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.

Neste trabalho foi estudado o transporte eletrônico em manganitas substituídas com valência mista através de medidas de resistividade elétrica em função da temperatura, entre 4.2 K e 300 K, com e sem campo aplicado, e magneto-resistência em temperatura fixa com campos de até 7 T. Além disso, o comportamento estrutural e magnético foi acompanhado por difratometria de raios-X e por medidas de magnetização, em função do campo (ciclos de histerese) e em função da temperatura, entre 4.2 K e 300 K, para campos fixos de 5 mT, 0,1 T e 5 T. Para este estudo foram utilizados dois conjuntos de amostras. No primeiro temos a composição La0,6D0,4MnO3 onde se mantém a composição da terra rara (La) e se muda a composição para o íon divalente (D = Pb, Sr, Ba e Pb+Sr). Na segunda série as amostras foram dopadas com chumbo La1-xPbxMnO3 em três composições distintas: x = 0.1, 0.4 e 0.6. As amostras são policristalinas e foram obtidas junto ao Laboratório de Crescimento Cristalino do Instituto de Física do Estado Sólido da Academia de Ciências da Bulgária. Pelos espectros de difração podemos ver que as amostras apresentam fase única. Os dados de magnetização mostram claramente uma transição ferromagnética-paramagnética próxima à temperatura ambiente e grandes diferenças entre as curvas ZFC e FC. As curvas da resistividade em campo nulo para a maioria das amostras apresentam um pico largo em alta temperatura, cuja temperatura do máximo ficou entre 178 K e 267 K, e um mínimo em baixa temperatura com valores na faixa de 30 K, com um comportamento do tipo metálico entre a temperatura do mínimo e do pico. Com a aplicação de um campo magnético de 7 T houve uma queda significativa no valor da resistividade em toda a faixa de temperaturas, além de um aumento da temperatura do pico e uma queda da temperatura do mínimo da resistividade, aumentando a região de temperaturas com comportamento metálico. A profundidade do mínimo da resistividade diminuiu com o campo aplicado, mas não foi suficiente para suprimi-lo. Na região com comportamento metálico os dados se ajustaram melhor a uma lei de potência T5/2. Já na região abaixo da temperatura do mínimo acreditamos que o tunelamento inter-grãos é o mecanismo mais importante pois, além do ajuste dos dados, a magneto-resistência também indica para um transporte inter-granular na presença de desordem. Isso é consistente com a resistividade em temperaturas intermediárias que também está associada ao espalhamento na presença de desordem. / We have studied the electronic transport in manganites with mixed valence by electrical resistivity measurements from 4.2K to 300K, in zero magnetic field and 7T, and magnetoresistance in several fixed temperatures in magnetic fields up to 7T. Also, the structural and magnetic behavior was verified by X-ray diffraction and magnetization measurements as a function of temperature between 4.2 and 400K in fixed magnetic fields (5 mT, 0,1 T and 5 T), and at fixed temperatures (4.2 K and 300 K) as a function of magnetic field up to 5 T. For this work we used two sets of samples. In the first one we have the basic composition La0,6D0,4MnO3 where the rare-earth content is fixed and the divalent ion composition is changed (D = Pb, Sr, Ba and Pb+Sr). In the second one the samples were doped with lead La1-xPbxMnO3 in three different contents: x = 0.1, 0.4 and 0.6. The samples are polycrystalline and were obtained in the Laboratory of Crystal Growth of the Bulgarian Academy of Sciences. From the diffraction spectra we see that the samples are single phase. The magnetization results show clearly a paramagnetic transition near room temperature and large differences for ZFC and FC routes. The resistivity curves without magnetic field for most of the samples show a broad peak for temperatures between 178 K and 267 K and a minimum in temperature near 30 K, with a metallic behavior from the minimum temperature to the peak temperature. With an applied magnetic field of 7 T we see a significant drop in the resistivity value in the whole temperature range besides a higher maximum temperature and a lower minimum temperature with a larger region with metallic behavior. The depth of the minimum in the resistivity is smaller with an applied magnetic field (7 T) but this field seems not to be sufficient to extinguish it. In the metallic behavior region the data was fitted well to a T5/2 power law. In the region below the minimum we believe inter-grain tunneling is the most important mechanism because, besides the quality of the fit, the magnetoresistance also leads to an intergranular electronic transport in the presence of disorder. This is consistent with the resistivity at intermediate temperatures that could also be associated to scattering in the presence of disorder.

