Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T15:50:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sa_EduardoPeresNovaisde_M.pdf: 3368644 bytes, checksum: 4d33d3530d493c437466de0f89329dbc (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho, estudamos os efeitos de tamanho no hamiltoniano de Heisenberg-Ising na fase não crítica. Para tanto, utilizamos o ansatz de Bethe para resolver cadeias de spins com até mil sítios. Estudamos o comportamento, com o tamanho da cadeia, do estado fundamental antiferromagnético, do estado do gap de massa e do estado da onda de spin antiferromagnética. Além disso, estudamos o comportamento dos próprios gaps de massa e da onda de spin antiferromagnética. Nossos resultados para sistemas finitos corroboram o trabalho de Vega e Woynarovich para o estado fundamental e para estado do gap de massa. Até o momento, desconhecemos previsões analíticas para o estado da onda de spin. Sendo assim, propomos uma lei de escala para o estado da onda de spin com correções até terceira ordem. Finalmente, discutimos, qualitativamente, o comprimento de correlação da cadeia de Heisenberg-Ising, no limite termodinâmico, com base no comportamento dos sistemas finitos / Abstract: In this thesis, we studied the size efects on Heisenberg-Ising's hamiltonian in the non-critical region. In order to do so, we used the Bethe's ansatz to solve spin chains wich have up to one thousand sites. We studied the behaviour , with the chain size, of the ground state, of the mass gap state and of the spin wave state. Besides that, we studied the mass gap and the spin wave gap. Our results, for finite systems, are in agreement with the work of de Vega and Woynarovich for the ground state and for the mass gap state. Up to now, we lack of knowledge about asymptotic expressions for the spin wave state. So far, we propose a scaling law for this state, with corrections of third order. Finally, we discuss, qualitatively, the correlation length for the Heisenberg-Ising chain, in the thermodynamic limit, with the behaviour of finite systems / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T14:01:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Medeiros_Djalma_D.pdf: 2072753 bytes, checksum: 21f74611c6bd644d7409196c0a5a2fae (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Cadeias quânticas finitas do tipo Heisenberg-Ising, com spin s = 1/2 e condições de contorno periódicas, são resolvidas por técnicas numéricas de uma forma exata, diagonalizando o Hamiltoniano com o método de lanczos até tamanhos N = 28 spins. Quantidades físicas interessantes, tais como a energia do estado fundamental, gap de massa, velocidade da onda de spin e funções de correlação são computadas leis de escala para as correções de tamanho são obtidas e comparadas com predições analíticas sugeridas pelo ansatz de Bethe e pela invariância conforme. Os resultados da computação mostram que em toda a região anisotrópica o gap de massa fecha-se exponencialmente com o tamanho. O estado fundamental extrapolado é duplamente degenerado e apresenta ordem de longo alcance com componentes dominantes do tipo Néel. Flutuações quânticas tornam-se mais importantes à medida que a anisotropia é reduzida, levando a um estado fundamental singleto sem ordem de longo alcance para o sistema infinito no ponto isotrópico. Neste regime, os efeitos de tamanho têm correções logarítmicas. Uma mudança no comportamento da velocidade da onda de spin é predito para N ~ 50, bem acima dos tamanhos disponíveis em um típico cálculo de lanczos. Tabelas e gráficos das quantidades computadas são apresentadas juntamente com valores extrapolados usando algoritmos padrões / Abstract: Finite Heisenberg-Ising quantum chains, for spin s = 1/2 and periodic boundary conditions, are exactly solved by numerical methods diagonalizing the Hamiltonian using the Lanczos method up to size N = 28 spins. Interesting physical quantities are computed, including the ground state energy, the mass gap, the spin-wave velocity, and correlation functions. Scaling laws with size are obtained and compared with analytical predictions suggested by Bethe ansatz and conformal invariance. Computational results show that the mass gap closes exponentially with size in the whole anisotropic region. The extrapolated ground state is double degenerate, and displays long-range order with dominant components of the Néel type. Quantum fluctuations are enhanced as the anisotropy is reduced, leading