Estudo do efeito magnetocalórico em compostos intermetálicos

Resumo

O objetivo deste projeto temático é estudar amostras poli cristalinas, monocristalinas e em forma de filmes finos de ligas e compostos intermetálicos que apresentam o efeito magnetocalórico, prestando atenção a efeitos de campo cristalino, efeitos quadrupolares, da anisotropia da interação de troca e efeitos magnetoelásticos. Em particular, tem-se interesse em materiais apresentando transições magnéticas de primeira ordem e que apresentem baixas temperaturas de Debye 80. Também tem-se interesse na variação de 80 e das propriedades magnéticas sob absorção de intersticiais como H, N e C. Serão feitas caracterizações dos efeitos magnetoelásticos através de medida de magnetoestrição e de constantes elásticas sem e com campo. Uma característica importante do presente projeto é que, para um determinado material, as amostras para as diversas técnicas de caracterização serão oriundas de uma mesma amostra mestre obtida e caracterizada em nosso laboratório, evitando ambiguidades originárias de diferentes procedimentos de preparação e crescimento de amostras. Os materiais específicos deverão ser modelados teoricamente, e os resultados destes modelos serão cotejados com o conjunto de dados experimentais, o que deverá validá-los ou modificá-los, e permitirá também a obtenção de valores para os diversos parâmetros de interesse destes modelos, como as constantes de campo cristalino e as constantes de acoplamento magnetoelástico. Os grupos de pesquisa envolvidos são 4 grupos da Unicamp (GPCM, LDRX, LML e LPP), um grupo do CBPF e outro da UERJ. As atividades de todos os grupos serão complementares. Escolhido um determinado material, ele deverá ser sintetizado policristalinamente por algum processo adequado, e assim caracterizado estrutural e magneticamente. Se possível pelos nossos meios técnicos, obter-se-á monocristal, e teremos então a caracterização completa do material, realizando medidas ao longo dos eixos cristalinos. Os resultados experimentais serão comparados com um modelo teórico, que poderá, ou não, ser validado. Além disso, o material poderá ser obtido na forma de filme fino e assim caracterizado, ou obtido em forma de filme nanocompósito em matriz não magnética, e assim caracterizado também. Visando aplicações tecnológicas, especial atenção será dada a materiais que apresentam transições magnéticas de primeira ordem, principalmente quando estiverem acopladas a outras transformações, como as estruturais. Este estudo permitirá também a seleção de materiais adequados a aplicações tecnológicas, principalmente na área de refrigeração magnética (mas também na área de sensores, por exemplo) tanto ao redor da temperatura ambiente quanto em baixas temperaturas, onde o interesse é a geração mais econômica de líquidos criogênicos Os materiais específicos a serem tratados neste projeto são os sistemas Gd-Ge-Si, o sistema Fe-Rh, as fases Laves da família RAl2 (R = terras raras), os intermetálicos da família R-Co, os compostos YbAs e YbN, e algumas composições das cerâmicas manganitas. Outros materiais poderão ser tratados dependendo do interesse dos grupos. Para a realização do projeto, quer-se a aquisição de alguns equipamentos chaves, como um sistema PPMS para medidas de calor específico sob campo, um criostato varitemp e equipamentos periféricos para a montagem de estação de medida de magnetoestrição e de medida de constantes elásticas, além da montagem de uma câmara de alto vácuo para deposição de filmes finos com três eletrodos magnetron. Outros equipamentos são solicitados para viabilizar outras técnicas de caracterização. (AU)