A descoberta da magnetoresistência (GMR) em materiais granulares gerou um grande interesse no estudo destes materiais, havendo um empenho particular no estudo de grãos de CO em CU e AG. Como as propriedades de transporte estão ligadas intimamente às estruturais, o entendimento da GMR nestes materiais requer uma descrição acurada destas características. Neste trabalho, procurando determinar algumas características magnéticas locais, usamos o método RS-LMTO-ASA para realizar um estudo sistemático dos momentos magnéticos locais e campos hiperfinos com respeito ao tamanho de grãos de CI com até 135 átomos em matrizes de CU e AG fcc. Além disso, estudamos FE e CO nas configurações espaciais seguintes em hospedeiro AG: impurezas isoladas, dímeros FE-FE e FE-CO e precipitados com 13, 19 e 43 átomos. Calculamos o FE enquanto impureza central nos grãos de CO e, para os clusters com 13 e 19 átomos, também consideramos a impureza em posições de interface. Encontramos para os grãos em AG momentos magnéticos bastante estáveis e, para o CU, obtivemos uma ligeira dependência do momento magnético médio com o tamanho do grão. Nossos resultados mostram que há uma diferença significativa no comportamento de grãos e clusters livres. Para os campos hiperfinos, mostramos que este segue comportamentos semelhantes em todos os casos, tendo uma dependência sistemática com relação ao sítio / The discovery of giant magnetoresistance (GMR) in granular materiais generated a great interest in the study of these systems. Special attention has been devoted to Co grains inside Cu and Ag medium. As the transport properties are closely related to structural characteristics, an accurate description is required in order to understand the GMR behavior in these materiais. Here we use the Real Space-LMTO-ASA method to perform a systematic study of the site and grain size dependence of local magnetic moments and hyperfine fields at Co grains ( up to 135 atoms) in fcc Ag and Cu hosts. We have also studied Fe and Co atoms in different spatial configurations in Ag hosts: isolated impurities, Fe-Fe and Fe-Co dimmers and precipitates containing 13, 19 and 43 atoms. Special attention is given to the differences between central and interface positions of Fe atoms in the two smallest Co clusters. We found a very stable value for the local moment at Co atoms in Ag hosts whereas the average local moments for Co grains in Cu tend to be slight ly larger for larger grains. we show that free and embedded Co clusters have very different magnetic behavior. The hyperfine fields present similar values in both matrices and exhibit a systematic site dependence.

A descoberta da magnetoresistência (GMR) em materiais granulares gerou um grande interesse no estudo destes materiais, havendo um empenho particular no estudo de grãos de CO em CU e AG. Como as propriedades de transporte estão ligadas intimamente às estruturais, o entendimento da GMR nestes materiais requer uma descrição acurada destas características. Neste trabalho, procurando determinar algumas características magnéticas locais, usamos o método RS-LMTO-ASA para realizar um estudo sistemático dos momentos magnéticos locais e campos hiperfinos com respeito ao tamanho de grãos de CI com até 135 átomos em matrizes de CU e AG fcc. Além disso, estudamos FE e CO nas configurações espaciais seguintes em hospedeiro AG: impurezas isoladas, dímeros FE-FE e FE-CO e precipitados com 13, 19 e 43 átomos. Calculamos o FE enquanto impureza central nos grãos de CO e, para os clusters com 13 e 19 átomos, também consideramos a impureza em posições de interface. Encontramos para os grãos em AG momentos magnéticos bastante estáveis e, para o CU, obtivemos uma ligeira dependência do momento magnético médio com o tamanho do grão. Nossos resultados mostram que há uma diferença significativa no comportamento de grãos e clusters livres. Para os campos hiperfinos, mostramos que este segue comportamentos semelhantes em todos os casos, tendo uma dependência sistemática com relação ao sítio / The discovery of giant magnetoresistance (GMR) in granular materiais generated a great interest in the study of these systems. Special attention has been devoted to Co grains inside Cu and Ag medium. As the transport properties are closely related to structural characteristics, an accurate description is required in order to understand the GMR behavior in these materiais. Here we use the Real Space-LMTO-ASA method to perform a systematic study of the site and grain size dependence of local magnetic moments and hyperfine fields at Co grains ( up to 135 atoms) in fcc Ag and Cu hosts. We have also studied Fe and Co atoms in different spatial configurations in Ag hosts: isolated impurities, Fe-Fe and Fe-Co dimmers and precipitates containing 13, 19 and 43 atoms. Special attention is given to the differences between central and interface positions of Fe atoms in the two smallest Co clusters. We found a very stable value for the local moment at Co atoms in Ag hosts whereas the average local moments for Co grains in Cu tend to be slight ly larger for larger grains. we show that free and embedded Co clusters have very different magnetic behavior. The hyperfine fields present similar values in both matrices and exhibit a systematic site dependence.