to a singlet ground state without long-range order for the infinite system at the isotropic point. In this regime, size effects have logarithmic corrections. A crossover is predicted in the spin-wave velocity behavior at N ~ 50, well above the available sizes in a typical Lanczos calculation. Tables and plots of the computed quantities are presented along with extrapolated values using standard algorithms / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Magíster en Ciencias, Mención Física / La spintrónica se perfila como una de las corrientes mas atractivas y prometedoras dentro de la materia condensada gracias a la diversidad de fenómenos presentes, como el efecto Hall de spin, la magneto-resistencia gigante. En la spintrónica el estudio de materiales antiferromagnéticos es interesante pues dentro de sus propiedades se encuentran su abundancia natural y la posibilidad de disminuir las escalas temporal y espacial de los fenómenos presentes en ellos. Un ejemplo es la utilización de estos materiales en memorias magnéticas, pues gracias a la ausencia de magnetización neta en un material antiferromagnético es posible almacenar información en regiones de menor tamaño debido a la nula interacción dipolar entre dominios magnéticos. Esta tesis esté compuesta de tres trabajos teóricos orientados al desarrollo de la spintrónica antiferromagnética. En la primera parte se presenta la teoría efectiva de un sistema antiferromagnético no colineal. Para esto consideramos un sistema anisotrópico y con interacción de intercambio entre spines vecinos. A través de un parámetro de orden perteneciente al grupo de rotaciones estudiamos la dinámica de las excitaciones de baja energía del sistema obteniendo como resultado una familia de solitones topológicos que están descritos por la ecuación de sine-Gordon. Finalmente comparamos nuestros resultados con simulaciones numéricas de un sistema de momentos magnéticos obteniendo resultados completamente concordantes. La segunda parte corresponde al estudio de un cristal magnónico antiferromagnético. A partir de una teoría fenomenológica estudiamos la dinámica del campo de magnetización bajo el efecto de interacción de intercambio, y anisotropía uniaxial. A través de una modulación periódica de la anisotropía y del campo magnético caracterizamos el espectro de ondas de spín y las estructura de bandas del sistema. En la tercera y última parte se presenta el estudio de la generación de corrientes de spin mediante deformaciones de una red antiferromagnética gracias a efectos cuánticos. Este fenómeno, conocido como efecto piezospintrónico, es estudiado en dos modelos de interés: grafeno antiferromagnético y zinc-blende antiferromagnético. Este efecto, en conjunto con el efecto Hall de spín inverso pueden ser útiles para la detección de corrientes de spín puras. / Spintronics is one of the most attractive and promising areas in condensed matter due to the diversity of phenomena present in it as the spin Hall e ect and the giant magnetoresistance. In spintronics the study of antiferromagnetic materials is interesting due to their natural abundance and the possibility of decreasing the temporal and spatial scale of the phenomena in which they are involved. One example of this is the use of antiferromagnetic materials in magnetic memories, where due to the absence of net magnetization it is possible to store information in smaller regions because of the null dipolar interaction between domains. This thesis is made of three theoretical works focused in di erent aspects of antiferromagnetic spintronics. In the rst chapter we present the e ective theory of a non collinear antiferromagnet. For this we consider an anisotropic system with exchange interaction among neighbor spins. By making use of an order parameter in the rotation group we study the dynamics of low energy excitations of the system obtaining as result a family of topological solitons which are described by the sine-Gordon equation. Finally we compare our results with numerical simulations of a system of magnetic moments obtaining totally concordant results. The second chapter corresponds to the study of an antiferromagnetic magnonic crystal. From a phenomenological theory we study the dynamics of the magnetization eld under the e ect of exchange interaction and uniaxial anisotropy. Through a periodic modulation of the anisotropy and of the magnetic eld we characterize the spin wave spectra and the band structure of the system. In the third and last chapter we show the study of generation of spin currents by deformation of an antiferromagnetic lattice thanks to quantum mechanical e ects. This phenomenon, known as piezospintronic e ect, is studied in two interesting models: antiferromagnetic graphene and antiferromagnetic zinc-blende. This e ect together with the inverse spin Hall e ect could be useful for the detection of pure spin currents. v / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Proyecto Fondecyt N° 1150072, Proyecto Basal N° FB0807- CEDENNA, y Anillo de Ciencia y Tecnología N° ACT 1117

