Sondando graus de liberdade eletrônicos, magnéticos e estruturais de novos materiais utilizando técnicas de difração e espectroscopia

Autor(es)

Rodolfo Tartaglia Souza

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2024-05-17

Membros da banca

Eduardo Granado Monteiro da Silva; José Antônio Brum; Júlio Criginski Cezar; Alejandro Pedro Ayala; Eduardo Matzenbacher Bittar

• Orientador: Gilberto Fernandes Lopes Fabbris; Eduardo Granado Monteiro da Silva

Resumo

Em materiais quânticos, a competição ou cooperação entre diferentes graus de liberdade é responsável pela gama de estados fundamentais complexos encontrados nesses sistemas. Além de serem interessantes do ponto de vista de ciência fundamental, muitos desses fenômenos possuem apelo tecnológico. Para compreender completamente as propriedades macroscópicas que emergem desses sistemas, uma compreensão profunda em nível microscópico é necessária. Assim, nessa tese, estudamos alguns materiais quânticos com perguntas em aberto acerca de suas propriedades magnéticas, eletrônicas e térmicas utilizando técnicas de difração e absorção de raios-X e espectroscopia Raman. Para o composto HoNiSi$_{3}$, com temperaturas de ordenamento magnético distintas para cada componente da magnetização, nossas medidas de difração magnética ressonante de raios-X revelaram que, em ambas as transições, a estrutura magnética é comensurável com a estrutura cristalina, formada por planos ferromagnéticos empilhados em uma sequência $\uparrow\downarrow\uparrow\downarrow$ ao longo do eixo $\vec{b}$, diferindo apenas na direção do momento magnético. Os compostos $AD_{2}$O$_{6}$ ($A$ = Ni, Co, Zn; $D$ = Sb, Ta) e CaMn$_{2}$Bi$_{2}$ foram estudados utilizando espectroscopia Raman. No primeiro caso identificamos um modo óptico e a presença de uma alta densidade de estados fonônicos na região de baixas frequências, indicando um acoplamento entre o fônon óptico e os acústicos. Essa interação resulta em uma supressão da condutividade térmica desses materiais em relação aos compostos com Sb. Além disso, o modo óptico de mais baixa energia possui um comportamento similar a um \textit{soft mode}, sugerindo que os materiais à base de Ta estão próximos de uma transição de fase estrutural. Para CaMn$_{2}$Bi$_{2}$, com um possível \textit{gap} de hibridização, a variação da largura de um dos modos vibracionais da amostra apresenta uma mudança abrupta no seu comportamento compatível com a presença de um $gap$ de energia cujo valor está em bom acordo com os valores obtidos através de medidas de transporte elétrico. Também observamos a presença de uma excitação que desaparece na transição antiferromagnética do composto, compatível com uma excitação de dois mágnons. Por fim, realizamos medidas de absorção e difração de raios-X em Na$_{2}$IrO$_{3}$, com possíveis interações magnéticas do tipo Kitaev, até 100 GPa. Para pressões menores que 30 GPa, o momento magnético total do íon de Ir permanece constante, mas acima dessa pressão temos uma diminuição drástica do seu valor e das interações antiferromagnéticas, que parecem saturar acima de 60 GPa. Além disso, essa redução drástica tanto no momento magnético do Ir quanto nas interações entre eles ocorre justamente na faixa de pressões em que observamos uma possível transição de fase estrutural, sugerindo que essa redução está associada à formação de dímeros de Ir (AU)

• Processo FAPESP: 19/10401-9 - Estudo de fenômenos emergentes em novos materiais por difração magnética de raios-x, espalhamento de nêutrons e espectroscopia Raman
• Beneficiário: Rodolfo Tartaglia Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado