroísmo circular magnético com simulações da estrutura eletrônica usando teoria do funcional densidade (DFT), para estudar o grau de hibridização entre os orbitais 5f-6d e obter informações a respeito do caráter itinerante/localizado do magnetismo de cada um dos compostos. Por fim, a seletividade ao elemento químico da técnica de XMCD foi aplicada no estudo do magnetismo dos compostos de UCu2Si2 e UMn2Si2. A partir dos espectros de XMCD nas bordas L3 do Urânio e K do Cu e do Mn, mostramos que ao contrário do previamente reportado na literatura, tanto o Urânio como os metais 3d nesses materiais apresentam um momento magnético não nulo e que as hibridizações entre os níveis 5f e 3d regulam as propriedades magnéticas nestes dois materiais. Além disso, mostramos que no composto UCu2Si2 o momento magnético oriundo dos níveis 5f (contribuição quadrupolar do XMCD) é antiparalelo ao momento dos níveis 6d (contribuição dipolar do XMCD) Abstract: The results reported in this thesis show the potential for the use of X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) technique on the study of (4f,5f )/(5d,6d) hybridization in intermetallic compounds aiding the understanding of many physical phenomena. On the first part of this thesis, in order to probe the changes in the valence state and magnetic properties of EuPt2Si2 compound under extreme pressure, x-ray absorption near-edge spectroscopy (XANES) and x-ray magnetic circular dichroism (XMCD) were carried out. The XANES spectrum exhibitx a strong dependence with temperature and pressure. Contrary to previous reports, Eu was found to change the valence with the increase of the pressure from divalent to the trivalent state. The change in valence reduced the number of magnetic ions of the sample which causes a collapse of its magnetic moment. Density functional theory has been applied to give insight into the pressure-induced changes in Eu valence and the magnetic ordering on this compound. In the second part of this thesis we show, to the best of our knowledge, the first results of magnetic circular dichroism in Uranium L2,3 edges. A giant quadrupolar contribution was observed in U-L2,3 edges x-ray magnetic circular dichroism of a few representative Uranium compounds (UGa2, UGe2, UTe and USe). We support the spectroscopic data with density functional theory to assess the degree of 5f -6d electronic hybridization and the degree of itineracy/localization of 5f electrons in each of the compounds. Finally, we use the element and orbital selectivity of XANES and XMCD measurements combined on U-L3 and Cu and Mn K absorption edges to probe the eletronic and magnetic properties of the UMn2Si2 and UCu2Si2 compounds. Our results show that both Uranium and 3d elements present magnetic moment and therefore the 5f /3d hybridization regulates the magnetic properties on these compounds. Furthermore, we show for UCu2Si2 compound the aligment of magnetic moments of U 5f and U 6d orbitals is antiparallel Doutorado Física Doutor em Ciências CNPQ CAPES FAPESP

Orientadores: Narcizo Marques de Souza Neto, Flávio Cesar Guimarães Gandra Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Este trabalho teve como objetivo a investigação de diversos mecanismos físicos provenientes das estruturas eletrônicas, magnéticas e cristalinas de sistemas ternários de terras raras e metais de transição 3d-5d através do uso das técnicas de espectroscopia de absorção de raios X e difração de raios X sob altas pressões. Dentre os fenômenos físicos estudados em função da compressão da rede cristalina induzida pela aplicação da pressão estão o magnetismo proveniente dos orbitais 4f e 5d nos sistemas ternários RERh4B4 (com RE = Dy e Er), os efeitos do campo elétrico cristalino e as interações de troca magnéticas nas perovskitas duplas 3d-5d (AFeOsO6, com A = Ca e Sr) e o acoplamento spin-órbita nos metais de transição 5d. As propriedades eletrônicas e magnéticas dos orbitais 4f e 5d das terras raras nos compostos da família RERh4B4 (RE = Dy e Er) foram investigadas através de experimentos de XANES e XMCD sob altas pressões na borda L3 do Dy e Er . Os sinais magnéticos das contribuições quadrupolar (2p3/2-> 4f) e dipolar (2p3/2->5d) presentes nos espectros de XMCD, em ambos os compostos, diminuem progressivamente em função da pressão. Este comportamento foi explicado em termos das interações de troca magnéticas entre os íons de terras raras, que são enfraquecidas pelas alterações locais da estrutura atômica induzidas pela compressão da rede cristalina. Já no sistema de perovskitas duplas, foi demonstrado que a compressão da estrutura Sr2FeOsO6, com um arranjo cristalino ordenado dos íons de Fe (3d) e Os (5d), permite o