O presente estudo traz uma discussão sobre a modificação dos parâmetros de EB através de tratamentos térmicos em filmes de IrMn/Cu(0,25 nm)/Co e IrMn/Co deposi-tados por sputtering. A temperatura de recozimento foi variada sistematicamente para um campo magnético fixo, suficientemente intenso para a saturação da camada ferromag-nética. A duração dos recozimentos foi variada, assim como a direção de aplicação do campo magnético no plano do filme, para algumas Tann. Um máximo extenso foi obser-vado para o campo de exchange bias no plano HEB em função de Tann em 200°C para o filme de IrMn/Cu(0,25 nm)/Co. Um comportamento similar é observado para a amostra de IrMn/Co, onde o máximo é encontrado próximo de Tann = 180 °C. A caracterização estrutural dos filmes foi feita através de medidas convencionais de difratometria e refletivi-dade de raios-x. Simulações numéricas foram feitas para ajustar os dados das medidas de refletividade e das curvas de magnetização experimentais, tanto para o eixo fácil quanto para o eixo difícil. Parâmetros de anisotropia magnética foram extraídos através destas simulações. Nossos resultados indicam que o decréscimo de HEB para Tann entre 200 °C e 300 ° se deve a uma melhora na cristalinidade do bulk de IrMn e/ou ao crescimento dos grãos, o que diminuiria o número de spins não-compensados, ao invés da criação de defeitos interfaciais e da inter-difusão das camadas de IrMn e Co. Além do trabalho experimental, um modelo para bicamadas antiferromagneto/ ferro-magneto policristalinas com interfaces granulares foi proposto. Diferentes tipos de grãos foram considerados na tentativa de reproduzir um sistema real. Bons resultados qualita-tivos foram obtidos e diversas características do EB reproduzidas. Foi demonstrado que usando parâmetros de anisotropia e acoplamento próximos dos encontrados em sistemas reais, efeitos de treinamento podem ser obtidos independentemente do tipo de anisotropia (uniaxial ou biaxial) dos grãos interfaciais com spins não-compensados. / The present study discusses on modification of the exchange-bias parameters due to magnetic annealing of sputtered IrMn/Cu(0,25 nm)/Co and IrMn/Co films. The anne-aling temperature Tann has been systematically varied for a fixed, sufficiently strong for the ferromagnetic layer saturation, magnetic field. The duration of the annealing has been varied as well as the in-plane direction of the applied field, for some Tann. Broad maximum at ti 200 °C was observed in the in-plane exchange-bias field Heb versus Tann dependencies for the IrMn/Cu(0,25 nm)/Co film. A similar behavior was observed for the sample without Cu, where the maximum was found near Tann = 180 °C. Conventional X-ray diffractometry and small-angle X-ray reflectivity have been Láed for the structural characterization of the films. Numerical simulations have been employed in order to fit the reflectivity scans and the experimental magnetization curves in both easy and hard axis configurations. Magnetic anisotropy parameters were extracted from this simulati-ons. Our results indicate that the decrease of Heb for Tann between 200°C and 300°C is due to improvement in the bulk IrMn crystallinity and/or grain growth, which lessen the number of uncompensated spins, rather than IrMn and Co interdiffusion and defect creation at the interface. Besides the experimental work, a model for polycrystalline antiferromangnet/ ferro-mangnet bilayers with granular interface has been developed. Different types of grains were considered in order to reproduce a real system. Good qualitative results were achi-eved and several EB characteristics were reproduced. It was demonstrated that using realistic anisotropy and coupling parameters in the simulations, athermal training effects can be obtained regardless of the anisotropy type (uniaxial or biaxial) of the interface grains with uncompensated spins.

