Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / SOUSA, Vinícius da Silva Ramos de. O efeito magnetocalórico anisotrópico nos compostos RAl2 (R = Dy, Er, Ho, Nd e Tb). 2008. 99f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física Armando Dias Tavares, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008. O efeito magnetocalórico é a base da refrigeração magnética. O potencial magnetocalórico é caracterizado por duas quantidades termodinâmicas: a variação isotérmica da entropia (ΔSiso) e a variação adiabática da temperatura (ΔTad), as quais são calculadas sob uma variação na intensidade do campo magnético aplicado ao sistema. Em sistemas magnéticos que apresentam uma anisotropia magnética é observada uma mudança no efeito magnetocalórico, isto porque este potencial torna-se fortemente dependente da direção de aplicação do campo magnético. A anisotropia em sistemas magnéticos pode levar a um efeito magnetocalórico inverso, assim como à definição de um efeito magnetocalórico anisotrópico, o qual por definição é calculado para um campo cuja intensidade é mantida constante e cuja orientação variamos de uma direção difícil de magnetização para a direção fácil de magnetização. O efeito magnetocalórico anisotrópico foi estudado para os compostos intermetálicos de terras raras do tipo RAl2 considerando-se um modelo microscópico que leva em conta as interações de troca (na aproximação de campo médio), de Zeeman e a interação de campo elétrico cristalino, que é a responsável pela anisotropia nos compostos RAl2. O efeito magnetocalórico anisotrópico foi investigado para a série RAl2 e comparado com o efeito magnetocalórico usual. / The magnetic refrigeration is based on the magnetocaloric effect. The magnetocaloric potential is characterized by the two thermodynamics quantities: the isothermal entropy change (ΔSiso) and the adiabatic temperature change (ΔTad), which are calculated upon 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. This anisotropic magnetocaloric effect was performed for the RAl2 intermetallic compounds considering a microscopic model Hamiltonian that includes the Zeeman interaction, the exchange interaction (taken in the mean field approximation) and the crystalline electrical field, that is responsible for the anisotropy in the RAl2 compounds. The anisotropic magnetocaloric was fully investigated for the serie RAl2 and compared with the usual magnetocaloric effect and several curves of (ΔSiso) and (ΔTad) were obtained.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O efeito magnetocalórico, base da refrigeração magnética, é caracterizado por duas quantidades: a variação isotérmica da entropia (ΔST) e a variação adiabática da temperatura (ΔTS); que são obtidas sob variações na intensidade de um campo magnético aplicado. Em sistemas que apresentam anisotropia magnética, pode‐se definir o efeito magnetocalórico anisotrópico, o qual, por definição, é calculado sob variações na direção de aplicação de um campo magnético cuja intensidade mantém‐se fixa, e é caracterizado por duas quantidades: a variação anisotrópico‐isotérmica da entropia (ΔSan) e a variação anisotrópico‐adiabática da temperatura (ΔTan). O efeito magnetocalórico e o efeito magnetocalórico anisotrópico foram estudados nos compostos intermetálicos formados por terras e outros materiais não magnéticos: RNi2, RNi5, RZn e Gd1‐nPrnAl2. Os cálculos foram feitos partindo de hamiltonianos modelo que incluem as interações de troca, Zeeman, de campo cristalino e quadrupolar. / The magnetic refrigeration is based on the magnetocaloric effect. The magnetocaloric potential is characterized by the two thermodynamics quantities: the isothermal entropy change (ΔSiso) and the adiabatic temperature change (ΔTad), which are calculated upon 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. This anisotropic magnetocaloric effect was performed for the RAl2 intermetallic compounds considering a microscopic model Hamiltonian that includes the Zeeman interaction, the exchange interaction (taken in the mean field approximation) and the crystalline electrical field, that is responsible for the anisotropy in the RAl2 compounds. The anisotropic magnetocaloric was fully investigated for the serie RAl2 and compared with the usual magnetocaloric effect and several curves of (ΔSiso) and (ΔTad) were obtained.