Cette thèse porte sur l'étude du composé supraconducteur ferromagnétique UGe$_2$. La croissance de monocristaux de UGe$_2$ a été réalisée dans un four tétra-arc par la technique du tirage Czochralski. Cette technique a également servie à l'obtention d'autres composés à base d'uranium, notament UCoGe et URu$_2$Si$_2$. Pour la première fois, la structure avec des ailes (wings) du diagramme de phase de UGe$_2$ a été vérifiée expérimentalement. Cette observation est une conséquence d'une température de transition ferromagnétique qui décroît par application d'un paramètre extérieur tel que la pression, et qui devient du premier ordre avant de disparaître. Le changement d'ordre se fait à un point tricritique. D'autres mesures ont porté sur la transition supraconductrice qui se produit à l'intérieur de la phase ferromagnétique. La nature volumique de la supraconductivité a été confirmé et l'accent s'est porté sur son renforcement sous champ magnétique. / Cette thèse porte sur l'étude du composé supraconducteur ferromagnétique UGe$_2$. La croissance de monocristaux de UGe$_2$ a été réalisée dans un four tétra-arc par la technique du tirage Czochralski. Cette technique a également servie à l'obtention d'autres composés à base d'uranium, notament UCoGe et URu$_2$Si$_2$. Pour la première fois, la structure avec des ailes (wings) du diagramme de phase de UGe$_2$ a été vérifiée expérimentalement. Cette observation est une conséquence d'une température de transition ferromagnétique qui décroît par application d'un paramètre extérieur tel que la pression, et qui devient du premier ordre avant de disparaître. Le changement d'ordre se fait à un point tricritique. D'autres mesures ont porté sur la transition supraconductrice qui se produit à l'intérieur de la phase ferromagnétique. La nature volumique de la supraconductivité a été confirmé et l'accent s'est porté sur son renforcement sous champ magnétique.

Tato práce je zaměřená na studium magnetických vlastností tří r·zných sloučenin na bázi uranu obsahujících 5f elektrony (U4Ru7Ge6, UAu2Si2 a UIrGe). V rámci této práce byly, za pomoci r·zných metod, připraveny vysoce kvalitní krystaly těchto sloučenin. Vlastnosti těchto systém· byly studovány r·znými objemovými meto- dami (magnetizace, měrné teplo, teplotní roztažnost, elektrický transport) a také neu- tronovým a rentgenovým rozptylem při širokém spektru vnějších podmínek (nízká teplota, vysoké magnetické pole, vysoký tlak). Kombinace těchto metod odhalila komplexní chování těchto systém· a pomohla sestrojit jejich magnetické fázové diagramy. První studovanou sloučeninou je feromagnet U4Ru7Ge6vykazující velmi nízkou mag- netokrystalovou anizotropii, která je neočekávaná pro sloučeninu na bázi uranu. To se promítá do izotropní závislosti téměř všech měřených fyzikálních vlastností. Bylo zjištěno, že osa snadné magnetizace se mění v uspořádaném stavu a tento jev je spojen s anomáliemi v teplotní roztažnosti ukazující na možnou rhomboedrickou distorzi. Ta vede k vytvoření dvou odlišných pozic uranu s odlišným magnetickým momentem. Tato před- pově¤ byla potvrzena teoretickými výpočty a pomocí polarizované neutronové difrakce. Rozdíl magnetických moment· na dvou odlišných uranových pozicích je zp·soben...

Title: Magnetism in the non-centrosymmetric uranium compound: UIrSi3 Author: RNDr. Jaroslav Valenta Department: Department of Condensed Matter Physics Supervisor of the doctoral thesis: RNDr. Jiří Prchal, Ph.D., DCMP Abstract: The study presented in this thesis is focused on UIrSi3 which is one of two known uranium compounds that crystallize in a non-centrosymmetric structure. This first study of UIrSi3 in single-crystalline form confirms antiferromagnetic order below TN = 41.7 K and reveals strong uniaxial anisotropy. The antiferromagnetic order is suppressed by application of a magnetic field along the c axis (0HC = 7.3 T at 2 K). In contrast, application of a magnetic field up to 14 T along the a axis gives paramagnetic response. The high TN, contrasting with the low 0HC, together with the opposite signs of the paramagnetic Curie temperatures of the a-axis and c-axis paramagnetic susceptibility indicate a competition between antiferromagnetic and ferromagnetic interactions. The first-order metamagnetic transition at HC shows asymmetric hysteresis which reflects a complex antiferromagnetic ground state. With increasing temperature, the hysteresis becomes gradually smaller and vanishes at 28 K where the first-order transition changes to second-order transition which remains up to TN. The point where the...