O presente estudo traz uma discussão sobre a modificação dos parâmetros de EB através de tratamentos térmicos em filmes de IrMn/Cu(0,25 nm)/Co e IrMn/Co deposi-tados por sputtering. A temperatura de recozimento foi variada sistematicamente para um campo magnético fixo, suficientemente intenso para a saturação da camada ferromag-nética. A duração dos recozimentos foi variada, assim como a direção de aplicação do campo magnético no plano do filme, para algumas Tann. Um máximo extenso foi obser-vado para o campo de exchange bias no plano HEB em função de Tann em 200°C para o filme de IrMn/Cu(0,25 nm)/Co. Um comportamento similar é observado para a amostra de IrMn/Co, onde o máximo é encontrado próximo de Tann = 180 °C. A caracterização estrutural dos filmes foi feita através de medidas convencionais de difratometria e refletivi-dade de raios-x. Simulações numéricas foram feitas para ajustar os dados das medidas de refletividade e das curvas de magnetização experimentais, tanto para o eixo fácil quanto para o eixo difícil. Parâmetros de anisotropia magnética foram extraídos através destas simulações. Nossos resultados indicam que o decréscimo de HEB para Tann entre 200 °C e 300 ° se deve a uma melhora na cristalinidade do bulk de IrMn e/ou ao crescimento dos grãos, o que diminuiria o número de spins não-compensados, ao invés da criação de defeitos interfaciais e da inter-difusão das camadas de IrMn e Co. Além do trabalho experimental, um modelo para bicamadas antiferromagneto/ ferro-magneto policristalinas com interfaces granulares foi proposto. Diferentes tipos de grãos foram considerados na tentativa de reproduzir um sistema real. Bons resultados qualita-tivos foram obtidos e diversas características do EB reproduzidas. Foi demonstrado que usando parâmetros de anisotropia e acoplamento próximos dos encontrados em sistemas reais, efeitos de treinamento podem ser obtidos independentemente do tipo de anisotropia (uniaxial ou biaxial) dos grãos interfaciais com spins não-compensados. / The present study discusses on modification of the exchange-bias parameters due to magnetic annealing of sputtered IrMn/Cu(0,25 nm)/Co and IrMn/Co films. The anne-aling temperature Tann has been systematically varied for a fixed, sufficiently strong for the ferromagnetic layer saturation, magnetic field. The duration of the annealing has been varied as well as the in-plane direction of the applied field, for some Tann. Broad maximum at ti 200 °C was observed in the in-plane exchange-bias field Heb versus Tann dependencies for the IrMn/Cu(0,25 nm)/Co film. A similar behavior was observed for the sample without Cu, where the maximum was found near Tann = 180 °C. Conventional X-ray diffractometry and small-angle X-ray reflectivity have been Láed for the structural characterization of the films. Numerical simulations have been employed in order to fit the reflectivity scans and the experimental magnetization curves in both easy and hard axis configurations. Magnetic anisotropy parameters were extracted from this simulati-ons. Our results indicate that the decrease of Heb for Tann between 200°C and 300°C is due to improvement in the bulk IrMn crystallinity and/or grain growth, which lessen the number of uncompensated spins, rather than IrMn and Co interdiffusion and defect creation at the interface. Besides the experimental work, a model for polycrystalline antiferromangnet/ ferro-mangnet bilayers with granular interface has been developed. Different types of grains were considered in order to reproduce a real system. Good qualitative results were achi-eved and several EB characteristics were reproduced. It was demonstrated that using realistic anisotropy and coupling parameters in the simulations, athermal training effects can be obtained regardless of the anisotropy type (uniaxial or biaxial) of the interface grains with uncompensated spins.