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-05T18:57:13Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-AndreCavaignac.pdf: 10851210 bytes, checksum: da7f6d04592241587693042b0ee75bd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T18:57:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-AndreCavaignac.pdf: 10851210 bytes, checksum: da7f6d04592241587693042b0ee75bd7 (MD5) Previous issue date: 2015-06-12 / Structural, magnetic and magnetocaloric properties of the RMn2Si2 compounds (R = Tm, Dy and Tb) were studied. X ray diffraction analysis and structure Rietveld refinement shows that the samples crystallize with the desired tetragonal I4/mmm structural phase. Magnetization measurements shows second order magnetic phase transition from paramagnetic (PM) to ferromagnetic (FM) state for TmMn2Si2 compound around T = 5.2 K. On the other hand, DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present multiple phase transitions below 100 K. DyMn2Si2 present four magnetic phase transitions while TbMn2Si2 present two magnetic phase transition. Both compounds present first order FM phase transitions originated from ordering of rare earth sub-lattice. In addition, DSC measurements indicated that DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present high temperature phase transition at T~ 425 K and 444 K associated to the AFM coupling in the Mn sub-lattice. Magnetic hysteresis loop was used to characterize exchange bias effect in the DyMn2Si2 observed for magnetic fields higher than 35 kOe in which was associated to interactions between AFM and FM magnetic domain present in this compound. The largest magnetocaloric effect (MCE) was observed for TmMn2Si2 compound, when compared with other studied compound. The maximum values of entropy variation change −∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 and the Relative Cooling Power (RCP) found for TmMn2Si2 were, respectively, 18.5 J/kg.K and 247.5 J/kg for a magnetic field change (H) of 50 kOe. Significant values of −∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 (~8.2 J/kg.K and ~9.7 J/kg.K@50 kOe, respectively) and RCP (124.6 J/kg and 233 J/kg@50 kOe, respectively) as well as successive magnetic phase transitions were observed for DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds. Also these two compound exhibits a table like EMC presenting a wide working window for practical applications. The results obtained for compounds motivate the preparation of a composite sample with the following concentrations 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% de TbMn2Si2, aiming further increase in the temperature range of maximum EMC. The maximum entropy change variation obtained for the composite sample was ~4.6 J/kg.K over a temperature range of ~80𝐾. Our results show that the compounds RMn2Si2 present important characteristics for application in magnetic refrigeration for cryogenic temperatures. Besides, it is possible to get a larger working region, when these compounds are associated forming a composite material. / Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas dos compostos da série RMn2Si2 (R = Tm, Dy e Tb). A análise estrutural por difração de raios X e refinamento dos difratogramas pelo método de Rietveld mostraram que as amostras cristalizam na fase tetragonal grupo espacial I4/mmm. Com a medida de magnetização foi possível observar a transição de fase magnética de segunda ordem do estado paramagnético (PM) para ferromagnético (FM) para o composto TmMn2Si2 em torno de 5,2 K. Enquanto que para os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 observou-se a presença de transições múltiplas abaixo de 100 K. O DyMn2Si2 apresentou quatro transições de fase magnética enquanto que TbMn2Si2 apresentou duas. Em ambos os compostos, as transições ferromagnéticas atribuídas ao ordenamento da sub-rede da terra rara são de primeira ordem. Medidas DSC indicaram que DyMn2Si2 e TbMn2Si2 apresentam uma transição de fase em T~ 425 K e 444 K, respectivamente, ambas relacionadas ao acoplamento antiferromagnético na sub-rede do Mn. Com as medidas do loop de histerese magnética foi possível caracterizar o