Submitted by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-04-20T21:41:56Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Alessandra Lyra Valença.pdf: 3196379 bytes, checksum: 511503dd0cf7590dc983524e6204807a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T21:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Alessandra Lyra Valença.pdf: 3196379 bytes, checksum: 511503dd0cf7590dc983524e6204807a (MD5) Previous issue date: 2016-12-20 / CNPQ / A ferrita de cobalto com estrutura espinélio cúbica tem atraído atenção por parte de pesquisadores de diversas áreas devido a incríveis propriedades magnéticas, como sua grande estabilidade física e química, elevada coercividade, moderada magnetização de saturação e o fato de ser, das ferritas, considerada magneticamente dura. Modelos de cluster foram desenvolvidos, a fim de analisar as propriedade magnéticas da ferrita de cobalto. Para isso realizamos cálculos DFT usando dois funcionais de densidade (UB3LYP e UB3PW91). Inicialmente encontramos os estados sexteto de menor energia segundo o spin dos clusters CoFe2O4, CoFe2O12, CoFe4O20, CoFe2O4(Ref1) e quinteto para o cluster Co4FeO20. O estado de spin sexteto se mostrou mais estável nos modelos representativos da estrutura espinélio normal, em acordo com a literatura, já o modelo com estrutura espinélio inversa apresentou o estado de spin quinteto como estado de menor energia. Ao observar a distribuição da densidade de spin para todos os clusters calculados foi possível obter resultados em acordo com os dados experimentais, nos quais os spins dos átomos metálicos ocupantes dos sítios tetra- e octaédricos nos clusters distribuem-se antiparalelamente. Adicionalmente realizamos a separação, em cada eixo cartesiano nos clusters, da densidade de spin por orbital. Nossos resultados demonstram que a ferrita de cobalto não é isotrópica, estando em acordo com dados experimentais que demonstram considerável anisotropia magnetocristalina na estrutura. Os modelos moleculares propostos permitiram uma boa abordagem de propriedades da ferrita de cobalto, em particular relativamente ao seu magnetismo. / Cobalt ferrite with a cubic spinel structure has attracted attention from researchers in many areas due to the incredible magnetic properties, such as its great physical and chemical stability, high coercivity, moderate saturation magnetization and the fact that it is considered magnetically hard. Cluster models were developed in order to analyze the magnetic properties of cobalt ferrite. For this, we perform DFT calculations using two density functionalities (UB3LYP and UB3PW91). Initially, we find the lower energy sextet states according to the spin of the CoFe2O4, CoFe2O12, CoFe4O20, CoFe2O4 (Ref1) and quintet clusters for the Co4FeO20 (inverse) cluster. The spin-sextet state was shown to be more stable in the representative models of the spinelion-normal structure, according to the literature, whereas the spinel structure showed the spin-quintet state as the lowest energy state. By observing the spin density distribution for all the calculated clusters it was possible to obtain results according to the experimental data, in which the spins of the metal atoms occupying the tetra-and octahedral sites in the clusters are distributed antiparallelly In addition, we perform the separation, in each cartesian axis in the clusters, of spin density by orbital. Our results demonstrate that cobalt ferrite isn’t isotropic and is in agreement with experimental data demonstrating considerable magnetocrystalline anisotropy in the structure. The proposed molecular models allowed a good approach to the properties of cobalt ferrite, in particular with respect to its magnetism.