O presente estudo traz uma discussão sobre a modificação dos parâmetros de EB através de tratamentos térmicos em filmes de IrMn/Cu(0,25 nm)/Co e IrMn/Co deposi-tados por sputtering. A temperatura de recozimento foi variada sistematicamente para um campo magnético fixo, suficientemente intenso para a saturação da camada ferromag-nética. A duração dos recozimentos foi variada, assim como a direção de aplicação do campo magnético no plano do filme, para algumas Tann. Um máximo extenso foi obser-vado para o campo de exchange bias no plano HEB em função de Tann em 200°C para o filme de IrMn/Cu(0,25 nm)/Co. Um comportamento similar é observado para a amostra de IrMn/Co, onde o máximo é encontrado próximo de Tann = 180 °C. A caracterização estrutural dos filmes foi feita através de medidas convencionais de difratometria e refletivi-dade de raios-x. Simulações numéricas foram feitas para ajustar os dados das medidas de refletividade e das curvas de magnetização experimentais, tanto para o eixo fácil quanto para o eixo difícil. Parâmetros de anisotropia magnética foram extraídos através destas simulações. Nossos resultados indicam que o decréscimo de HEB para Tann entre 200 °C e 300 ° se deve a uma melhora na cristalinidade do bulk de IrMn e/ou ao crescimento dos grãos, o que diminuiria o número de spins não-compensados, ao invés da criação de defeitos interfaciais e da inter-difusão das camadas de IrMn e Co. Além do trabalho experimental, um modelo para bicamadas antiferromagneto/ ferro-magneto policristalinas com interfaces granulares foi proposto. Diferentes tipos de grãos foram considerados na tentativa de reproduzir um sistema real. Bons resultados qualita-tivos foram obtidos e diversas características do EB reproduzidas. Foi demonstrado que usando parâmetros de anisotropia e acoplamento próximos dos encontrados em sistemas reais, efeitos de treinamento podem ser obtidos independentemente do tipo de anisotropia (uniaxial ou biaxial) dos grãos interfaciais com spins não-compensados. / The present study discusses on modification of the exchange-bias parameters due to magnetic annealing of sputtered IrMn/Cu(0,25 nm)/Co and IrMn/Co films. The anne-aling temperature Tann has been systematically varied for a fixed, sufficiently strong for the ferromagnetic layer saturation, magnetic field. The duration of the annealing has been varied as well as the in-plane direction of the applied field, for some Tann. Broad maximum at ti 200 °C was observed in the in-plane exchange-bias field Heb versus Tann dependencies for the IrMn/Cu(0,25 nm)/Co film. A similar behavior was observed for the sample without Cu, where the maximum was found near Tann = 180 °C. Conventional X-ray diffractometry and small-angle X-ray reflectivity have been Láed for the structural characterization of the films. Numerical simulations have been employed in order to fit the reflectivity scans and the experimental magnetization curves in both easy and hard axis configurations. Magnetic anisotropy parameters were extracted from this simulati-ons. Our results indicate that the decrease of Heb for Tann between 200°C and 300°C is due to improvement in the bulk IrMn crystallinity and/or grain growth, which lessen the number of uncompensated spins, rather than IrMn and Co interdiffusion and defect creation at the interface. Besides the experimental work, a model for polycrystalline antiferromangnet/ ferro-mangnet bilayers with granular interface has been developed. Different types of grains were considered in order to reproduce a real system. Good qualitative results were achi-eved and several EB characteristics were reproduced. It was demonstrated that using realistic anisotropy and coupling parameters in the simulations, athermal training effects can be obtained regardless of the anisotropy type (uniaxial or biaxial) of the interface grains with uncompensated spins.