efeito de Exchange Bias (EB) para o DyMn2Si2, em campos magnéticos superiores a 35 kOe, o qual foi atribuído a interações entre os domínios AFM e FM presentes no material. A caracterização das propriedades magnetocalóricas do composto TmMn2Si2 mostrou uma variação de entropia magnética (-∆SM) mais intensa quando comparada aos outros compostos deste estudo. Os valores máximos obtidos para a variação isotérmica da entropia (−∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 ) e para o poder de resfriamento relativo (RCP) foram, respectivamente 18,5 J/kg.K e 247,5 J/kg, para ∆𝐻 = 50 kOe. Já os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 mostraram valores significativos de −∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 (~8,2 J/kg.K e ~9,7 J/kg.K@50 kOe, respectivamente) e RCP (124,6 J/kg e 233,6 J/kg@50 kOe, respectivamente) além de duas transições de fase magnética sucessivas, o que resultou em um EMC com comportamento do tipo table-like, caracterizado por uma ampla janela de trabalho com máximo EMC. Estes resultados motivaram a preparação de um compósito com as seguintes concentrações 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% de TbMn2Si2, visando ampliar ainda mais o intervalo de máximo EMC. A variação máxima de entropia obtida para o compósito foi da ordem de 4,6 J/kg.K num intervalo de temperatura de ~80𝐾. Os resultados obtidos sugerem que os compostos desta série apresentam características importantes para aplicação na refrigeração magnética em temperaturas criogênicas. Além disso, quando estes estão associados na forma de um compósito é possível obter uma grande ampliação na região de trabalho.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-08T20:28:10Z No. of bitstreams: 1 DelcicleideReis.pdf: 3837410 bytes, checksum: d063417815b0c49287d6fdb8d46998bd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-08T20:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DelcicleideReis.pdf: 3837410 bytes, checksum: d063417815b0c49287d6fdb8d46998bd (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Structural, magnetic and magnetocaloric properties of the RMn2Si2 compounds (R = Tm, Dy and Tb) were studied. X ray diffraction analysis and structure Rietveld refinement shows that the samples crystallize with the desired tetragonal I4/mmm structural phase. Magnetization measurements shows second order magnetic phase transition from paramagnetic (PM) to ferromagnetic (FM) state for TmMn2Si2 compound around T = 5.2 K. On the other hand, DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present multiple phase transitions below 100 K. DyMn2Si2 present four magnetic phase transitions while TbMn2Si2 present two magnetic phase transition. Both compounds present first order FM phase transitions originated from ordering of rare earth sub-lattice. In addition, DSC measurements indicated that DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present high temperature phase transition at T~ 425 K and 444 K associated to the AFM coupling in the Mn sub-lattice. Magnetic hysteresis loop was used to characterize exchange bias effect in the DyMn2Si2 observed for magnetic fields higher than 35 kOe in which was associated to interactions between AFM and FM magnetic domain present in this compound. The largest magnetocaloric effect (MCE) was observed for TmMn2Si2 compound, when compared with other studied compound. The maximum values of entropy variation change −∆𝑆𝑀𝑚á𝑥 and the Relative Cooling Power (RCP) found for TmMn2Si2 were, respectively, 18.5 J/kg.K and 247.5 J/kg for a magnetic field change (H) of 50 kOe. Significant values of −∆𝑆𝑀𝑚á𝑥(~8.2 J/kg.K and ~9.7 J/kg.K@50 kOe, respectively) and RCP (124.6 J/kg and 233 J/kg@50 kOe, respectively) as well as successive magnetic phase transitions were observed for DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds. Also these two compound exhibits a table like EMC presenting a wide working window for practical applications. The results obtained for compounds motivate the preparation of a composite sample with the following concentrations 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% of TbMn2Si2, aiming further increase in the temperature range of maximum EMC. The maximum entropy change variation obtained