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work analyzes the fermionic Ising spin glass model in a transverse magnetic field. The problem is written in the Grand Canonical ensemble with the spin operators represented by bilinear combinations of fermionic fields. The transverse field is a spin "flip" mechanism and inserts quantum fluctuations, which can lead the transition temperature Tj to quantum critical point (QCP). In this case, the phase transition from spin glass to paramagnetic phases occurs in T = o. On the other hand, charge fluctuations controlled by chemical potentiall-L show the existence of a tricritical point. The replica method with replica symmetry and static approximation are used to solve this problem. However, the replica symmetry solution shows some problems, like negative entropy in low temperatures. Thus, the stability conditions are derived to test the generated solution of this IDodel. The main purpose of this work is to study the competition between spin glass and paramagnetic phases with both quantum and charge fluctuations. After the stability conditions are derived, a detailed sight into the generated solution is shown under the form of diagrams phase. The stability conditions, however, show another applications in the present problem, once they can be used, for instance, in the tricritical point derivation. / o presente trabalho analisa o modelo vidro de spin Ising com um campo transverso, descrito no ensemble grande canônico, em uma formulação fermiônica, em que os operadores de spin são escritos como uma combinação bilinear de operadores de criação e destruição. Neste modelo, o campo transverso r é um mecanismo de "fiipagem" dos spins, que insere fiutuações de natureza quântica, que podem conduzir a temperatura de transição Tf ao ponto crítico quântico (PCQ). Neste caso, a transição de fase vidro de spin-paramagnética ocorre em T = O. Por outro lado, fiutuações de carga controladas pelo potencial químico mostram a existência de um ponto tricrítico. O método das réplicas com simetria de réplicas e a aproximação estática são usados para resolver este problema. Contudo, a solução com simetria de réplicas apresenta certos problemas na fase vidro de spin como, por exemplo, entropia negativa em baixas temperaturas. Desta forma, as condições de estabilidade são derivadas para testar a solução gerada pelo modelo. O objetivo geral é observar os efeitos combinados das fiutuações quânticas e de carga na competição entre as fase paramagnética e vidro de spin. A partir das condições de estabilidade, as soluções geradas pela simetria de réplicas são vistas detalhadamente na forma de diagramas de fase. As condições de estabilidade, todavia, mostram outras aplicações no presente problema, uma vez que podem, inclusive, ser utilizadas na derivação do ponto tricrítico.

Estudamos o diagrama de fases e o ponto tricrítico da transição de colapso em um modelo de animais na rede quadrada, a partir da expansão em série da compressibilidade isotérmica KT do sistema. Como função das variáveis x (fugacidade) e y = e1/T (T é a temperatura reduzida), a serie KT é analisada utilizando-se a técnica dos aproximantes diferenciais parciais. Determinamos o padrão de fluxo das trajetórias características de um típico aproximante diferencial parcial com ponto fixo estável. Obtemos estimativas satisfatórias para a fugacidade tricrítica Xt = 0.024 &#177 0.005 e a temperatura tricritica Tt = 0.54 &#177 0.04. Considerando somente campos de escala lineares, obtemos também o expoente de escala &#947 = 1.4 &#177 0.2 e o expoente \"crossover\" &#934 = 0.66 &#177 0.08. Nossos resultados estão em boa concordância com estimativas prévias obtidas por outros métodos. Também estudamos um processo de polimerização ramifIcada através de simulações computacionais na rede quadrada baseadas em um modelo de crescimento cinético generalizado para se incorporar ramifIcações e impurezas. A configuração do polímero e identificada com uma árvore-ligação (\"bond tree\") a fim de se examinar os aspectos topológicos. As dimensões fractais dos aglomerados (\"clusters\") são obtidas na criticalidade. As simulações também permitem o estudo da evolução temporal dos aglomerados bem como a determinação das auto-correlações temporais e expoentes críticos dinâmicos. Com relação aos efeitos de tamanho finito, uma técnica de cumulantes de quarta ordem e empregada para se estimar a probabilidade de ramificação critica bc e os expoentes críticos v e &#946. Na ausência de impurezas, a rugosidade da superfície e descrita em termos dos expoentes de Hurst. Finalmente, simulamos este modelo de crescimento cinético na rede quadrada utilizando um método de Monte Carlo para estudar a polimerização ramificada com interações atrativas de curto alcance entre os monômeros. O diagrama de fases que separa os regimes de crescimento finito e infinito e obtido no plano (T,b) (T é a temperatura reduzida e b é a probabilidade de ramificação). No limite termodinâmico, extrapolamos a temperatura T&#8727 = 0.102 &#177 0.005 abaixo da qual a fase e sempre infinita. Observamos também a ocorrência de uma transição de rugosidade na superfície do polímero. / The phase diagram and the tricritical point of a collapsing lattice animal are studied through an extended series expansion of the isothermal compressibility KT on a square lattice. As a function of the variables x (fugacity) and y = e1/T (T is the reduced temperature), this series KT is investigated using the partial differential approximants technique. The characteristic flow pattern of partial differential approximant trajectories is determined for a typical stable fixed point. We obtain satisfactory estimates for the tricritical fugacity Xt = 0.024 &#177 0.005and temperature Tt = 0.54 &#177 0.04.Taking into account only linear scaling fields we are also able to get the scaling exponent &#947 = 1.4 &#177 0.2 and the crossover exponent &#934 = 0.66 &#177 0.08. Our results are in good agreement with previous estimates from other methods. We also study ramified polymerization through computational simulations on the square lattice of a kinetic growth model generalized to incorporate branching and impurities. The polymer configuration is identified with a bond tree in order to examine its topology. The fractal dimensions of clusters are obtained at criticality. Simulations also allow the study of time evolution of clusters as well as the determination of time autocorrelations and dynamical critical exponents. In regard to finite size effects, a fourth-order cumulant technique is employed to estimate the critical branching probability be and the critical exponents v and &#946. In the absence of impurities, the surface roughness is described in terms of the Hurst exponents. Finally we simulate this kinetic growth model on the square lattice using a Monte Carlo approach in order to study ramified polymerization with short distance attractive interactions between monomers. The phase boundary separating finite from infinite growth regimes is obtained in the (T,b) space (T is the reduced temperature and b is the branching probability). In the thermodynamic limit, we extrapolate the temperature T = 0.102 &#177 0.005 below which the phase is found to be always infinite. We also observe the occurrence of a roughening transition at the polymer surface.