Foram medidos os momentos magnéticos dos estados da banda rotacional do estado fundamental do ANTPOT 159 Tb, através da técnica da distribuição angular perturbada, utilizando-se o campo magnético transiente. Os estados do ANTPOT. 159 Tb foram populados via excitação coulombiana com feixe de ANTPOT. 35 Cl a 88 Me V, sendo os raios -y, emitidos na desexcitação dos estados, observados em coincidência com as partículas retroespalhadas do feixe. Os momentos magnéticos medidos neste trabalho, foram comparados com as previsões de modelos híbridos (rotor+partícula e rotor triaxial+quase-partícula), nos quais a hamiltoniana do núcleo é separada em uma parte fenomenológica que descreve o caroço e uma parte microscópica que leva em conta o movimento da partícula desemparelhada. Os resultados experimentais também foram interpretados com um cálculo puramente microscópico, baseado no modelo de camadas com projeção de momento angular. Os níveis de energia da banda do estado fundamental são bem descritos pelos modelos, embora o staggering em energia previsto pelo modelo rotor triaxial+quase-partícula apresente uma fase de oscilação oposta à observada. Os momentos magnéticos experimentais são bem reproduzidos pelos modelos, nos quais a inclusão de outras configurações sugere uma pequena oscilação, observada nos resultados experimentais. As probabilidades de transição magnéticas B(M1) não são bem descritas por nenhum dos modelos, nos quais a inclusão de várias configurações atenua os valores calculados. / Magnetic moments of the levels in the ground state rotational band of 159Tb were measured using the transient magnetic field perturbed angular distribution technique. The levels in 159Tb were populated by Coulomb excitation with an 88 MeV beam and the deexciting rays were observed in coincidence with backscattered projectiles. The magnetic moments measured in this work were compared with hybrid models (rotor+particle and triaxial rotor+quasiparticle) in which the Hamiltonian of the nucleus is separated in a phenomenological part describing the core and a rnicroscopic part which takes into acconnt the movement of the unpaired particle. The experimental results were also interpreted with a purely microscopic calculation based on the angular momentum projection shell model. The energy levels in the ground state band are well described by the models, although the energy staggering predicted in the triaxial rotor+quasi-particle calculation has a phase opposite to the observed one. The experimental magnetic moments are well reproduced by the models, with the band miring suggesting a slight oscillation as observed in the experimental data. The magnetic transition probabilities B(M1) are not well described by the models, in which the band mixing attenuates the calculated values.

Apresentamos neste trabalho os resultados de um estudo experimental e teórico dos compostos borocarbetos supercondutores da série Y(Ni1-xMnx)2B2C com x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,10; 0,15. A principal motivação para este trabalho foi investigar a estrutura eletrônica e a possível formação do momento magnético sobre os átomos de impureza de Mn nos compostos Y(Ni1- xMnx)2B2C. O aparecimento do momento magnético localizado no sítio da impureza possibilitou estudar a influência do Mn sobre o mecanismo de quebra de pares supercondutores e sobre as propriedades magnéticas do composto. Os borocarbetos são compostos de estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado e altamente anisotrópicos (c/a~3). São intermetálicos de alta temperatura crítica supercondutora Tc, com forte acoplamento elétron-fonon. Em alguns casos podem apresentar ordem magnética, supercondutividade e também coexistência ou competição energética entre ambos. As medidas de transporte eletrônico, em função da temperatura, foram feitas utilizando-se um detector síncroton baseado na técnica de quatro pontos operando na faixa de 4,2K até 300K. Essas medidas possibilitaram o estudo das propriedades relacionadas ao transporte eletrônico na fase supercondutora. Na fase normal, extraiu-se a dependência em energia da função espectral de fonons α² F (ω) para alguns compostos da série estudada. As medidas magnéticas em função da temperatura e do campo magnético foram feitas utilizando-se um SQUID (Superconducting Quantun Interference Device – Quantun Design Model MPMS XL). Tais medidas permitiram a caracterização das propriedades magnéticas de nossas amostras. Em particular determinou-se o valor, em regime de saturação, do momento magnético associado ao sítio cristalino do Mn. Foram determinadas também as correntes críticas supercondutoras usando o Modelo de estado crítico de Bean e a variação da temperatura crítica supercondutora (Tc) com a mudança do campo externo aplicado. As medidas magnéticas permitiram a obtenção do diagrama que relaciona o campo crítico inferior (HC1) e a temperatura, variando-se a concentração do átomo dopante de manganês. Foi feito um esforço teórico no sentido de interpretar os resultados experimentais. Para isso foram usados três modelos: O modelo de estado crítico de Bean já citado acima e um modelo baseado na fórmula de Ziman usando uma aproximação para a função espectral de fonons para descrever a resistividade no regime de alta temperatura. Além disto, usou-se o modelo de duas sub-redes para a descrição do momento magnético das impurezas de Mn, em função da concentração, na série Y(Ni ) ( 2 ω α F 1-xMnx)2B2C.