for the composite sample was ~4.6 J/kg.K over a temperature range of ~80𝐾. Our results show that the compounds RMn2Si2 present important characteristics for application in magnetic refrigeration for cryogenic temperatures. Besides, it is possible to get a larger working region, when these compounds are associated forming a composite material. / Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas dos compostos da série RMn2Si2 (R = Tm, Dy e Tb). A análise estrutural por difração de raios X e refinamento dos difratogramas pelo método de Rietveld mostraram que as amostras cristalizam na fase tetragonal grupo espacial I4/mmm. Com a medida de magnetização foi possível observar a transição de fase magnética de segunda ordem do estado paramagnético (PM) para ferromagnético (FM) para o composto TmMn2Si2 em torno de 5,2 K. Enquanto que para os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 observou-se a presença de transições múltiplas abaixo de 100 K. O DyMn2Si2 apresentou quatro transições de fase magnética enquanto que TbMn2Si2 apresentou duas. Em ambos os compostos, as transições ferromagnéticas atribuídas ao ordenamento da sub-rede da terra rara são de primeira ordem. Medidas DSC indicaram que DyMn2Si2 e TbMn2Si2 apresentam uma transição de fase em T~425 K e 444 K, respectivamente, ambas relacionadas ao acoplamento antiferromagnético na sub-rede do Mn. Com as medidas do loop de histerese magnética foi possível caracterizar o efeito de Exchange Bias (EB) para o DyMn2Si2, em campos magnéticos superiores a 35 kOe, o qual foi atribuído a interações entre os domínios AFM e FM presentes no material. A caracterização das propriedades magnetocalóricas do composto TmMn2Si2 mostrou uma variação de entropia magnética (-∆SM) mais intensa quando comparada aos outros compostos deste estudo. Os valores máximos obtidos para a variação isotérmica da entropia (−∆𝑆𝑀𝑚á𝑥) e para o poder de resfriamento relativo (RCP) foram, respectivamente 18,5 J/kg.K e 247,5 J/kg, para ∆𝐻 = 50 kOe. Já os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 mostraram valores significativos de −∆𝑆𝑀𝑚á𝑥 (~8,2 J/kg.K e ~9,7 J/kg.K@50 kOe, respectivamente) e RCP (124,6 J/kg e 233,6 J/kg@50 kOe, respectivamente) além de duas transições de fase magnética sucessivas, o que resultou em um EMC com comportamento do tipo table-like, caracterizado por uma ampla janela de trabalho com máximo EMC. Estes resultados motivaram a preparação de um compósito com as seguintes concentrações 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% de TbMn2Si2, visando ampliar ainda mais o intervalo de máximo EMC. A variação máxima de entropia obtida para o compósito foi da ordem de 4,6 J/kg.K num intervalo de temperatura de ~80𝐾. Os resultados obtidos sugerem que os compostos desta série apresentam características importantes para aplicação na refrigeração magnética em temperaturas criogênicas. Além disso, quando estes estão associados na forma de um compósito é possível obter uma grande ampliação na região de trabalho.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jardel C Rosa.pdf: 4774739 bytes, checksum: 9ea21d5b6cb09221260d2f1f58e1333f (MD5) Previous issue date: 2016-09-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we propose a model to study the effect of electron correlation in the phase diagrams of itinerant magnetocaloric materials, where the conduction electrons are described by the Hubbard model, and that also includes the exchange interaction Jf d between localized and itinerant moments, an external magnetic field, and the exchange interaction Jf f between localized moments. We discuss the applicability of the model to intermetallic materials containing rare earth elements and transition metals, where the simultaneous presence of interacting localized moments and itinerant magnetism produces a peculiar behavior that is reflected in their magnetocaloric properties. As a first step, we treat the model within the mean-field approximation. From the computaion of the magnetization curves on a simple cubic lattice, we obtain the phase diagrams and investigate the magnetic phase transition and the magnetocaloric effect. In a second step, we use the alloy analogy approximation to treat Hubbard model, which provides a more detailed