controle contínuo e reversível da coercividade e magnetização de saturação. Este efeito foi explicado em termos do aumento do campo elétrico cristalino em função da pressão, que altera as interações de troca magnéticas Fe-O-Os e transforma o material com magnetização remanente e coercividade praticamente nulas a pressão ambiente em outro com uma coercividade robusta (~0.5 T) e magnetização de saturação expressiva a pressões acima de ~10 GPa. Por fim, a última parte desta tese de doutorado foi dedicada ao uso da seletividade química e orbital da técnica de XANES na investigação do acoplamento spin-órbita nos elementos Pt (Pt0, 5d9) e Hf (Hf0, 5d2) sob altas pressões. Ao contrário do observado para a Pt, o cálculo do branching ratio a partir dos espectros de absorção nas bordas L2,3 do Hf revelaram que o acoplamento spin-órbita aumenta monotonicamente em função da pressão aplicada. Esse comportamento foi relacionado às propriedades supercondutoras e estruturais presentes nesse elemento sob altas pressões Abstract: The scientific goal of this work has been the investigation of several physical mechanisms derived from the electronic, magnetic and structural properties of ternary rare earth and transition metal systems by means of X-ray absorption spectroscopy and X-ray diffraction techniques in a diamond anvil cell. Among the physical properties studied as a function of lattice compression induced by applied pressure are the magnetism of the 4f and 5d orbitals in tetragonal rare earth rhodium borides RERh4B4 (with RE = Dy e Er), the crystal electric field effects and magnetic exchange interactions in 3d-5d double perovskite systems (A2FeOsO6, with A = Ca e Sr) and the spin-orbit coupling in 5d transition metals. The electronic and magnetic properties of the rare earth 4f and 5d orbitals in the RERh4B4 (RE = Dy e Er) systems were investigated through high pressure XANES and XMCD experiments at Dy and Er L3 edges. For both compounds, the magnetic signals of the quadrupole (2p3/2->4f) and dipole (2p3/2->5d) contributions to the XMCD spectra progressively decrease as a function of pressure. This behavior was explained in terms of the magnetic exchange interactions between the rare earth ions, which are weakened by changes in the local atomic structure induced by compression of the crystal lattice. In the double perovskite system, it has been shown that compression of Sr2FeOsO6 structure with an ordered crystalline arrangement of iron (3d) and osmium (5d) transition metal ions, allows for continuous and reversible control of magnetic coercivity and saturation magnetization. This effect was explained in terms of enhanced crystal electric fields under high pressure, which alter the Fe-O-Os magnetic exchange interactions and transform the material with an otherwise mute response to magnetic fields into one with a strong coercivity (~0.5 T) and substantial saturation magnetization at pressures above ~10 GPa. Finally, the last part of this thesis is dedicated to the use of chemical and orbital selectivity of XANES technique as a tool to investigate the spin-orbit coupling in Pt (Pt0, 5d9) and Hf (Hf0, 5d2) elements under high pressures. Unlike observed for Pt, the calculated branching ratio determined from the integrated intensities of the Hf L2,3 white lines shows that the spin-orbit coupling increases monotonically as a function of applied pressure. This behavior was related to the superconducting and structural properties displayed by this element at high pressures Doutorado Física Doutora em Ciências FAPESP

Orientador: Mário Antônio Bica de Moraes Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho, a técnica de magnetron-sputtering foi empregada para fabricar filmes multicamadas de Gd/W e Gd/Cr, cujas propriedades magnéticas foram investigadas em função da espessura das camadas de Gd, dGd, e da temperatura do substrato, TS, durante a deposição. Espectroscopia de retroespalhamento Rutherford e espectroscopia fotoeletrônica de raios-x foram utilizadas, respectivamente, para detectar possível contaminação de oxigênio e para verificar a continuidade da camada de Gd sobre W e Cr. Difratometria de raios-X de baixo ângulo (GAXRD) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram empregadas para investigar a estrutura cristalina e morfologia das amostras. As análises de GAXRD mostraram que nas amostras Gd/W as camadas de Gd são amorfas. Nas amostras Gd/Cr, entretanto, a cristalinidade do Gd aumenta com o aumento de dGd e TS. Pelas medidas de MEV foi visto que os filmes de Gd tanto sobre W quanto Cr são granulares. Para investigar as propriedades magnéticas utilizamos um magnetômetro SQUID e um PPMS. O primeiro foi utilizado para