Determinação da rede magnética da perovskista dupla Ca2MnReO6 através de difração de neutrons.

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dc.contributor.advisor1Orlando, Marcos Tadeu D'Azeredo
dc.contributor.authorCavichini, Arthur SantAna
dc.contributor.referee1Martinelli, Antonio Eduardo
dc.contributor.referee2Muccillo, Eliana Navarro dos Santos
dc.contributor.referee3Alves, Haimon Diniz Lopes
dc.contributor.referee4Fantini, Márcia Carvalho de Abreu
dc.date.accessioned2018-09-11T12:26:17Z
dc.date.available2018-09-11
dc.date.available2018-09-11T12:26:17Z
dc.date.issued2018-08-23
dc.description.abstractThis work investigated the magnetic structure of the double perovskite Ca2MnReO6 by powder neutron diffraction. Up to the present work, there were no conclusive studies about its magnetic structure. In order to clarify this structure, polycrystalline samples of this compound were produced in sufficient quantities to perform neutron diffraction studies. About 10 g of the compound were synthesized in batches by solid state reaction in a vacuum-sealed quartz tube. X-ray diffraction measurements showed crystallinity and quality of the batches. The dc magnetization with ?? = 0.1 T showed a paramagnetic transition at ?? = 121 K, a magnetic frustration on the ZFC magnetization curve and a significant magnetization of ?? ~ 0.5????/f.u in FC. The fit of the Curie-Weiss Law in the paramagnetic region in ?? -1 resulted in a ?????? = 70 K, indicating a predominance of ferromagnetic interactions in the lattice. ZFC magnetic hysteresis at ?? = 10 K showed that the compound exhibits a hard magnetic behavior and an ???? = 4 T, indicating a magnetocrystalline coupling. Rietveld refinement of the cold neutron diffraction spectra as a function of temperature revealed that between 75 K-120 K there is an anomalous expansion of the ?? axis and a large contraction of the ?? parameter with the cooling, which may be related to the magnetocrystalline coupling. The evolution of the total moments as a function of the temperature show that their values arrive at zero near ????, and that a above ?? = 80 K there is an increase of the ferromagnetic component of Mn. Rietveld refinement of the thermal neutron diffraction spectra showed no structural phase transition of the compound as a function of temperature. As a conclusion of this work, it has been determined of unpublished form that the magnetic group ??21/?? describes the magnetic structure of the compound Ca2MnReO6. Such a conclusion was based on a detailed crystallographic analysis of the purely magnetic peaks of the cold neutron diffraction spectra at ?? = 2 K and using the propagation vector ??? = (0,0,0). Moreover, it was found that the Mn and Re magnetic sub-lattice present an A-AFM type ordering, with magnetic vectors [2.41(3), ±0.8(3), 3.53(3)] and [-0.16(4), 0.15(4)], respectively. It was also found that the magnetic vector of Re makes an angle of 100° with respect to the magnetic vector of Mn in even ??, revealing an orthogonality relationship between them. The orthogonal magnetic coupling between the moments of Mn and Re indicates the predominance of an antisymmetric exchange interaction (Dzyaloshinskii-Moriya) in comparison to a symmetric exchange interactions (Heisenberg). This coupling characterizes the compound as a spin-orbit-assisted Mott insulator, similar to that observed in Iridates.
dc.description.resumoEste trabalho investigou a estrutura magnética da perovskita dupla Ca2MnReO6 a partir de difração de nêutrons por pó. Até o presente trabalho, não havia estudos conclusivos acerca de sua estrutura magnética. Com o objetivo de esclarecer essa estrutura, amostras policristalinas desse composto foram produzidas em quantidades suficientes para realizar estudos de difração de nêutrons. Aproximadamente 10 g do composto foram sintetizados em lotes a partir de reação de estado sólido em um tubo de quartzo selado a vácuo. Medidas de difração de raios X constataram cristalinidade e qualidade dos lotes. Magnetização dc em 𝐻 = 0,1 T mostra uma transição paramagnética em 𝑇 = 121 K, uma frustração magnética na curva de magnetização ZFC e uma magnetização significante 𝑀 s 0,5𝜇𝐵/f.u em FC. O ajuste da Lei de Curie-Weiss na região paramagnético em 𝜒−1 teve como resultado 𝜃𝐶𝑊 = 70 K, indicando uma predominância de interações ferromagnéticas na rede. Histerese magnética ZFC em 𝑇 = 10 K mostrou que o composto apresenta um comportamento magnético duro e um 𝐻𝑐 = 4 T, indicando um acoplamento magneto-cristalino. O refinamento Rietveld dos espectros de difração de nêutrons frios em função da temperatura revelou que entre 75 K-120 K há uma expansão anômala do eixo 𝑏 e uma grande contração do parâmetro 𝑐 com o resfriamento, que podem estar relacionadas ao acoplamento magneto cristalino. A evolução dos momentos totais em função da temperatura mostrou que os seus valores chegam a zero próximo a 𝑇𝑐, e que acima de 𝑇 = 80 K há um aumento da componente ferromagnética do Mn. Refinamento Rietveld dos espectros de difração de nêutrons térmicos mostrou que não houve transição de fase estrutural do composto em função da temperatura. Como conclusão deste trabalho, foi determinado de forma inédita que e o grupo magnético 𝑃21/𝑛 descreve a rede magnética do composto Ca2MnReO6. Tal conclusão baseou-se em uma análise cristalográfica detalhada dos picos puramente magnéticos dos espectros de difração de nêutrons frios em 𝑇 = 2 K, utilizando o vetor de propagação ⃗𝑘 = (0,0,0). Além disso, verificou-se que as sub-redes magnéticas do Mn e Re apresentam um ordenamento AFM-A com vetores magnéticos [2,41(3),±0,8(3), 3,53(3)] e [−0,16(4), 0, 0,15(4)], respectivamente. Constatou-se também que o vetor magnético do Re faz um ângulo de 100º em relação ao vetor magnético do Mn em mesmo 𝑧, revelando uma relação de ortogonalidade entre eles. O acoplamento magnético ortogonal entre os momentos do Mn e Re indica a predominância de uma interações de troca (exchange) antissimétrica (Dzyaloshinskii-Moriya) em comparação a interações de troca simétricas (Heisenberg). Esse acoplamento caracteriza o composto como um isolante de Mott assistido por acoplamento spin-orbita (spin-orbit-assisted Mott insulator), similar ao observado em Iridatos.
dc.formatText
dc.identifier.citationCAVICHINI, Arthur SantAna. Determinação da rede magnética da perovskista dupla Ca2MnReO6 através de difração de neutrons. 2018. 87 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós Graduação em Física, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2018.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10383
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectDouble perovskiteseng
dc.subjectNeutron diffractioneng
dc.subjectMagnetic structureeng
dc.subjectRheniumeng
dc.subjectPerovskitas duplaspor
dc.subjectDifração de Nêutronspor
dc.subjectRede magnéticapor
dc.subjectRêniopor
dc.subject.cnpqFísica
dc.subject.udc53
dc.titleDeterminação da rede magnética da perovskista dupla Ca2MnReO6 através de difração de neutrons.
dc.typedoctoralThesis
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