and realistic description for these materials. / Neste trabalho, propomos um modelo para estudar o efeito da correlação eletrônica nos diagramas de fases de materiais magnetocalóricos itinerantes, no qual os elétrons de condução d são descritos pelo modelo de Hubbard, e que inclui ainda uma interação de troca Jf d entre os momentos localizados e itinerantes, um campo magnético externo, e uma interação de troca Jf f entre os momentos localizados. Discutimos a aplicabilidade do modelo em materiais intermetálicos contendo elementos de terras raras e metais de transição, onde a presença simultânea de momentos localizados interagentes e do magnetismo itinerante produz um comportamento peculiar, que é refletido nas suas propriedades magnetocalóricas. Num primeiro estágio, tratamos o modelo dentro da aproximação de campo médio. A partir do cálculo das curvas de magnetização em uma rede cúbica simples, obtemos os diagramas de fases e investigamos as transições de fase magnéticas e o efeito magnetocalórico. Num segundo estágio, utilizamos a aproximação da analogia de liga para tratar o modelo de Hubbard, que fornece uma descrição mais detalhada e realista para esses materiais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / SILVA, Carla de Mello. Estudo do efeito magnetocalórico através do acoplamento entre as redes cristalina e magnética: uma extensão do modelo de Bean-Rodbell. 2008. 91f. Dissertação (Mestrado em Física) Instituto de Física, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008. Neste trabalho, apresentamos um estudo do efeito magnetocalórico considerando os conceitos fundamentais envolvidos na formulação teórica e mostramos os procedimentos envolvidos nos cálculos das grandezas termodinâmicas e magnéticas que caracterizam o potencial magnetocalórico de um sistema. O modelo de Bean-Rodell, que leva em consideração a interação magneto-elástica e prevê a possibilidade de uma transição de fase magnética de primeira ordem, é estudado e usado para descrever o efeito magnetocalórico nos sistemas Gd5(SixGe1-x)4, MnFeP0.45As0.55 e MnAs(1-x)Sbx. Além disso, propomos uma extensão do modelo de Bean-Rodbell, incluindo na entropia de Debye a deformação da rede cristalina devido à interação magneto-elástica. Apresentamos também estudos envolvendo os gráficos de Arrott para descrever a ordem da transição de fase magnética, com aplicações nos sistemas Pr3In e Gd5(Si2Ge2). / In this work we present a study of the magnetocaloric effect considering the fundamental concepts about the theoretical formulation and the calculations procedures of the thermodynamics and magnetic quantities, which describe the magnetocaloric potential. The Bean-Rodbell magnetic model, which predicts the possibility of the first order magnetic phase transition, is present and used to describe the giant magnetocaloric effect in Gd5(SixGe1-x)4, MnFeP0.45As0.55 and MnAs(1-x)Sbx. Also, an extension of the Bean-Rodbell model is considered including the influence of the lattice deformation on the Debye entropy. In addition, Arrott plots are performed in order to investigate the existence of the first order magnetic phase transition with application in Pr3In and Gd5(Si2Ge2) compounds.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta tese, o efeito magnetocalórico é estudado teoricamente partindo de um hamiltoniano modelo que leva em conta uma rede magnética formada por diversas sub-redes magnéticas acopladas. No hamiltoniano são consideradas as interações de troca, Zeeman e magnetoelástica. Primeiramente, o hamiltoniano é apresentado em sua forma generalizada para R sub-redes magnéticas e a influência dos parâmetros do modelo na temperatura de Nèel e na temperatura de compensação é analisada no sistema com duas sub-redes magnéticas. Encontramos que, dependendo dos parâmetros de troca, arranjos ferrimagnético, antiferromagnético e ferromagnéticos podem ser obtidos. O efeito magnetocalórico foi sistematicamente estudado para diversos arranjos possíveis, posteriormente foi estudado em compostos reais do tipo R3Fe5O12 (RIG), sistema formado por três sub-redes magnéticas. Retornando ao sistema com duas sub-redes magnéticas foi analisada a influência da interação magnetoelástica no efeito magnetocalórico nos arranjos