Nanomateriais têm sido amplamente estudados, como resultado de suas propriedades físicas e químicas diferenciadas, que oferecem um grande número de possibilidades para aplicações em biomedicina, principalmente na terapia de câncer e no desenvolvimento de estratégias de diagnóstico não invasivo. O óxido de ferro superparamagnético (SPION) é o principal material estudado como agente de contraste para imagem por ressonância magnética, devido à sua capacidade de reduzir o tempo de relaxação transversal (T2) em diferentes tecidos e sua menor toxicidade que os complexos de Gd3+ e Mn2+ usados atualmente. Entretanto, o acumulo de SPIONs pode ser facilmente confundido com sinais referentes à calcificação, depósito de metais pesados e sangramentos, e a alta susceptibilidade magnética do material promove distorções na imagem. Assim, alguns aspectos são desejáveis em material para que este tenha potencial para substituir o SPION, tais como forma nanoparticulada, para fácil modificação de superfície e possibilidade de funcionalização com agentes biosseletivos, e contraste positivo em T1. As nanopartículas (NPs) antiferromagnéticas de MnO atendem a todos os requisitos necessários para substituir o óxido de ferro. As NPs de MnO foram sintetizadas a partir da decomposição térmica do acetilacetonato de manganês(II) em uma variação do método poliol modificado, resultando na formação de NPs com tamanho médio de 21 ± 3,9 nm. Foi realizada a substituição de ligantes de superfície para que se substituísse o ácido oleico adsorvido sobre o material por 3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS) e foi determinada a concentração de grupamentos amino sobre a superfície das NPs. Posteriormente, obteve-se uma estrutura do tipo \"core/shell\" dispersível em meio aquoso e biocompatível pela reação dos grupos amino livres com o carboxilato da carboximetil dextrana (CMDex). O potencial de superfície e a estabilidade coloidal das NPs funcionalizadas foram caracterizados por mobilidade eletroforética e por espalhamento de luz dinâmico em água deionizada e em condições que mimetizavam o sangue. As NPs apresentaram toxicidade em células cancerosas de carcinoma cervical humano (HeLa). Entretanto, não foi observada toxicidade significativa na linhagem de células não cancerosas NCTC clone L929. Tanto as NPs como sintetizadas quanto as recobertas com CMDex apresentaram controle de tamanho e forma, apresentando distribuição de tamanho compatível com o esperado para as aplicações em biomedicina. / Nanomaterials have been widely studied as a result of their interesting physical and chemical properties, which offer a large number of possibilities for applications in biomedicine mainly in cancer therapy and the development of strategies for non-invasive diagnosis. The superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) is the main studied material as contrast agent for magnetic resonance imaging (MRI) due to its ability to reduce the transverse relaxation time (T2) in different tissues and lower toxicity than Gd3+ and Mn2+ complexes currently used. However, this SPIONs accumulation can be confused with signals from calcification, bleeding or metal deposits, and the high magnetic susceptibility distorts the background image because its ferromagnetic behavior. Some aspects are desirable to replace SPIONs, such as nanoparticulate form for simple surface modification and labeling with targeting agents, and positive longitudinal T1 relaxation time contrast ability. The antiferromagnetic MnO NPs attend all these requirements and overcome the drawback of using SPION. In our study, MnO NPs were synthesized by the thermal decomposition of Mn(II) acetylacetonate by a variation of the modified polyol process resulting in spherical nanoparticles with average size of 21 ± 3,9 nm. The ligand-exchange step was used to replace the oleic acid adsorbed on the as-synthesized NPs surface by 3-aminopropyltriethoxysilane (APTMS) and the total free amine groups on the NPs surface was determined. After that, a biocompatible and water-dispersible core/shell structure was obtained by coating with carboxymethyl dextran (CMDex) using the free amine-terminal group from APTMS and the carboxylate groups present in the CMDex molecules conjungation. Surface potential and colloidal stability of these functionalized NPs were evaluated by electrophoretic mobility and dynamic light scattering techniques in both water and artificial blood by using the Simulated Body Fluid (SBF) medium. While the water-dispersible NPs have shown toxicity in the human cell line derived from cervical cancer (HeLa), they have not shown significantly cytotoxicity in the healthy fibroblast cells (cell line L929). Both the as-synthesized and coated NPs present controlled size and shape and the final NPs size distribution and magnetic properties are compatible with the expected for biomedical applications.