Estudamos o diagrama de fases e o ponto tricrítico da transição de colapso em um modelo de animais na rede quadrada, a partir da expansão em série da compressibilidade isotérmica KT do sistema. Como função das variáveis x (fugacidade) e y = e1/T (T é a temperatura reduzida), a serie KT é analisada utilizando-se a técnica dos aproximantes diferenciais parciais. Determinamos o padrão de fluxo das trajetórias características de um típico aproximante diferencial parcial com ponto fixo estável. Obtemos estimativas satisfatórias para a fugacidade tricrítica Xt = 0.024 &#177 0.005 e a temperatura tricritica Tt = 0.54 &#177 0.04. Considerando somente campos de escala lineares, obtemos também o expoente de escala &#947 = 1.4 &#177 0.2 e o expoente \"crossover\" &#934 = 0.66 &#177 0.08. Nossos resultados estão em boa concordância com estimativas prévias obtidas por outros métodos. Também estudamos um processo de polimerização ramifIcada através de simulações computacionais na rede quadrada baseadas em um modelo de crescimento cinético generalizado para se incorporar ramifIcações e impurezas. A configuração do polímero e identificada com uma árvore-ligação (\"bond tree\") a fim de se examinar os aspectos topológicos. As dimensões fractais dos aglomerados (\"clusters\") são obtidas na criticalidade. As simulações também permitem o estudo da evolução temporal dos aglomerados bem como a determinação das auto-correlações temporais e expoentes críticos dinâmicos. Com relação aos efeitos de tamanho finito, uma técnica de cumulantes de quarta ordem e empregada para se estimar a probabilidade de ramificação critica bc e os expoentes críticos v e &#946. Na ausência de impurezas, a rugosidade da superfície e descrita em termos dos expoentes de Hurst. Finalmente, simulamos este modelo de crescimento cinético na rede quadrada utilizando um método de Monte Carlo para estudar a polimerização ramificada com interações atrativas de curto alcance entre os monômeros. O diagrama de fases que separa os regimes de crescimento finito e infinito e obtido no plano (T,b) (T é a temperatura reduzida e b é a probabilidade de ramificação). No limite termodinâmico, extrapolamos a temperatura T&#8727 = 0.102 &#177 0.005 abaixo da qual a fase e sempre infinita. Observamos também a ocorrência de uma transição de rugosidade na superfície do polímero. / The phase diagram and the tricritical point of a collapsing lattice animal are studied through an extended series expansion of the isothermal compressibility KT on a square lattice. As a function of the variables x (fugacity) and y = e1/T (T is the reduced temperature), this series KT is investigated using the partial differential approximants technique. The characteristic flow pattern of partial differential approximant trajectories is determined for a typical stable fixed point. We obtain satisfactory estimates for the tricritical fugacity Xt = 0.024 &#177 0.005and temperature Tt = 0.54 &#177 0.04.Taking into account only linear scaling fields we are also able to get the scaling exponent &#947 = 1.4 &#177 0.2 and the crossover exponent &#934 = 0.66 &#177 0.08. Our results are in good agreement with previous estimates from other methods. We also study ramified polymerization through computational simulations on the square lattice of a kinetic growth model generalized to incorporate branching and impurities. The polymer configuration is identified with a bond tree in order to examine its topology. The fractal dimensions of clusters are obtained at criticality. Simulations also allow the study of time evolution of clusters as well as the determination of time autocorrelations and dynamical critical exponents. In regard to finite size effects, a fourth-order cumulant technique is employed to estimate the critical branching probability be and the critical exponents v and &#946. In the absence of impurities, the surface roughness is described in terms of the Hurst exponents. Finally we simulate this kinetic growth model on the square lattice using a Monte Carlo approach in order to study ramified polymerization with short distance attractive interactions between monomers. The phase boundary separating finite from infinite growth regimes is obtained in the (T,b) space (T is the reduced temperature and b is the branching probability). In the thermodynamic limit, we extrapolate the temperature T = 0.102 &#177 0.005 below which the phase is found to be always infinite. We also observe the occurrence of a roughening transition at the polymer surface.