ferrimagnéticos obtidos previamente. Aplicando este modelo para uma estrutura cúbica do tipo perovskita, estudamos o efeito magnetocalórico nos compostos EuZrO3 e EuTiO3. Uma metodologia para a obtenção da magnetização de uma amostra policristalina foi apresentada e ainda estudamos o efeito magnetocalórico anisotrópico de natureza antiferromagnética. / In this work, the magnetocaloric effect is studied theoretically considering a model Hamiltonian, which accounts for a magnetic lattice formed by several coupled magnetic sublattices. The model Hamiltonian includes the exchange, Zeeman and magnetoelastic interacrions. Firstly, R sublattices are considered to present the Hamiltonian in a generalized form, then the model parameters influence on the Nèel temperature and the compensation temperature are analised for the system considering two magnetic sublattices. Depending on the exchange parameters, ferrimagnetic, antiferromagnetic and ferromagnetic arrangements can be obtained. The magnetocaloric effect was systematically studied for several profiles and applied to the system with three magnetic sublattices, R3Fe5O12 (RIG). In sequence, the magnetoelastic interaction influence on the magnetocaloric effect of the systems with two coupled magnetic sublattices was analysed for the ferrimagnetic profiles studied previously. This model was applied to the cubic perovskite-like structure, and the magnetocaloric effect was studied on the EuZrO3 and EuTiO3 compounds. A metodology to calculate the policrystalline magnetization was presented and the anisotropic magnetocaloric effect from the antiferromagnetic nature of the system was studied .

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Douglas Nascimento.pdf: 4060178 bytes, checksum: 878a0a0c64fd603563f3de3e4f166d98 (MD5) Previous issue date: 2013-03-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Kondo lattice model,also known as the double exchange model, is used to describe materials that have magnetic moments localized and conduction electrons.We consider an antiferromagnetic material composed of two sublattices forming an interpenetrating simple cubic lattice. Assuming a ferromagnetic coupling JK > 0 between the conduction electrons and the localized magnetic moments, the magnetization of the conduction electrons is obtained through the Green functions by means of the equation of motion and the magnetization of the localized spins is determined via the Brillouin function in the approximation molecular field. In the mean field approximation, the phase diagrams JK −n e h−T, including the phases ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AF), are obtained. The curves ΔS exhibit differents behavior for differents intensities of the applied magnetic field, these behaviors are analyzed using diagrams JK − n e h − T. / O modelo da rede de Kondo, também conhecido como modelo da dupla troca, é utilizado para descrever materiais que possuem momentos magnéticos localizados e elétrons de condução. É considerado um material antiferromagnético composto por duas subredes interpenetrantes formando uma rede cúbica simples. Assumindo um acoplamento ferromagnético JK > 0 entre os elétrons de condução e os momentos magnéticos localizados, a magnetização dos elétrons de condução é obtida através das funções de Green por meio da equação de movimento e a magnetização dos spins localizados é determinada via função de Brillouin na aproximação de campo molecular. Na aproximação de campo médio, os diagramas de fases JK − n e h − T, incluindo as fases ferromagnetica (FM) e antiferromagnética (AF), são obtidos. As curvas de ΔS exibem comportamentos distintos para diferentes intensidades de campo magnético aplicado, sendo estes comportamentos analisados por meio dos diagramas JK − n e h − T.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / SILVA, Carla de Mello. Estudo do efeito magnetocalórico através do acoplamento entre as redes cristalina e magnética: uma extensão do modelo de Bean-Rodbell. 2008. 