Recentemente, observamos na comunidade científica o despertar de um interesse pelo estudo de lantanídeos com base em titânio; neste ínterim, as amostras Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 se destacam por terem sido pouco exploradas, especialmente a baixas temperaturas. Análises cristalográficas de monocristais de Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 nos permitiram confirmar inicialmente características de rede como a geometria cúbica e monoclínica, respectivamente, enquanto as análises magnéticas e calorimétricas forneceram a temperatura de transição, até então inédita no caso do Nd2Ti2O7 (aproximadamente T=0,62K), além de ordenamento do tipo antiferromagnético e presença de anisotropia a altas temperaturas, na amostra de Sm2Ti2O7, e por toda a extensão de temperaturas trabalhadas, na amostra de Nd2Ti2O7. Por fim, identificamos também a entropia esperada para spins do tipo Ising em ambas as amostras. / Recently the scientific community has shown interest for titanium lanthanides, with the titanates Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7 being poorly approached, specially at low temperatures. Crystallographic analysis were performed on the single crystal samples of Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7, which allowed us to confirm its expected cubic and monoclinic structures, respectively; Magnetic and calorimetric data displayed the transition temperature, not previously seen in case of Nd2Ti2O7, of T=0.35K and T=0.62K, respectively, and the antiferromagnetic behaviour of both samples; Anisotropy was observed at high temperatures on the Sm2Ti2O7 data and along all the temperature range studied for the Nd2Ti2O7 sample. Finally, we have identified the entropy of Ising spins on both samples.

Recentemente, observamos na comunidade científica o despertar de um interesse pelo estudo de lantanídeos com base em titânio; neste ínterim, as amostras Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 se destacam por terem sido pouco exploradas, especialmente a baixas temperaturas. Análises cristalográficas de monocristais de Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 nos permitiram confirmar inicialmente características de rede como a geometria cúbica e monoclínica, respectivamente, enquanto as análises magnéticas e calorimétricas forneceram a temperatura de transição, até então inédita no caso do Nd2Ti2O7 (aproximadamente T=0,62K), além de ordenamento do tipo antiferromagnético e presença de anisotropia a altas temperaturas, na amostra de Sm2Ti2O7, e por toda a extensão de temperaturas trabalhadas, na amostra de Nd2Ti2O7. Por fim, identificamos também a entropia esperada para spins do tipo Ising em ambas as amostras. / Recently the scientific community has shown interest for titanium lanthanides, with the titanates Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7 being poorly approached, specially at low temperatures. Crystallographic analysis were performed on the single crystal samples of Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7, which allowed us to confirm its expected cubic and monoclinic structures, respectively; Magnetic and calorimetric data displayed the transition temperature, not previously seen in case of Nd2Ti2O7, of T=0.35K and T=0.62K, respectively, and the antiferromagnetic behaviour of both samples; Anisotropy was observed at high temperatures on the Sm2Ti2O7 data and along all the temperature range studied for the Nd2Ti2O7 sample. Finally, we have identified the entropy of Ising spins on both samples.

