Física da Matéria Condensada II.2 Matéria Condensada Experimental

Autoria

Prof. Dr.Raul E. Rapp

Colaboradores

Prof.Dr. F.A. Chaves

Prof. Dr. M. El Massalami

Prof. Dr. M. A. Novak

Colaboradores externos

Prof. Dr. R. Calvo, UFL, Santa Fe, Argentina

Prof. Dr. H. Godfrin, CRTBT, Grenoble, França

Descrição

Sistemas em que o comportamento é o correspondente a dimensão menor que 3 tem sido objeto de grande interesse nos mais variados sistemas da materia condensada. Temos, por diversas técnicas (calor específico, condutividade térmica, condutividade elétrica, isotermas de adsorção, ressonancia magnética nuclear), estudado efeitos de baixa dimensão em sistemas adsorvidos1,4), mudança de dimensão com temperatura em elétrons em metais5) e efeitos de localização em duas dimensões6). Em sistemas magnéticos os efeitos de baixa dimensionalidade permitem uma modelagem teórica o que faz com que as medições experimentais possam ser interpretadas com facilidade dando subsidios para o aperfeçoamento da teoria.

Em neônio adsorvido1) observamos por calor especifico uma transição de primeira ordem para densidade próximas à de um átomo para cada três sítios. É interesante que neste caso a interação de Wan der Walls entre os átomos de neônio frustra uma transição de segunda ordem descrita pelo modelo de Pott's para o caso de um átomo cada 3 sitios como observado no caso dos átomos mais leves de hélio 3. No caso de hélio 3 adsorvido estudado por ressonância magnética nuclear2) observamos para densidades entre 0.4 e 0.9 monocamadas um sólido bidimensional paramagnético com uma temperatura de Curie Weiss entre 0.002 e 0.003 K. Os resultados sobre hélio 3 consequência de vários trabalhos estão descritos em um artigo de revisão convidado4).

Observamos pela primeira vez por medições de condutividade elétrica a passagem em fios metálicos5) de um sitema localizado bidimensional a um sistema monodimensional. Por meio de medidas de calor espeçifico realizadas em grafite exfoliado, observamos efeitos de localização em duas dimensões6), efeito este já determinado por medições de condutividade elétrica até 0,01K7). Há alguns anos iniciamos o estudo de sistemas mangnéticos que formas estruturas de baixa dimensionalidade com uma grande riqueza de comportamentos e que são os atuais temas de estudo descritos abaixo.

1. Estudo da interação de troca em aminoácidos de cobre
No caso dos aminoácidos de cobre temos momentos magnético (do Cu) que ficam situados numa rede cristalina arranjados em planos ou em cadeias lineares. Estas estruturas bidimensionais ou unidimensionais havendo interações magnéticas entre eles produzem sistemas magnéticos modelos de baixa dimensionalidade que tem um comportamento magnético previstos por modêlos estatisticos8,9,10). Através de medidas de calor específico e/ou magnetização estas medidas podem se comparadas com diversos modelos teóricos pelos quais obtém-se os parâmetros das interações de troca entre os momentos magnéticos. Isto foi feito com o Cu-alanina8) e Cu-butiratos9). Existe um grande interesse para o entendimento magnetoquímico destas interações de troca, que dependem das ligações via pontes de hidrogênio e/ou pontes carboxílicas. Para este estudo temos amostras deuteradas que alteram as interações via pontes de H. Queremos também medir a susceptibilidade e para tanto estamos desenvolvendo um susceptômetro que será montado na câmara de mistura do refrigerador de diluição, permitindo medições desde 0.01 K até 4K. Medidas de magnetização em altos campos magnéticos e muito baixas temperaturas também são desejadas, pois fornecem de maneira mais direta os valores das interações de troca e permitem a determinação das constantes de anisotropia nestes sistemas. Estas medidas serão também realizadas nos sitemas magnéticos orgânicos descritos no tema "Magnetismo em sistemas magnéticos orgânicos e nanoestruturados". Neste mesmo tema medidas de calor espeçífico à muito baixas temperaturas em nanopartículas magnéticas11,12) , permitiram evidenciar um desdobramento do estado fundamental, importante para o entendimento dos fenômenos quânticos apresentados nestes sistemas.