as medidas de momento magnético em função do campo estático, Hdc, e da temperatura, T. O PPMS foi utilizado nas investigações de susceptibilidade magnética ac em função de T, medidas em diferentes frequências de oscilação do campo e diferentes Hdc. A complexa natureza magnética dos filmes com dGd = 10 nm foi observada através das isotermas M x H, que não apresentaram saturação, para a maioria das amostras, nem mesmo em baixas temperaturas e altos campos. Pela análise dos dados magnéticos em função da temperatura, observamos que o caráter ferromagnético nas amostras se acentua à medida que TS e dGd aumentam. A temperatura de Curie, TC, também depende de TS e dGd, aumenta de 247 a 297 K com o aumento dos dois últimos parâmetros. A partir das isotermas M x H o momento magnético de saturação a 0 K foi calculado, e ele mostrou-se dependente de TS. A existência de vidros magnéticos nas amostras com dGd = 10 nm foi fortemente sugerida pelos resultados obtidos de magnetização e susceptibilidade ac, ambas em função de T. Para filmes com dGd = 10 nm, o efeito magnetocalórico foi investigado através da variação de entropia magnética, ?SM, em função da temperatura, para a remoção de um campo de 50 kOe. Curva de ?SM x T para as amostras Gd/Cr com TS = 300 e 500 ºC exibiram picos a alta temperatura denotando ferromagnetismo. Por outro lado, a amostra Gd/Cr depositada a 30ºC e todos os filme Gd/W não apresentaram nenhum pico em ?SM x T, indicando ausência ou baixa quantidade da fase ferromagnética. Todas as medidas são consistentes em indicar múltiplas fases magnéticas nas amostras e temperaturas de transição. Uma forte consistência entre as medidas magnéticas, GAXRD e MEV é verificada Abstract: Direct current magnetron sputtering was used to synthetize Gd/W and Gd/Cr multilayer films, whose magnetic properties were investigated as a function of the Gd layer thickness, dGd, and the substrate temperature, TS, during deposition. Rutherford backscattering spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy were employed, respectively, to detect possible oxygen contamination and to check the continuity of the coverage of the Gd layers on top of those of W and Cr. Grazing angle X-ray diffraction (GAXRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to investigate the crystalline structure and the morphology of the samples. The GAXRD analyses have shown that in the Gd/W samples the Gd layers are amorphous. In the Gd/Cr samples, however, Gd is crystalline. In these samples, the Gd crystalline order increases with increasing TS and dGd. From the SEM analysis, it was found that the Gd layers in either Gd/W or Gd/Cr samples were granular. To investigate the magnetic properties of the films, SQUID and PPMS magnetometries were used. With the former technique, the magnetic moments of the samples were measured as a function of a dc magnetic field, Hdc, and temperature, T. By PPMS, alternating magnetic fields, superimposed by different Hdc fields were used. The moments were measured as a function of T, Hdc and the frequency of the alternating field. The complex magnetic nature of the films with dGd = 10 nm was observed from the M x H isotherms, which did not show, for most of the samples, saturation even at high magnetic films and low temperatures. From the magnetic data as a function of temperature, it was observed that ferromagnetic character of the samples is enhanced as dGd and TS were increased. The Curie temperature, TC, also depends on TS and dGd as it increases from 247 to 297 K as the latter variables are increased. From the M x H isotherms the saturation magnetic moment at 0 K was determined, and it was observed that it depends on TS. The existence of magnetic glass states in samples with dGd = 10 nm was strongly suggested from both magnetization and ac susceptibility measurements as a function of T. For films with dGd = 10 nm, the magnetocaloric effect was investigated by the magnetic entropy change, ?SM, as a function of the temperature for the removal of a 50 kOe field. The ?SM x T plots for the Gd/Cr samples deposited at TS = 300 and 500 ºC exhibited high temperature peaks denoting ferromagnetism. On the other hand, for the Gd/Cr sample deposited at 30 ºC and for the all the Gd/W samples, such peaks were not seen, indicating the absence, or low-content, ferromagnetic phase. All magnetic measurements are consistent in indicating multiple magnetic phases in the samples and magnetic transition temperatures. A strong consistency among the magnetic and the GAXRD and SEM observations was also verified Doutorado Física da Matéria Condensada Doutora em Ciências