Nesta tese discutimos sistematicamente os efeitos magnetocalórico e barocalórico em sistemas físicos com transição de fase magnética de primeira e de segunda ordem em sistemas físicos cujo magnetismo tem carater local. Para essa finalidade, utilizamos um modelo de momentos magnéticos locais interagentes, incluindo um termo de acoplamento magnetoelástico. Nossos cálculos mostram que a relação entre a interação de troca e o acoplamento magnetoelástico é responsável pela ordem da transição de fase e pelo aparecimento da histerese térmica e magnética. Os resultados mostram que as grandezas magnetocalóricas exibem grandes valores quando o sistema sofre uma transição de fase de primeira ordem. Além disso, quando existe uma histerese visível as grandezas magnetocalóricas dependem do processo de aquecimento e resfriamento do sistema. Ainda de acordo com nossos resultados, existe um efeito barocalórico normal (sistema aquece sob aumento de pressão) quando a pressão aplicada aumenta a temperatura de ordenamento magnético sem alterar a ordem da transição de fase magnética. O efeito barocalórico inverso (sistema resfria sob aumento de pressão) ocorre quando a pressão aplicada diminui a temperatura crítica sem mudar a ordem da transição de fase. Nossos cálculos mostram, ainda, que um efeito barocalórico anômalo (mudança de sinal nas grandezas barocalóricas) ocorre em casos especiais onde a pressão aplicada muda a natureza da transição de fase magnética do primeira para segunda ordem e vice-versa. / In this thesis we systematically discuss the magnetocaloric and barocaloric effects in physical systems, whose magnetism has a localized character and undergo both second and first order phase transitions. For this purpose, we use a model of interacting localized magnetic moments, including the magnetoelastic coupling. Our calculations show that the ratio between the exchange and magnetoelastic parameters is responsible for the appearance of the first order transition and consequently the thermal and magnetic hysteresis. Our calculations also show that the magnetocaloric quantities exhibit large values when the system undergoes a first order transition. Furthermore, when the hysteresis is not negligible, the magnetocaloric quantities depend on the heating and cooling processes. As far as the barocaloric effect is concerned, our calculations show that the normal barocaloric effect occurs (the system heat up with increasing applied pressure) when the applied pressure increases the magnetic ordering temperature without changing the order of the magnetic phase transition. On the other hand, the inverse barocaloric effect (the system cools down with increasing applied pressure) occurs when the applied pressure reduces the magnetic ordering temperature without changing the order of the magnetic phase transition. Finally, our calculations show that an anomalous barocaloric effect (i.e., change of sign in the barocaloric quantities) occurs in special cases when the applied pressure change the nature of the magnetic phase transition from first to second order and vice-versa.

