Física da Matéria Condensada II.2 Matéria Condensada Experimental

Autoria

Prof. Dr. Miguel A. Novak

Colaboradores

Prof. Dr. Raul E. Rapp

Profa. Dra. Vitoria M. Barthem

Prof. Dr. João Paulo Sinnecker

Estudante

Angelo M. de Souza Gomes (doutorado)

Wallace de Castro Nunes (mestrado)

Helio Ricardo Carvalho (mestrado)

Colaboradores externos

Dr. L. C. Sampaio, CBP

Dr. J. L. Tholence

Dr. C. Paulsen, CTBT/CNRS-Grenoble

Dr. D. Gatteschi

Dr. A. Caneschi

Descrição

1. Sistemas orgânicos e nanomagnetos moleculares
Continuaremos com o estudo materiais orgânicos baseados no radical livre Nitroxido de Nitronil (NITR) (1,2), que podem ser ligados fàcilemente a metais de transição e terras raras. Em geral formam cadeias tiferromagnéticas(2), e em alguns casos (os mais interessantes) cadeias ferromagnéticas. A ênfase na pesquisa nesta área tem-se concentrado na procura de estruturas que apresentam ordem ferromagnética de longo alcance a uma temperatura crítica alta. O interesse tecnológico por estes materiais é muito grande, pois em geral estes cristais são transparentes, de obtenção relativamente fácil, e com propriedades novas, como por exemplo baixas perdas e possível biocompatibilidade.
Pretendemos estudar estes sistemas por meio de medidas de calor específico, susceptibilidade , magnetização e ralaxaçao magnética nestes. É fundamental para os sistemas orgânicos puros o accesso a medidas em temperaturas abaixo de 1K, sendo necessário operacionalizar o minirefrigerador de diluição existente no laboratório de baixas temperaturas. De igual importância sera a facilidade de medidas a altos campos magnéticos, onde a saturação ou a quebra das interações nestes sistemas pelo campo magnético são importantes para a determinação dos parâmetros da Hamiltonianas do sistema.
Continuar a estudar nos nanomagnetos moleculares orgânicos considerados sistemas modelos para estudos de relaxação superparamagnética, importante para meios de gravação magnética. Estes sistemas tem tido uma grande repercussão nos ultimos anos(3,4,5) pois permitiram a observação de efeitos quânticos "macroscopicos" em sistemas magnéticos, renovando assim o interesse na análise dos fundamentos da mecânica quântica. Pretendemos continuar a estudar estes fenômenos quânticos em outros sistemas baseados nos agregados Mn12 situados em moleculas de diferente simetria e tambem em outros agregados como o Fe8. A determinação da anisotropia real(6,7) e da Hamiltoniana correta é fundamental para a descrição correta e o entendimento dos fenômenos quânticos observados, que tem sido citados como elementos futuros em computação quântica. Estudamos estes sistemas por meio de medidas de relaxação magnética, susceptibilidade AC, e calor específico. Medidas de calor específico em campos magnéticos permitiram observar pela primeira vez a relaxação spin-rede no sentido inverso, ou seja rede-spin, em sistemas superparamangéticos(7).

Referências:
1. A ferromagnetic transition at 1.48K in a purely organic nitroxide, R. Chiarelli; M.A. Novak; A. Rassat; J.L Tholence - Nature, 363, 147 (1993).
2. Magnetic ordering in nitroxide multiradicals R.Chiarelli, , A.Rassat Y Dromzee, Y. Jeannin, M.A.Novak and J.L.Tholence-Palestra convidada na EPS meeting, regensburg (1993), Physica Scripta T49, 706(1994).
3. Magnetic Bystability in a molecular metal ion cluster, A.Caneschi, D.Gatteschi, R.Sessoli and M.A.Novak, Nature, 365, 141 (1993).
4. Quantum Tunneling in magnetic systems of various sizes, B. Barbara, L.Sampaio, J.E.Wegrowe, B.A.Ratnam, A.Marchand,C.Paulsen, M.A.Novak, J.L.Tholence, M.Uehara, L.Fruchart- J. Appl . Phys. 73(10), 1993. Palestra convidada na conferencia Magnetism and Magnetic Materials e
5. AC Susceptibility Studies in a Mn Cluster Organic Cluster- M.A.Novak and R. Sessoli- Palestra convidada na NATO Workshop on Quantum Tunneling of the Magnetization,-QTM'94- NATO ASI Series E: Applied Sciences Vol 301 Kluwer (1995) 171-188.
6. Specific heat and magnetic relaxation of the quantum nanomagnet Mn12ac. A.M.Gomes, M.A.Novak, R.Sessoli, A.Caneschi and D.Gatteschi, - Phys. Rev B 57 (9), 5021-5024, 1998.
7. Unusual properties of the molecular nanomagnet Mn12ac. M.A.Novak, A.M.Gomes and R.E.Rapp, Journ, Appl. Phys 83 (11),1-3, 1998.
8. 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.


2. Sistemas magnéticos granulares, amorfos e nanocristalinos.
Trata-se de uma nova linha iniciada com o estudo das interações entre nanopartículas de cobalto embebidas em uma matriz de Cu, preparadas por resfriamento rápido (melt-spinning) em forma de fita, e que apresentam magnetoresistencia gigante a temperatura ambiente [9,10]. Este tipo de material tem um alto interesse tecnológico como alternativa a multicamadas magnéticas (que já encontram várias aplicações tecnológicas).
Um dos pontos básicos para o desenvolvimento de materiais magnéticos de alto impacto tecnológico é o entendimento dos processos de magnetização que exibe um determinado material. Em materiais amorfos, tais processos dependem basicamente das estruturas de domínios. No caso dos granulares e nanocristalinos, das interações magnéticas entre partículas. Portanto o estudo destas estruturas de domínio e interações magnéticas são importantes [11-14]. Com esta finalidade, serão estudadas propriedades magnéticas (coercitividade, permeabilidade magnética ac e sua relaxação no tempo), de transporte e estruturais além de calor específico, a baixas temperaturas, em materiais amorfos, nanocristalinos e granulares.
Os tópicos propostos constituem um conjunto de temas atuais tanto do ponto de vista acadêmico, no que diz respeito a estudos de magnetismo básico, quanto do ponto de vista tecnológico, visando o desenvolvimento de dispositivos aplicados.

Referências:
9. A.E.Berkowitz, J.R.Mitchell, M.J.Carey, A.P.Young, S.Zhang, F.E.Spada, F.T.Parker, A.Hutten and G.Thomas, Phys.Rev.Lett., 68, (1992), 3745.
10. J.Q.Xiao, J.S.Jiang and C.L.Chien, Phys.Rev.Lett., 68, (1992), 3749.
11. M. Vázquez and A. Hernando, J.Phys. D, 29, (1996), 939.
12. A.González, P. Tiberto, A.G. Escorial, A.Hernando, P.Allia and J.P.Sinnecker, aceito para publicação no J.Physique, proceedings da Soft Magnetic Materials 13, Grenoble, setembro de 1997.
13. J.P.Sinnecker, P.Tiberto, G.V.Kurlyandskaya, E.H.C.P.Sinnecker, M.Vázquez and A.Hernando, aceito para publicação no J.Appl.Phys.
14. M.Vázquez, J.P.Sinnecker and G.V.Kurlyandskaya, palestra convidada para o IV Latin American Workshop on Magnetic Materials and Their Applications, São Paulo, Junho de 1998

M.C.E. - 8a linha

M.C.E. - 10a linha