Made available in DSpace on 2018-08-01T21:59:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10751_Tese_Jhone Ramsay - PPGFis.pdf: 11993441 bytes, checksum: 587e0b722c1833d4e5be8aba827a929d (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Neste trabalho, nós investigamos as propriedades estruturais e magnéticas da liga Heusler 𝐹𝑒2𝑀𝑛𝐺𝑎, preparada por fusão a arco voltaico, que posteriormente foi submetida a esforços mecânicos para fabricação na forma de pó e fita, onde a mudanças nas propriedades devido à estes esforços também foram investigadas (com e sem tratamento térmico). As técnicas de análise utilizadas foram difratometria de raios-X, medidas de magnetização 𝐷𝐶 em função do campo aplicado [𝑀(𝐻)] e da temperatura [𝑀(𝑇)], e também a técnica local de Espectroscopia Mössbauer com campo externo nulo. A caracterização estrutural indica que a liga 𝐹𝑒2𝑀𝑛𝐺𝑎 se estabiliza na estrutura 𝐿12, e não há indícios de transformação de fase martensítica na faixa de temperatura estudada. Do ponto de vista magnético, a análise dos resultados sugerem que, enquanto os momentos magnéticos dos átomos de 𝑀𝑛 se ordenam acima de 300 𝐾, os momentos magnéticos dos átomos de 𝐹𝑒 se ordenam abaixo de 300 𝐾, se acoplando de forma antiparalela com a sub-rede de 𝑀𝑛, tornando o magnetismo em baixas temperaturas mais complexo. O esforço mecânico sobre a liga induz redução do tamanho de grão e aumento das tensões internas na estrutura 𝐿12, favorecendo desordens químicas. Os resultados mostram que a liga 𝐹𝑒2𝑀𝑛𝐺𝑎 tem suas propriedades magnéticas muito sensíveis aos processos de fabricação e ao grau das desordens atômicas na estrutura 𝐿12. Os resultados mostram que os esforços mecânicos favorecem estas desordens. As desordens químicas favorecem competições entre interações antiferromagnéticas e ferromagnéticas, que consequentemente leva a um estado magnético frustrado quando as sub-redes de 𝐹𝑒 e 𝑀𝑛 se ordenam magneticamente. Devido as desordens químicas intrinsicamente encontradas na fabricação das amostras e o aumento no grau dessas desordens quando as amostras são submetidas a esforços mecânicos, mostramos que: (𝑖) a transição metamagnética do acoplamento antiparalelo dos átomos de 𝐹𝑒 e 𝑀𝑛 para um estado magnético não colinear quando a intensidade do campo magnético é aumentada (curva em forma de 𝑆) e (𝑖𝑖) a característica do loop em forma de vespa (wasp-waisted magnetic loop) é consequência da frustração das interações magnéticas entre os átomos de 𝐹𝑒 e 𝑀𝑛 vizinhos. Nós também mostramos que mesmo em semelhantes condições experimentais de tratamento térmico, as desordens químicas na liga preparada, na fita e no pó são diferentes, produzindo propriedades magnéticas distintas no produto final. Deslocamento vertical (eixo de magnetização) e horizontal (eixo do campo magnético) são observados nas curvas de magnetização em função do campo aplicado (𝑀(𝐻)) no processo field cooling, e esse efeito pode estar associado com um estado magneticamente frustrado que ocorre devido a interação de duas sub-redes magnéticas.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo853_1.pdf: 9210682 bytes, checksum: 8d68fe4fb7dc18e9a8509f17dff91061 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Construímos um magnetômetro utilizando dois sensores Hall de GaAs (Toshiba- THS118) operando em um modo diferencial. Cada sensor tem um circuito préamplificador associado a ele e a diferencia de voltagem entre eles é amplificada com um ganho variável de 30 - 7000. Os sensores Hall têm dimensões típicas de 1,5 x 1,7 x 0,6 mm3 e foram montados separados um do outro de 0,71 mm, em uma configuração espacial planar. O magnetômetro foi testado usando tanto correntes dc (Idc) quanto correntes ac (Iac), variando a amplitude de 0,1 a 3 mA. Um amplificador lock-in foi utilizado para a leitura da voltagem Hall para as correntes ac. O controle e a aquisição dos dados foram feitos utilizando uma interface GPIB e o software Labview. A freqüência f das correntes Iac foram variadas de 10 Hz até 1 kHz. O magnetômetro Hall foi montado em um refrigerador de ciclo fechado do tipo Displex (Advanced Research Systems) o qual permite uma variação de temperatura no intervalo de 4 800 K, podendo, inclusive, ser facilmente colocado na presença de um campo magnético. Para aplicações de campos baixos (até 0,003T), foi utilizado um par de bobinas de Helmholtz, enquanto que para campos maiores (até 1 T) foi usado um magneto permanente (Advancing Magnetic-eletronics). A amostra a ser investigada é fixada nas vizinhanças da área ativa de um dos sensores, produzindo uma componente de campo perpendicular à superfície do sensor. Esse sinal, por usa vez, é proporcional a magnetização da amostra. A calibração do magnetômetro foi feita usando uma amostra