Transporte térmico em magnetos quânticos

• Processo: 18/23249-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2019
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2019
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Armando Paduan Filho
• Beneficiário: Valentina Martelli
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/16191-5 - Pesquisas em novos materiais envolvendo campos magnéticos intensos e baixas temperaturas, AP.TEM
• Assunto(s): Magnetismo quântico Imãs Transporte de calor Propriedades magnéticas Baixa temperatura Temperatura de transição Pirocloro
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Geometrically frustrated magnets | Quantum Magnets | thermal transport | Quantum magnets

Resumo

A investigação em baixas temperaturas de magnetos quânticos revela uma grande variedade de estados exóticos da matéria que podem apresentar uma física inesperada devida às forças concorrentes entre graus de liberdade e devido a uma extensa degenerescência. O avanço do conhecimento dos comportamentos físicos desses estados pode impactar vários campos de aplicação baseados em propriedades magnéticas. Os pirocloros são uma ampla classe de materiais magnéticos que apresentam uma frustração geométrica dada por suas estruturas cristalinas. Dependendo de quais átomos são selecionados para compor a estrutura, propriedades físicas peculiares são observadas abaixo da temperatura de transição, onde a frustração desempenha um papel relevante. Aqui propomos explorar o transporte térmico em grupos selecionados de pirocloros através de sua temperatura de transição. Propomos investigar gelos de spin (Dy2Ti2O7 e Ho2Ti2O7), pyrochloros que apresentam antiferromagnetismo (Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7) e outros pirocloro (Gd2Ti2O7, Gd2Zr2O7, Er2Ti2-xSnxO7). O estudo do material magnético quântico DTN (NiCl2-4SC(NH2)2, que apresenta condensação de Bose-Einstein (BEC), atraiu muita atenção para a possibilidade que efeitos de desordem ou de impurezas podem levar a uma coerência quântica inesperada emergente da localização dos estados de impureza. Aqui, propomos investigar o efeito Spin-Seebeck ao longo do diagrama de fases para determinar a corrente de spin, em DTN e DTN dopado, que pode ser gerada por meio do efeito Hall de spin inverso, desde que é um isolante elétrico com alto momento magnético na fase BEC. O transporte térmico é uma ferramenta apropriada de investigação nos compostos propostos, pois são isolantes elétricos. Estudando o transporte térmico sob campo magnético, podemos estudar o transporte de magnons e sua interação com vibrações cristalinas (fônons). Adicionalmente, investigaremos o efeito, ainda pouco explorado em geral, chamado de Righi-Leduc (ou efeito Hall térmico). No efeito Hall térmico, o campo magnético isola a contribuição magnética para o transporte térmico e, através da investigação da lei de potência nas classes propostas de compostos, buscaremos uma assinatura do comportamento assimétrico dos magnons sob campo magnético variável. Planejamos realizar a investigação proposta usando a instalação disponível na USP e, adicionalmente, desenvolver um novo setup dedicado ao transporte de coeficientes térmicos em baixa temperatura (até 0.05K) e sob campo magnético (até 20T). Nosso objetivo é estabelecer uma comunicação eficaz com todos os participantes do projeto temático, para que todos os colaboradores possam se beneficiar da nova instalação. (AU)