Orientador: Flávio César Guimarães Gandra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho apresentamos os resultados das medidas de magnetização e calorimetria em policristais da série RZn (R= Tb, Gd, Er e Ho). Através da análise das curvas de magnetização em função da temperatura, obtidas em campos de até 5 T, avaliamos e obtemos o efeito magnetocalórico (EMC) para os compostos da série, expresso através da variação isotérmica da entropia. O composto GdZn é o mais simples da série sendo o único que não apresenta efeitos inerentes à anisotropia magnética. Pelas medidas de magnetização observamos uma transição de ordenamento magnético em 260 K. Para este composto utilizamos um hamiltoniano simples, considerando apenas as contribuições devido à interação de troca e ao efeito Zeeman para simular curvas de calor específico e magnetização. Com os dados obtidos observamos uma variação de entropia máxima de 3,49 mJ/gK para um campo de 5 T em torno de Tc. O ErZn apresenta transição ferromagnética em 18 K e uma queda na magnetização em temperaturas abaixo de Tc, que é resultado de uma transição de reorientação de spin (TRS) induzida por campo. Essa transição é um efeito da anisotropia do sistema e é observada apenas em curvas obtidas em baixos campos magnéticos. Para simular as curvas de magnetização do ErZn e dos demais compostos da série adicionamos ao hamiltoniano utilizado a contribuição devido ao campo cristalino. Ao avaliarmos o EMC do ErZn vemos que existe uma pequena anomalia, resultado da TRS, em torno de 11K para variações em até 2 T de campo. Em campos maiores a anomalia desaparece e obtemos um ?S de até 14,83 mJ/gK em campos de 5 T. Os compostos TbZn e HoZn apresentam transições ferromagnéticas em 195 e 66 K, respectivamente, e ambos apresentam transições de reorientação de spin em temperaturas abaixo de Tc. Diferentemente do ErZn, porém, nesses compostos as TRS não são induzidas por campo, sendo resultado apenas da anisotropia do sistema, mostrando efeitos muito mais pronunciados nas curvas de magnetização e calor específico. Ao calcularmos o EMC desses compostos, observamos dois picos pronunciados relativos à mudança da entropia no material, um devido ao ordenamento magnético em Tc e outro devido à reorientação de spin no material. Essa característica faz com que o EMC nesses compostos tenha uma área de atuação muito maior do que em materiais que só apresentam um ?Smax em Tc, tornando materiais desse tipo fortes candidatos à refrigeração magnética Abstract: This work presents the results of calorimetric and magnetization measurements on polycrystalline RZn series (R = Tb, Gd, Er and Ho). By analyzing the curves of magnetization as a function of temperature, obtained under fields up to 5 T (6 T for TbZn), we obtain and evaluate the magnetocaloric effect (MCE) for compounds of the series, expressed by the isothermal entropy change. The GdZn compound is the simplest of the series being the only one that has no inherent magnetic anisotropy effects. Through magnetization measurements we observe a magnetic ordering transition at 260 K. For this compound we use a simple Hamiltonian, considering only the contributions due to exchange interaction and the Zeeman Effect to simulate curves of specific heat and magnetization. With the data obtained, GdZn presented a maximum entropy change of 3.49 mJ/gK for a magnetic field of 5 T around Tc. The ErZn presents a ferromagnetic transition at 18 K and a drop in magnetization at temperatures below Tc, which is the result of a spin reorientation transition (SRT) induced by magnetic field. This transition is an effect of the system¿s anisotropy and is observed only in curves at low magnetic fields. To simulate the magnetization curves of ErZn and the other compounds of the series we added to the Hamiltonian the contribution due to the crystalline field. In evaluating the MCE of ErZn we find that there is a small anomaly, the result of SRT, around 11K for field variations up to 2 T. In larger fields the anomaly disappears and we get ?S up to 14.83 mJ / gK at fields of 5 T. The compounds HoZn and TbZn have ferromagnetic transitions at 195 and 66 K, respectively, and both have spin reorientation transitions at temperatures below Tc. Unlike the ErZn compound, however, those SRT are not field-induced, being the sole result of anisotropy of the system and showing effects much more pronounced in the curves of magnetization and specific heat. In calculating the EMC of these compounds, we observe two pronounced peaks on the entropy change in the material, one due to a magnetic ordering at Tc and the other due to spin reorientation in the material. This feature shows that the MCE in these compounds act in a much wider range than the usual materials that shows a peak only in Tc, making them strong candidates for magnetic refrigeration Mestrado Física da Matéria Condensada Mestre em Física