padrão de Ni, de geometria cilíndrica e com 6,1 mg produzida pela Oxford Instruments. Em seguida, o magnetômetro foi utilizado para medidas de histerese das ligas ferromagneticamente moles Fe64Co7Zr6Nd3B10 e Fe56Co7Ni3B10, a temperatura ambiente, e do nanocompósito (Fe0,6Co0,4)0,35(MnO)0,65 para temperaturas desde ambiente até 10 K. Os resultados obtidos para as ligas amorfas foram comparados com os obtidos usando medidas de susceptibilidade ac em baixas freqüências. Para o nanocompósito (Fe0,6Co0,4)0,35(MnO)0,65 foi possível estudar o comportamento da magnetização de saturação, da remanência e do campo coercivo em função da temperatura. Esses resultados estão em acordo com os obtidos na mesma amostra por magnetometria por amostra vibrante. A dependência do efeito exchange-bias com o campo magnético de resfriamento HR foi investigado pela primeira vez. Foi observado que o campo de exchange-bias HE cresce inicialmente com HR, apresenta um valor máximo de 22,5 mT em torno de HR = 500 mT e, em seguida, decresce monotonicamente com o aumento de HR. A dependência de HE com HR foi explicada qualitativamente utilizando o modelo proposto por Kagerer, Binek e Kleemann

Orientador: Edson Bittencourt, Waldemar Augusto de Almeida Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T09:27:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_AdrianaSilvade_D.pdf: 3571708 bytes, checksum: 96f576e14027e360f9587294b2da7c62 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho, foram investigadas rotas não convencionais para a síntese, de maneira controlada, de partículas nanométricas de ferrita NiZn estequiométrica (Nio.5Zno.5Fe204). pura e embebida em matriz de sílica (Nío.sZno^O-iX (Si02)i-x. Duração e fluorescência de raios X, espectroscopia de absorção de raios X (EXAFS), espectroscopia Mõssbauer de 57Fe e magnetometria de amostra vibrante foram utilizadas no estudo das correlações entre as propriedades estruturais e magnéticas de tais materiais nanoestruturados. Pós ultrafinos de ferrita de NiZn de alta homogeneidade foram preparados pela coprecipitação de nitratos metálicos, promovida por NaOH, seguida de tratamento térmico entre 300 e 1350° C. As amostras obtidas apresentaram diâmetro médio de partículas (D) entre 5 e 150 nm. EXAFS foi particularmente empregada no acompanhamento da evolução da cristalinídade das amostras de ferrita NiZn após diferentes tratamentos térmicos. Os resultados de EXAFS para as bordas K de absorção do Ni. Zn e Fe indicaram que a ferrita NiZn apresenta estrutura bem ordenada para tratamentos térmicos do precipitado inicial a temperaturas a partir de 400° C. Os resultados de espectroscopia Mõssbauer revelaram o comportamento superparamagnético da ferrita nanoestruturada, sendo que foram determinados os parâmetros hiperfinos para os diferentes tamanhos médios de partículas, tanto a temperatura ambiente como a 100 K. Foram obtidas magnetização de saturação entre 13 e 80 emu/g e valor máximo de coercividade igual a 87 Oe, para diâmetros médios em torno de 40 nm, indicando que nesta região ocorre a transição monodomínio/ multidomínio para o material em questão. Os sólidos granulares nanoestruturados Nio.sZno sFe204 - SÍO2, com fração volumétrica e diâmetro médio das partículas de ferrita variando entre 6 e 78% e 6 e 92 nm, respectivamente, foram obtidos por processamento sol-gel, a partir de nitratos metálicos e de alcóxido de silício, seguido de tratamentos térmicos entre 800 e 1100° C. Para teores de ferrita NiZn a partir de 41%, foi constatada a formação de pequena fração de Fe2Ü3. Resultados Mõssbauer evidenciaram o comportamento superpamiagnético das nanopartículas ferrimagnéticas de ferrita NiZn em sílica, sendo que os parâmetros hiperfinos medidos são bastante próximos aos apresentados pela ferrita NiZn pura. Foram determinados valores de magnetização de saturação entre 2 e 68 emu/g e coercividade de até 140 Oe, sendo tal valor de coercividade duas ordens de grandeza maior do que aquele apresentado pela ferrita NiZn, em volume / Abstract: Non-conventional routes for the controlled synthesis of nanoraetric particles of stoichiometric NiZn-ferrite (Ni> sZnp 5Fe204), pure and embedded in silica-matrix (Nio 5ZN0 5Fe204)x (Si02)i* have been investigated, and X-ray diffraction, S7Fe Mdssbauer spectroscopy, EXAFS and vibrating sample magnetometry were applied to study the correlation between the structural and magnetic properties of the obtained nanostructured materials. Ultrafine, highly homogeneous NiZn-ferrite powders have been prepared by metallic nitrates coprecipitation, promoted by NaOH and followed by annealing at temperatures ranging from 300 to 1300° C. The obtained samples presented average particles diameter between 5 and 150 nm. EXAFS was