Nanomateriais têm sido amplamente estudados, como resultado de suas propriedades físicas e químicas diferenciadas, que oferecem um grande número de possibilidades para aplicações em biomedicina, principalmente na terapia de câncer e no desenvolvimento de estratégias de diagnóstico não invasivo. O óxido de ferro superparamagnético (SPION) é o principal material estudado como agente de contraste para imagem por ressonância magnética, devido à sua capacidade de reduzir o tempo de relaxação transversal (T2) em diferentes tecidos e sua menor toxicidade que os complexos de Gd3+ e Mn2+ usados atualmente. Entretanto, o acumulo de SPIONs pode ser facilmente confundido com sinais referentes à calcificação, depósito de metais pesados e sangramentos, e a alta susceptibilidade magnética do material promove distorções na imagem. Assim, alguns aspectos são desejáveis em material para que este tenha potencial para substituir o SPION, tais como forma nanoparticulada, para fácil modificação de superfície e possibilidade de funcionalização com agentes biosseletivos, e contraste positivo em T1. As nanopartículas (NPs) antiferromagnéticas de MnO atendem a todos os requisitos necessários para substituir o óxido de ferro. As NPs de MnO foram sintetizadas a partir da decomposição térmica do acetilacetonato de manganês(II) em uma variação do método poliol modificado, resultando na formação de NPs com tamanho médio de 21 ± 3,9 nm. Foi realizada a substituição de ligantes de superfície para que se substituísse o ácido oleico adsorvido sobre o material por 3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS) e foi determinada a concentração de grupamentos amino sobre a superfície das NPs. Posteriormente, obteve-se uma estrutura do tipo \"core/shell\" dispersível em meio aquoso e biocompatível pela reação dos grupos amino livres com o carboxilato da carboximetil dextrana (CMDex). O potencial de superfície e a estabilidade coloidal das NPs funcionalizadas foram caracterizados por mobilidade eletroforética e por espalhamento de luz dinâmico em água deionizada e em condições que mimetizavam o sangue. As NPs apresentaram toxicidade em células cancerosas de carcinoma cervical humano (HeLa). Entretanto, não foi observada toxicidade significativa na linhagem de células não cancerosas NCTC clone L929. Tanto as NPs como sintetizadas quanto as recobertas com CMDex apresentaram controle de tamanho e forma, apresentando distribuição de tamanho compatível com o esperado para as aplicações em biomedicina. / Nanomaterials have been widely studied as a result of their interesting physical and chemical properties, which offer a large number of possibilities for applications in biomedicine mainly in cancer therapy and the development of strategies for non-invasive diagnosis. The superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) is the main studied material as contrast agent for magnetic resonance imaging (MRI) due to its ability to reduce the transverse relaxation time (T2) in different tissues and lower toxicity than Gd3+ and Mn2+ complexes currently used. However, this SPIONs accumulation can be confused with signals from calcification, bleeding or metal deposits, and the high magnetic susceptibility distorts the background image because its ferromagnetic behavior. Some aspects are desirable to replace SPIONs, such as nanoparticulate form for simple surface modification and labeling with targeting agents, and positive longitudinal T1 relaxation time contrast ability. The antiferromagnetic MnO NPs attend all these requirements and overcome the drawback of using SPION. In our study, MnO NPs were synthesized by the thermal decomposition of Mn(II) acetylacetonate by a variation of the modified polyol process resulting in spherical nanoparticles with average size of 21 ± 3,9 nm. The ligand-exchange step was used to replace the oleic acid adsorbed on the as-synthesized NPs surface by 3-aminopropyltriethoxysilane (APTMS) and the total free amine groups on the NPs surface was determined. After that, a biocompatible and water-dispersible core/shell structure was obtained by coating with carboxymethyl dextran (CMDex) using the free amine-terminal group from APTMS and the carboxylate groups present in the CMDex molecules conjungation. Surface potential and colloidal stability of these functionalized NPs were evaluated by electrophoretic mobility and dynamic light scattering techniques in both water and artificial blood by using the Simulated Body Fluid (SBF) medium. While the water-dispersible NPs have shown toxicity in the human cell line derived from cervical cancer (HeLa), they have not shown significantly cytotoxicity in the healthy fibroblast cells (cell line L929). Both the as-synthesized and coated NPs present controlled size and shape and the final NPs size distribution and magnetic properties are compatible with the expected for biomedical applications.