Orientador: Flávio César Guimarães Gandra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: O efeito magnetocalórico (EMC) é a base da refrigeração magnética. O potencial magnetocalórico é caracterizado por duas quantidades termodinâmicas: a variação isotérmica da entropia (?S) e a variação adiabática da temperatura (?T), as quais são calculadas sob uma variação na intensidade do campo magnético aplicado ao sistema. Em sistemas que apresentam anisotropia magnética é observada uma mudança no efeito magnetocalórico porque este potencial torna-se fortemente dependente da direção de aplicação do campo magnético. A anisotropia em sistemas magnéticos pode levar à definição de um efeito magnetocalórico anisotrópico, o qual, por definição, é obtido para um campo cuja intensidade é mantida constante e cuja orientação variamos de uma direção difícil de magnetização para a direção fácil de magnetização. Neste trabalho apresentaremos os resultados obtidos para o efeito magnetocalórico anisotrópico nos compostos monocristalinos de DyAl2, RBi(R=Dy,Ho) e RGa2 (R=Er,Ho). Para o composto DyAl2 , utilizando o hamiltoniano de campo cristalino (CC) e a aproximação de campo médio, foi possível simular as curvas de magnetização e calor específico obtendo boa concordância com os resultados experimentais. Neste composto a variação isotérmica da entropia ?Sanisotrópico obtida pela variação da direção do campo H (EMC anisotrópico) é maior do que ?Siso convencional que, entretanto, ocorre na temperatura de reorientação de spin (T=42K). A forte anisotropia do ErGa2 e do HoGa2 contribui para uma expressiva diferença no ?Smag (~12 e 23J/kgK@5T, respectivamente, para T~10K) quando o campo é aplicado paralela ou perpendicularmente ao eixo fácil. Em ambos os casos a variação anisotrópica de entropia com a temperatura é semelhante ao ?S convencional com o campo magnético aplicado paralelamente ao eixo fácil de magnetização (eixo c para o ErGa2 e plano ab para o HoGa2). Observamos ainda que o EMC do ErGa2 é fortemente afetado pelo campo cristalino. Medidas de calor específico mostraram um acentuado pico tipo Schottky centrado em 40K e, conseqüentemente, somente parte da entropia magnética total se apresenta na temperatura de ordenamento antiferromagnética. Nos compostos de DyBi e HoBi o valor obtido para o EMC anisotrópico foi maior do que o EMC convencional ( cerca de 15% para o DyBi e 45% para o HoBi). Para os dois compostos foi obtido o EMC anisotrópico para os campos magnéticos de 5T, 6T e 7T. Para o HoBi obtivemos um resultado bastante interessante, no qual o EMC anisotrópico encontrado para µ0H= 5T, 24.7J/KgK, é aproximadamente o dobro do obtido para µ0H =7T Abstract: The magnetic refrigeration is based on the magnetocaloric effect. The magnetocaloric potential is characterized by two thermodynamic quantities: the isothermal entropy change (?S) and the adiabatic temperature change (?Tad), which are calculated upon under 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. For DyAl2 compound, using crystal field and mean field approximations, it was possible to simulate the magnetization curves and specific heat obtaining a good agreement with experimental results. In this compound the isothermal entropy change ?Sanisotrópico obtained by varying the direction of the field H (anisotropic EMC) is higher than conventional ?Siso, however, occurs in spin reorientation temperature (T = 42K). The strong anisotropy of ErGa2 and HoGa2 contribute to a expressive difference in the ?Smag (~12 and 23J/kgK@50kOe, respectively at T=10K) when the magnetic field is applied parallel or perpendicular to the easy axes. In both cases the anisotropic variation of entropy with temperature is similar to conventional Ds with the applied magnetic field parallel to the easy axis of magnetization (c axis for ErGa2 and plane ab for HoGa2). We also observed that the EMC ErGa2 is strongly affected by crystal field. Specific heat measurements show a sharp peak Schottky type centered at 40K and, therefore, only part of the total magnetic entropy is presented in the antiferromagnetic ordering temperature. In the compounds of DyBi and HoBi the value obtained for the anisotropic EMC was higher than the conventional EMC (~ 15% to DyBi and 45% for HoBi). For the two compounds was obtained the EMC anisotropic for magnetic fields of 5T, 6T and 7T. HoBi obtained for a very interesting result, in which the anisotropic found for EMC µ0H = 5T, 24.7J/KgK is approximately double that obtained for µ0H = 7T Mestrado Física da Matéria Condensada Mestre em Física