Apresentamos neste trabalho os resultados de um estudo experimental e teórico dos compostos borocarbetos supercondutores da série Y(Ni1-xMnx)2B2C com x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,10; 0,15. A principal motivação para este trabalho foi investigar a estrutura eletrônica e a possível formação do momento magnético sobre os átomos de impureza de Mn nos compostos Y(Ni1- xMnx)2B2C. O aparecimento do momento magnético localizado no sítio da impureza possibilitou estudar a influência do Mn sobre o mecanismo de quebra de pares supercondutores e sobre as propriedades magnéticas do composto. Os borocarbetos são compostos de estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado e altamente anisotrópicos (c/a~3). São intermetálicos de alta temperatura crítica supercondutora Tc, com forte acoplamento elétron-fonon. Em alguns casos podem apresentar ordem magnética, supercondutividade e também coexistência ou competição energética entre ambos. As medidas de transporte eletrônico, em função da temperatura, foram feitas utilizando-se um detector síncroton baseado na técnica de quatro pontos operando na faixa de 4,2K até 300K. Essas medidas possibilitaram o estudo das propriedades relacionadas ao transporte eletrônico na fase supercondutora. Na fase normal, extraiu-se a dependência em energia da função espectral de fonons α² F (ω) para alguns compostos da série estudada. As medidas magnéticas em função da temperatura e do campo magnético foram feitas utilizando-se um SQUID (Superconducting Quantun Interference Device – Quantun Design Model MPMS XL). Tais medidas permitiram a caracterização das propriedades magnéticas de nossas amostras. Em particular determinou-se o valor, em regime de saturação, do momento magnético associado ao sítio cristalino do Mn. Foram determinadas também as correntes críticas supercondutoras usando o Modelo de estado crítico de Bean e a variação da temperatura crítica supercondutora (Tc) com a mudança do campo externo aplicado. As medidas magnéticas permitiram a obtenção do diagrama que relaciona o campo crítico inferior (HC1) e a temperatura, variando-se a concentração do átomo dopante de manganês. Foi feito um esforço teórico no sentido de interpretar os resultados experimentais. Para isso foram usados três modelos: O modelo de estado crítico de Bean já citado acima e um modelo baseado na fórmula de Ziman usando uma aproximação para a função espectral de fonons para descrever a resistividade no regime de alta temperatura. Além disto, usou-se o modelo de duas sub-redes para a descrição do momento magnético das impurezas de Mn, em função da concentração, na série Y(Ni ) ( 2 ω α F 1-xMnx)2B2C.

Nesta tese discutimos sistematicamente os efeitos magnetocalórico e barocalórico em sistemas físicos com transição de fase magnética de primeira e de segunda ordem em sistemas físicos cujo magnetismo tem carater local. Para essa finalidade, utilizamos um modelo de momentos magnéticos locais interagentes, incluindo um termo de acoplamento magnetoelástico. Nossos cálculos mostram que a relação entre a interação de troca e o acoplamento magnetoelástico é responsável pela ordem da transição de fase e pelo aparecimento da histerese térmica e magnética. Os resultados mostram que as grandezas magnetocalóricas exibem grandes valores quando o sistema sofre uma transição de fase de primeira ordem. Além disso, quando existe uma histerese visível as grandezas magnetocalóricas dependem do processo de aquecimento e resfriamento do sistema. Ainda de acordo com nossos resultados, existe um efeito barocalórico normal (sistema aquece sob aumento de pressão) quando a pressão aplicada aumenta a temperatura de ordenamento magnético sem alterar a ordem da transição de fase magnética. O efeito barocalórico inverso (sistema resfria sob aumento de pressão) ocorre quando a pressão aplicada diminui a temperatura crítica sem mudar a ordem da transição de fase. Nossos cálculos mostram, ainda, que um efeito barocalórico anômalo (mudança de sinal nas grandezas barocalóricas) ocorre em casos especiais onde a pressão aplicada muda a natureza da transição de fase magnética do primeira para segunda ordem e vice-versa. / In this thesis we systematically discuss the magnetocaloric and barocaloric effects in physical systems, whose magnetism has a localized character and undergo both second and first order phase transitions. For this purpose, we use a model of interacting localized magnetic moments, including the magnetoelastic coupling. Our calculations show that the ratio between the exchange and magnetoelastic parameters is responsible for the appearance of the first order transition and consequently the thermal and magnetic hysteresis. Our calculations also show that the magnetocaloric quantities exhibit large values when the system undergoes a first order transition. Furthermore, when the hysteresis is not negligible, the magnetocaloric quantities depend on the heating and cooling processes. As far as the barocaloric effect is concerned, our calculations show that the normal barocaloric effect occurs (the system heat up with increasing applied pressure) when the applied pressure increases the magnetic ordering temperature without changing the order of the magnetic phase transition. On the other hand, the inverse barocaloric effect (the system cools down with increasing applied pressure) occurs when the applied pressure reduces the magnetic ordering temperature without changing the order of the magnetic phase transition. Finally, our calculations show that an anomalous barocaloric effect (i.e., change of sign in the barocaloric quantities) occurs in special cases when the applied pressure change the nature of the magnetic phase transition from first to second order and vice-versa.