91f. Dissertação (Mestrado em Física) Instituto de Física, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008. Neste trabalho, apresentamos um estudo do efeito magnetocalórico considerando os conceitos fundamentais envolvidos na formulação teórica e mostramos os procedimentos envolvidos nos cálculos das grandezas termodinâmicas e magnéticas que caracterizam o potencial magnetocalórico de um sistema. O modelo de Bean-Rodell, que leva em consideração a interação magneto-elástica e prevê a possibilidade de uma transição de fase magnética de primeira ordem, é estudado e usado para descrever o efeito magnetocalórico nos sistemas Gd5(SixGe1-x)4, MnFeP0.45As0.55 e MnAs(1-x)Sbx. Além disso, propomos uma extensão do modelo de Bean-Rodbell, incluindo na entropia de Debye a deformação da rede cristalina devido à interação magneto-elástica. Apresentamos também estudos envolvendo os gráficos de Arrott para descrever a ordem da transição de fase magnética, com aplicações nos sistemas Pr3In e Gd5(Si2Ge2). / In this work we present a study of the magnetocaloric effect considering the fundamental concepts about the theoretical formulation and the calculations procedures of the thermodynamics and magnetic quantities, which describe the magnetocaloric potential. The Bean-Rodbell magnetic model, which predicts the possibility of the first order magnetic phase transition, is present and used to describe the giant magnetocaloric effect in Gd5(SixGe1-x)4, MnFeP0.45As0.55 and MnAs(1-x)Sbx. Also, an extension of the Bean-Rodbell model is considered including the influence of the lattice deformation on the Debye entropy. In addition, Arrott plots are performed in order to investigate the existence of the first order magnetic phase transition with application in Pr3In and Gd5(Si2Ge2) compounds.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta tese, o efeito magnetocalórico é estudado teoricamente partindo de um hamiltoniano modelo que leva em conta uma rede magnética formada por diversas sub-redes magnéticas acopladas. No hamiltoniano são consideradas as interações de troca, Zeeman e magnetoelástica. Primeiramente, o hamiltoniano é apresentado em sua forma generalizada para R sub-redes magnéticas e a influência dos parâmetros do modelo na temperatura de Nèel e na temperatura de compensação é analisada no sistema com duas sub-redes magnéticas. Encontramos que, dependendo dos parâmetros de troca, arranjos ferrimagnético, antiferromagnético e ferromagnéticos podem ser obtidos. O efeito magnetocalórico foi sistematicamente estudado para diversos arranjos possíveis, posteriormente foi estudado em compostos reais do tipo R3Fe5O12 (RIG), sistema formado por três sub-redes magnéticas. Retornando ao sistema com duas sub-redes magnéticas foi analisada a influência da interação magnetoelástica no efeito magnetocalórico nos arranjos ferrimagnéticos obtidos previamente. Aplicando este modelo para uma estrutura cúbica do tipo perovskita, estudamos o efeito magnetocalórico nos compostos EuZrO3 e EuTiO3. Uma metodologia para a obtenção da magnetização de uma amostra policristalina foi apresentada e ainda estudamos o efeito magnetocalórico anisotrópico de natureza antiferromagnética. / In this work, the magnetocaloric effect is studied theoretically considering a model Hamiltonian, which accounts for a magnetic lattice formed by several coupled magnetic sublattices. The model Hamiltonian includes the exchange, Zeeman and magnetoelastic interacrions. Firstly, R sublattices are considered to present the Hamiltonian in a generalized form, then the model parameters influence on the Nèel temperature and the compensation temperature are analised for the system considering two magnetic sublattices. Depending on the exchange parameters, ferrimagnetic, antiferromagnetic and ferromagnetic arrangements can be obtained. The magnetocaloric effect was systematically studied for several profiles and applied to the system with three magnetic sublattices, R3Fe5O12 (RIG). In sequence, the magnetoelastic interaction influence on the magnetocaloric effect of the systems with two coupled magnetic sublattices was analysed for the ferrimagnetic profiles studied previously. This model was applied to the cubic perovskite-like structure, and the magnetocaloric effect was studied on the EuZrO3 and EuTiO3 compounds. A metodology to calculate the policrystalline magnetization was presented and the anisotropic magnetocaloric effect from the antiferromagnetic nature of the system was studied .