2. Antagonismo entre camadas magnéticas e supercondutoras
A estrutura de dois famílias de compostos recentemente descobertas, supercondutores cerâmicos de cobre de alta temperatura crítica e borocarbetos de nickel, apresentam um claro caráter bidimensional. Esta baixa dimensionalidade pela sua vez tem uma profunda influência nas propriedades físicas. Um exemplo bem conhecido é o da família dos Rba2Cu3Ox e compostos relacionados. É interessante que a supercondutividade acontece em uma das camadas estruturais (camadas Cu2) que estão separadas pela camada de terra rara onde existe o magnetismo. Isto fornece um modelo excelente onde devido à baixa dimensionalidade estrutural dois fenômenos antagônicos, supercondutividade e magnetismo existem lado a lado. Isto é válido também para os borocarbetos de nickel. Atualmente estamos pesquisando o efeito da caraterística da estrutura sobre as propriedades magnéticas, térmicas e de transporte a baixas temperaturas nos mencionados compostos.13,14) Com medições de calor específico e susceptibilidade conseguimos contribuições importantes neste campo como a descoberta de supercondutividade em CeNi2B2C atribuída à camada metálica13).

Referências:

1. Two dimensional phase diagram of neon adsorbed on exfoliated graphite. Heat-capacity measurements. R.E. Rapp, E.P. de Souza and E. Lerner. Phys. Rev. B 24, 2196 (1981).
2. Nuclear magnetics properties of 3He adsorbed on graphite, R.E. Rapp and H. Godfrin. Phys. Rev B 47, 12004 (1993).
3. Condensation of 3He in 2 1/2 dimensions and indirect exchange in adsorbed films, H. Godfrin, R.E. Rapp, K.-D. Morhard, J. Bossy and Ch. Bäuerle. Rapid comunication - Phys. Rev. B 49, 12377 (1994).
4. Two dimentional nuclear magnets, H. Godfrin and R.E. Rapp. Advances in Physics, invited paper. 44,113 (1995).
5. One and two dimensional quantum localization in GaAs wires of rectangular cross-sections. M. Laviron, P.Averbuck, H. Godfrin and R.E. Rapp .J de Physique Letter 44, L1021 (1983).
6. Unusual specific heat contribution in exfoliated graphite, R. Viana, H. Godfrin, E. Lerner and R. E. Rapp. Phys. Rev. B 50, 4875 (1994).
7. Eletrical resistivity of Exfoliated Graphite in the rolling direction at very low temperatures. R.E. Rapp, L.D. Dilon and H. Godfrin. Cryogenics 25,152 (1985).
8. Exchange interactions and magnetic behavior of Cu(L-alanine)2 , specific heat measurements. R.E. Rapp, E.P.de Souza, H. Godfrin, and R. Calvo, J. Phys. Condens. Matter. 7, 9595 (1995).
9. Specific heat and exchange interaction of two isomer and isostructural copper-aminoacids complexes, M.L. Siqueira, R.E. Rapp and R. Calvo. Phys. Rev. B 48, 3217 (1993).
10. Exchange Interactions and Magnetic Dimension in Cu(L-ALA)2- R. Calvo, M.C.G.Passeggi, M.A.Novak, O.G.Symko, S.B.Oseroff, O.R.Nascimento and M.C.Terrile. -Phys Rev B. 43, 1074 (1991).
11. Superconductivity (possibly BCS), in the intermediate-valence CeNi2B2C, M. El Massalami, R. E. Rapp and G. Niewuenhuys, aceito para publicação, Physica C (1998).
12. Physical Characterization of the semiconductors RBa2Fe3Ox (R=La,Nd,Sm Gd), Amal Elzubair , M. El Massalami, P.H. Domingues, and R. E. Rapp, submetido para publicação, Phys. Rev B (1998).
13. Unusual properties of the molecular nanomagnet Mn12ac. M.A.Novak, A.M.Gomes and R.E.Rapp, Journ, Appl. Phys 83, 1 (1998).
14. Quantum Molecular Nanomagnets, M. A. Novak, A.M.Gomes, W.S.D.Folly and R.E.Rapp, invited talk to appear in the "Proceedings of the IV Latin American Workshop on Magnetism, Magnetic Materials and their applications" (1998).

M.C.E. - 9a linha

M.C.E. - 11a linha