Apresentamos neste trabalho os resultados de um estudo experimental e teórico dos compostos borocarbetos supercondutores da série Y(Ni1-xMnx)2B2C com x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,10; 0,15. A principal motivação para este trabalho foi investigar a estrutura eletrônica e a possível formação do momento magnético sobre os átomos de impureza de Mn nos compostos Y(Ni1- xMnx)2B2C. O aparecimento do momento magnético localizado no sítio da impureza possibilitou estudar a influência do Mn sobre o mecanismo de quebra de pares supercondutores e sobre as propriedades magnéticas do composto. Os borocarbetos são compostos de estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado e altamente anisotrópicos (c/a~3). São intermetálicos de alta temperatura crítica supercondutora Tc, com forte acoplamento elétron-fonon. Em alguns casos podem apresentar ordem magnética, supercondutividade e também coexistência ou competição energética entre ambos. As medidas de transporte eletrônico, em função da temperatura, foram feitas utilizando-se um detector síncroton baseado na técnica de quatro pontos operando na faixa de 4,2K até 300K. Essas medidas possibilitaram o estudo das propriedades relacionadas ao transporte eletrônico na fase supercondutora. Na fase normal, extraiu-se a dependência em energia da função espectral de fonons α² F (ω) para alguns compostos da série estudada. As medidas magnéticas em função da temperatura e do campo magnético foram feitas utilizando-se um SQUID (Superconducting Quantun Interference Device – Quantun Design Model MPMS XL). Tais medidas permitiram a caracterização das propriedades magnéticas de nossas amostras. Em particular determinou-se o valor, em regime de saturação, do momento magnético associado ao sítio cristalino do Mn. Foram determinadas também as correntes críticas supercondutoras usando o Modelo de estado crítico de Bean e a variação da temperatura crítica supercondutora (Tc) com a mudança do campo externo aplicado. As medidas magnéticas permitiram a obtenção do diagrama que relaciona o campo crítico inferior (HC1) e a temperatura, variando-se a concentração do átomo dopante de manganês. Foi feito um esforço teórico no sentido de interpretar os resultados experimentais. Para isso foram usados três modelos: O modelo de estado crítico de Bean já citado acima e um modelo baseado na fórmula de Ziman usando uma aproximação para a função espectral de fonons para descrever a resistividade no regime de alta temperatura. Além disto, usou-se o modelo de duas sub-redes para a descrição do momento magnético das impurezas de Mn, em função da concentração, na série Y(Ni ) ( 2 ω α F 1-xMnx)2B2C.

Foram medidos os momentos magnéticos dos estados da banda rotacional do estado fundamental do ANTPOT 159 Tb, através da técnica da distribuição angular perturbada, utilizando-se o campo magnético transiente. Os estados do ANTPOT. 159 Tb foram populados via excitação coulombiana com feixe de ANTPOT. 35 Cl a 88 Me V, sendo os raios -y, emitidos na desexcitação dos estados, observados em coincidência com as partículas retroespalhadas do feixe. Os momentos magnéticos medidos neste trabalho, foram comparados com as previsões de modelos híbridos (rotor+partícula e rotor triaxial+quase-partícula), nos quais a hamiltoniana do núcleo é separada em uma parte fenomenológica que descreve o caroço e uma parte microscópica que leva em conta o movimento da partícula desemparelhada. Os resultados experimentais também foram interpretados com um cálculo puramente microscópico, baseado no modelo de camadas com projeção de momento angular. Os níveis de energia da banda do estado fundamental são bem descritos pelos modelos, embora o staggering em energia previsto pelo modelo rotor triaxial+quase-partícula apresente uma fase de oscilação oposta à observada. Os momentos magnéticos experimentais são bem reproduzidos pelos modelos, nos quais a inclusão de outras configurações sugere uma pequena oscilação, observada nos resultados experimentais. As probabilidades de transição magnéticas B(M1) não são bem descritas por nenhum dos modelos, nos quais a inclusão de várias configurações atenua os valores calculados. / Magnetic moments of the levels in the ground state rotational band of 159Tb were measured using the transient magnetic field perturbed angular distribution technique. The levels in 159Tb were populated by Coulomb excitation with an 88 MeV beam and the deexciting rays were observed in coincidence with backscattered projectiles. The magnetic moments measured in this work were compared with hybrid models (rotor+particle and triaxial rotor+quasiparticle) in which the Hamiltonian of the nucleus is separated in a phenomenological part describing the core and a rnicroscopic part which takes into acconnt the movement of the unpaired particle. The experimental results were also interpreted with a purely microscopic calculation based on the angular momentum projection shell model. The energy levels in the ground state band are well described by the models, although the energy staggering predicted in the triaxial rotor+quasi-particle calculation has a phase opposite to the observed one. The experimental magnetic moments are well reproduced by the models, with the band miring suggesting a slight oscillation as observed in the experimental data. The magnetic transition probabilities B(M1) are not well described by the models, in which the band mixing attenuates the calculated values.