mainly applied in the samples after the different heat treatments to follow the crystallinity of NiZn-ferrite. Results obtained from the Ni, Zn and Fe K-edge absorption spectra show that NiZn-ferrite has a well ordered structure after annealing starting from 400° C. Mfissbauer results revealed superparamagnetic behaviour of nanostructured ferrite and allowed the determination of the hyperfrne parameters, at room temperature and 100K, for the different average particles diameter. Our samples have show saturation magnetization ranging from 13 to 80 emu/g and maximal coercivity of 87 Oe for an average diameter near 40 run, suggesting a transition from monodomain to multidomain behaviour close to these particles size. Nanosctructured granular Nio.sZNo 5Fe2CV SiO? composite with ferrite nominal volumetric fraction and average particles diameter ranging from 6 to 78% and 6 to 92 nm, respectively, have been prepared by sol-gel processing, starting from metallic nitrates and TEOS, followed by annealing between 800 and 1100° C. Small amounts of Fe203 were also observed starting from 41% NiZn-ferrite. Mossbauer results show the superparamagnetic behaviour of the ferrimagnetic ferrite nanoparticles in silica and the hyperfrne parameters were found to be very close to that obtained for pure NiZn-ferrite. The composite samples presented saturation magnetization between 2 and 68 emu/g and coercivity as high as 140 Oe, two orders of magnitude higher than the bulk value / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

En esta tesis se han estudiado las propiedades magnéticas en materiales 2D tales como grafeno o siliceno. En primer lugar se analizaron las oscilaciones magnéticas (OM) que ocurren a bajas temperaturas en presencia de un fuerte campo magnético perpendicular. Para el estado fundamental se desarrolló un formalismo general que permite describir las propiedades de las OM, tales como su frecuencia y amplitud, en función de los parámetros externos y las propiedades de los materiales 2D. Se demostró que las características únicas de los sistemas bidimensionales, tales como el comportamiento relativista de los electrones a bajas energías, se ven directamente reflejadas en el per l de las OM. Esto permite mapear sus propiedades mediante un análisis detallado de las oscilaciones en la magnetización. Los efectos de decaimiento, tales como temperatura fi nita o impurezas en el sistema, también son tenidos en cuenta. Para ello se desarrolló un nuevo enfoque, alternativo a la tradicional fórmula de Lifshitz-Kosevich, el cual permite describir en detalle cómo el incremento de los efectos de decaimiento reduce progresivamente los detalles nos en las OM, y por lo tanto la capacidad de extraer información a partir de éstas. Por otra parte, se estudió la formación de momentos magnéticos locales en impurezas metálicas adsorbidas en la red de grafeno. Se analizó cómo la aparición de magnetismo en la impureza depende del sitio de adsorción en la red (top o hollow). A su vez, se estudió la posibilidad de manipular los momentos magnéticos al variar el nivel de Fermi mediante un gate voltage, lo cual puede ser útil para aplicaciones en la espintrónica. / In this thesis we have studied the magnetic properties in 2D materials such as graphene or silicene. First we analyzed the magnetic oscillations (MO) that occur at low temperatures in the presence of a strong perpendicular magnetic led. For the ground state we developed a general formalism which allows to describe the properties of the MO, such as its frequency and amplitude, as a function of the external parameters and the properties of the 2D materials. We showed that the unique characteristics of the two-dimensional systems, such as the relativistic behavior of the electrons a low energies, are directly re ected in the MO pro le. This allows to map its properties through a detailed analysis of the oscillations in the magnetization. The damping e ects, such as nite temperature or impurities in the system, are also taken into account. For that we developed a new approach, alternative to the traditional Lifshitz-Kosevich formula, which allows to describe in detail how the increase in the damping e ects progressively reduce the ne details in the MO, and therefore the capacity to extract information from them. On the other hand, we have studied the formation of local magnetic states in metallic impurities adsorbed in the graphene lattice. We analyzed how the appearance of magnetism in the impurity depends on the site of adsorption in the lattice (top or hollow). Moreover, we studied the possibility of manipulating the magnetic moments by varying the Fermi level through a gate voltage, which can be useful for applications in spintronic.

