Crystal electric field efect in non-conventional structures - Matias, Jean de Souza (2017)
Em Física da Matéria Condesada, as terras raras apresentam um papel importante em várias aplicações tecnológicas. Suas camadas 4f incompletas possuem enumeras con- gurações diferentes possibilitando o desenvolvimento e melhoramento de propriedades interessantes. Materiais supercondutores, lasers de estado sólido, radares e ímãs permanentes são bons exemplos de dispositivos que utilizam materiais desenvolvidos com terras raras. Quando terras raras são colocadas em um material matriz, as interações entre esses elementos ou entre a matriz e as terras raras fazem com que os seus estados eletrônicos mudem. Estruturas cristalinas apresentam campo elétrico cristalino, cuja teoria desenvolvida no século passado foi amplamente estudada e aplicada à vários grupos de simetria em cristais bulk. Até o momento, porém, muito pouco tem sido estudado a respeito de como o campo elétrico de estruturas não convencionais, como quasicristias e nanocristais, afeta os autoestados das terras raras. Portanto, o objetivo desse projeto foi analizar o efeito de campo elétrico cristalino em dois tipos de materiais: Nanopartículas cúbicas com tamanho de 8 nm e quasicristais icosaédricos, bem como seu aproximante. Para isso, nanopartículas de NaY1..xRExF4 (RE = Yb, Er, Dy, Gd) foram sintetizadas pelo método de termo-decomposição e quasicristais de Au-Al-Yb foram crescidos em forno a arco. Para a determinação parâmetros de campo elétrico cristalino Bm n , foram feitos ajustes das curvas de magnetização dependentes da temperatura e do campo magnético aplicado. Além disso, para os quasicristais foi encontrado um grupo de simetria pontual equivalente e seus parâmetros de campo elétrico cristalino foram comparados com os de seus aproximantes. Com isso, observou-se que somente parâmetros de segunda ordem apresentaram uma diferença signicativa quando comparados entre essas duas estruturas; B0 2 é 20 vezes maior para a estrutura quasicristalina. Para as nanopartículas cúbicas, uma Hamiltoniana total foi proposta e com isso foi feita um simulação para determinar a separação total dos níveis de energia da camada incompleta 4f das terras raras. Além disso, o espectro de Up conversion foi medido e comparado com a simulação teórica. A largura de linha do espectro teórico, 470 20 K, para a transição 4S3=2 ! 4I15=2 , é comparável aos resultados empíricos, 650 50 K. O estado fundamental dos sistemas foi conrmado pela técnica de Ressonância Eletrônica de Spin. Dessa forma, foi estabelecida uma realação de como a separação total dos multipletos-J afeta a emissão de Up conversion destas NP's.