This thesis provides a detailed study of environmental magnetism in a speleothem. It focuses on a stalagmite from Pau DAlho cave (15°1220S, 56°4841W) located in Rosário dOeste, Mato Grosso State, Brazil. This speleothem grew during the past 1355 years, with average growth rate of ~168 mm/ka and encompasses two key events in the South American Summer Monsoon (SASM), the Medieval Climate Anomaly (MCA) and the Little Ice Age (LIA), major dry and wet, respectively. The rock magnetic experiments conducted, include isothermal remanent magnetization (IRM) and anhysteretic remanent magnetization (ARM) acquisition curves, thermal demagnetization of three-axis IRM acquisition, hysteresis loops, first order reversal curves (FORC) and low-temperature SQUID magnetometry experiments. The main magnetic remanence carriers in the stalagmite are magnetite and goethite, with a nearly constant relative proportion. Magnetite has remanent coercivities between 14-17 mT, and its magnetic properties are similar to those produced by pedogenic processes. Magnetic remanence is broadly correlated with carbon and oxygen isotope data throughout most of the speleothem, suggesting that precipitation and soil dynamics above the cave exert a strong control on the input of magnetic minerals into the Pau dAlho cave system. Dry periods like the MCA are associated with less stable soils that result in higher mineral fluxes carried into karst systems via groundwater, while conversely, colder and wetter periods like the LIA are associated with soils topped by denser vegetation that are more capable of retaining micrometer-scale pedogenic minerals, and thus reduce mineral fluxes into karst environments. / Esta tese fornece um estudo detalhado do magnetismo ambiental de espeleotemas. Este estudo é feito em uma estalagmite da caverna Pau D\'Alho (15 ° 12\'20 \"S, 56 ° 48\'41\" W), localizado em Rosário d\'Oeste, Mato Grosso, Brasil. Este espeleotema cresceu durante os últimos 1355 anos, com taxa média de crescimento de ~ 168 mm/ka e engloba dois eventos climáticos do Sistema de Monção Sul-americano (SMSA), a Anomalia Climática do Medieval (ACM) e a Pequena Idade do Gelo (PIG), eventos secos e molhados, respectivamente. Os experimentos de magnetismo de rocha incluem: magnetização remanecte isotermal (MRI), ciclos de histerese, magnetização remanente anisterética (MRA), desmagnetização térmica em três eixos, first order reversal curves (FORC) e experimentos de baixa temperatura. Os principais portadore magnéticos na estalagmite são magnetita e goethita, com uma proporção relativa quase constante. A magnetita tem coercividades entre 14-17 mT, e as suas propriedades magnéticas são semelhantes às produzidas por processos pedogênicos. As remanências magnéticas são amplamente correlacionadas com dados de isótopos de carbono e oxigênio durante o registro, sugerindo que a precipitação e a dinâmica do solo acima da caverna exerce um forte controle na entrada de minerais magnéticos no sistema de cavernas Pau d\'Alho. Períodos secos como o ACM estão associados a solos menos estáveis, que resultam em maiores fluxos de minerais detríticos carreados para o sistema de cavernas, ao passo que, inversamente, os períodos frios e chuvosos como a LIA estão associados a solos cobertos pela vegetação mais densa que são mais capazes de reter minerais pedogênicos de escala micrométrica, e, assim, diminuir os fluxos de minerais detríticos para o sistema de cavernas.

This thesis provides a detailed study of environmental magnetism in a speleothem. It focuses on a stalagmite from Pau DAlho cave (15°1220S, 56°4841W) located in Rosário dOeste, Mato Grosso State, Brazil. This speleothem grew during the past 1355 years, with average growth rate of ~168 mm/ka and encompasses two key events in the South American Summer Monsoon (SASM), the Medieval Climate Anomaly (MCA) and the Little Ice Age (LIA), major dry and wet, respectively. The rock magnetic experiments conducted, include isothermal remanent magnetization (IRM) and anhysteretic remanent magnetization (ARM) acquisition curves, thermal demagnetization of three-axis IRM acquisition, hysteresis loops, first order reversal curves (FORC) and low-temperature SQUID magnetometry experiments. The main magnetic remanence carriers in the stalagmite are magnetite and goethite, with a nearly constant relative proportion. Magnetite has remanent coercivities between 14-17 mT, and its magnetic properties are similar to those produced by pedogenic processes. Magnetic remanence is broadly correlated with carbon and oxygen isotope data throughout most of the speleothem, suggesting that precipitation and soil dynamics above the cave exert a strong control on the input of magnetic minerals into the Pau dAlho cave system. Dry periods like the MCA are associated with less stable soils that result in higher mineral fluxes carried into karst systems via groundwater, while conversely, colder and wetter periods like the LIA are associated with soils topped by denser vegetation that are more capable of retaining micrometer-scale pedogenic minerals, and thus reduce mineral fluxes into karst environments. / Esta tese fornece um estudo detalhado do magnetismo ambiental de espeleotemas. Este estudo é feito em uma estalagmite da caverna Pau D\'Alho (15 ° 12\'20 \"S, 56 ° 48\'41\" W), localizado em Rosário d\'Oeste, Mato Grosso, Brasil. Este espeleotema cresceu durante os últimos 1355 anos, com taxa média de crescimento de ~ 168 mm/ka e engloba dois eventos climáticos do Sistema de Monção Sul-americano (SMSA), a Anomalia Climática do Medieval (ACM) e a Pequena Idade do Gelo (PIG), eventos secos e molhados, respectivamente. Os experimentos de magnetismo de rocha incluem: magnetização remanecte isotermal (MRI), ciclos de histerese, magnetização remanente anisterética (MRA), desmagnetização térmica em três eixos, first order reversal curves (FORC) e experimentos de baixa temperatura. Os principais portadore magnéticos na estalagmite são magnetita e goethita, com uma proporção relativa quase constante. A magnetita tem coercividades entre 14-17 mT, e as suas propriedades magnéticas são semelhantes às produzidas por processos pedogênicos. As remanências magnéticas são amplamente correlacionadas com dados de isótopos de carbono e oxigênio durante o registro, sugerindo que a precipitação e a dinâmica do solo acima da caverna exerce um forte controle na entrada de minerais magnéticos no sistema de cavernas Pau d\'Alho. Períodos secos como o ACM estão associados a solos menos estáveis, que resultam em maiores fluxos de minerais detríticos carreados para o sistema de cavernas, ao passo que, inversamente, os períodos frios e chuvosos como a LIA estão associados a solos cobertos pela vegetação mais densa que são mais capazes de reter minerais pedogênicos de escala micrométrica, e, assim, diminuir os fluxos de minerais detríticos para o sistema de cavernas.

Magíster en Ciencias, Mención Física / En este trabajo se presentará una discusión teórica de ciertos procesos mecánico cuánticos que influyen en la dinámica colectiva de momentos magnéticos localizados. En el problema en particular que estudiamos estos momentos están distribuidos en el perímetro de un anillo. De este modo el sistema exhibe la libertad de manifestar dos posibles vorticidades. Por lo tanto focalizaremos nuestros esfuerzos en determinar la amplitud de reversión mediante efecto túnel de la vorticidad de este anillo. Presentaremos un estudio analítico que nos proporciona una comprensión acerca de dichos procesos de reversión. Este estudio esta basado en la aproximación semiclásica para las integrales de camino que determinan estos procesos. El método usado es conocido como la aproximación del gas instantones. Comenzamos la discusión estudiando la reversión de un momento magnético aislado e ilustramos el fenómeno de congelamiento del efecto túnel, que consiste en la cancelación de la amplitud de efecto túnel para ciertos valores de un campo magnético externo. A continuación nos enfocamos en la dinámica de un arreglo de spines en un anillo con acoplamiento ferromagnético. Este tipo de intercambio energético nos provee de un efecto de reversión caracterizado por un comportamiento coherente de todos los espines rotando colectivamente. De este modo es posible caracterizar la dinámica global mediante un momento magnético efectivo dependiente del numero de sitios considerados en nuestro anillo. En conclusión, mostramos que la amplitud de probabilidad de reversión de la vorticidad como función del campo externo manifiesta oscilaciones que corresponden al congelamiento del efecto túnel. El formalismo presentado nos permite identificar el origen de dicho congelamiento en la interferencia destructiva de dos caminos de reversión de la vorticidad, uno a través del interior y otro por el exterior del anillo.