Propriedades magnéticas e magnetocalóricas nos sitemas DyMX (M = Cu e Pt; X = Si e Ge) E R2CuSi3 (R = Eu, Nd e Dy)

Here we report the structural, magnetic and magnetocaloric properties of DyMX (M = Cu and Pt; X = Si and Ge) and R2CuSi3 (R = Eu, Nd and Dy) intermetallic compounds. Polycrystalline samples were synthesized by arc melting under argon atmosphere. X-ray diffraction (XRD) analysis by Rietveld method co...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2016
Main Author: Silva, Mayanny Gomes da lattes
Orientador/a: Silva, Luzeli Moreira da lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal do Maranhão
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Department: COORDENAÇÃO DO CURSO DE CIENCIA E TECNOLOGIA - IMPERATRIZ/CCSST
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede/1345
Citação:SILVA, Mayanny Gomes da. Propriedades magnéticas e magnetocalóricas nos sitemas DyMX (M = Cu e Pt; X = Si e Ge) E R2CuSi3 (R = Eu, Nd e Dy). 2016. 91 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2016.
Resumo Português:Nesse trabalho estudou-se as propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas de compostos intermetálicos das famílias DyMX (M = Cu e Pt; X = Si e Ge) e R2CuSi3 (R = Eu, Nd e Dy) visando avaliar a potencialidade destes para aplicação na refrigeração magnética. As amostras foram sintetizadas por fusão em forno à arco voltaico, sob atmosfera de argônio. Medidas de difração de raios-X e a análise dos difratogramas com o método Rietveld mostraram que as amostras sintetizadas apresentaram a fase cristalográfica desejada. As medidas de magnetização mostraram que os compostos da série DyMX apresentam ordenamento antiferromagnético em torno de 12,8 K, 4,36 K, 8,7 K e 8,8 K para DyCuSi, DyCuGe, DyPtSi e DyPtGe, respectivamente. A aplicação de campo magnético externo induz transições metamagnéticas nesses materiais abaixo de . Porém, os valores do momento magnético em T= 2 K e H= 5 T foram menores que os respectivos valores do momento efetivo do íon magnético trivalente na matriz metálica, indicando que nem todos os spins estão orientados com o campo aplicado. Já dentre os compostos R2CuSi3, o Eu2CuSi3 apresentou duas transições ferromagnéticas = 39,5 K e = 30 K. Enquanto que Nd2CuSi3 e Dy2CuSi3 apresentaram comportamento típico de spin-glass, em baixas temperaturas (T≤ 5,6 K para R= Nd e T= 9,5 K para R= Dy) e baixos campos magnéticos (H< 0,1 T). Com o aumento do campo externo aplicado a magnetização aumenta rapidamente e mostra tendência de saturação em H= 5 T, indicando interação ferromagnética. Os resultados mostram que o efeito magnetocalórico (EMC) dos compostos estudados apresenta valores expressivos, tendo sido caracterizado por um pico alargado nas curvas de variação isotérmica da entropia associado com a transição magnética dos respectivos compostos. O máximo EMC obtido foi o do DyCuSi ( = 23,7 J/kgK e = 421,5 J/kg), o que sugere que este composto pertence à classe dos materiais magnéticos com EMC gigante. Os compostos DyCuGe, Nd2CuSi3 e Dy2CuSi3 apresentaram EMC grande ( entre 11,4 e 14,8 J/kg.K) e os demais pertencem a classe de materiais com EMC convencional ( entre 8,1 e 11,2 J/kg.K). Os resultados obtidos para as duas séries de compostos intermetálicos estudados nesse trabalho indicam que estes apresentam características interessantes para a aplicação como material refrigerante em temperaturas criogênicas.
Resumo inglês:Here we report the structural, magnetic and magnetocaloric properties of DyMX (M = Cu and Pt; X = Si and Ge) and R2CuSi3 (R = Eu, Nd and Dy) intermetallic compounds. Polycrystalline samples were synthesized by arc melting under argon atmosphere. X-ray diffraction (XRD) analysis by Rietveld method confirm the desired crystallographic phase for all studied samples. Magnetization data show antiferromagnetic ordering around 12.8 K, 4.36 K, 8.7 K and 8.8 K for DyCuSi, DyCuGe, DyPtSi and DyPtGe, respectively. External applied magnetic field induces metamagnetic phase transitions in these compounds. However, the values of magnetic moment in T = 2 K and H = 5T () were lower than the respective values of the R ion effective magnetic moment, indicating that not all magnetic moments are oriented to the external applied field, in H = 5T. Eu2CuSi3 compound presented two ferromagnetic transitions at ܶ = 39.5 K and ܶ = 30 K for H ≤ 0.2 T. On the other hand, Nd2CuSi3 end Dy2CuSi3 magnetization data present characteristic of spin glass behavior in low temperatures (T ≤ 5.6 K for R = Nd e T ≤ 9.5 K for R = Dy) and low magnetic field (H < 0.2 T). When the external magnetic field increase, the magnetization increase faster and show saturation tendency in H = 5 T which indicate ferromagnetic interaction. Our results show a significant magnetocaloric effect (MCE) for all studied samples, which was characterized by a broad peak in the entropy variation change curves ሺȂ οܵ௠ሻ associated with the magnetic transition. The maximum MCE was obtained for DyCuSi compound ( = 23.7 J/kg.K and ܴܥ = ܲ421.5 J/kg), which indicate that this compound belongs to the class of magnetic materials with giant magnetocaloric effect. Large MCE was obtained for DyCuGe, Nd2CuSi3 e Dy2CuSi3 ( values ranging from 11.4 to 14.8 J/kg K). While conventional MCE was observed for DyPtGe, DyPtGe and Eu2CuSi3 compound values ranging from 8.1 to 11.2 J/kg.K). The obtained results, indicate that the DyMX and R2CuSi3 studied compound present interesting characteristics for application as refrigerant material in cryogenic temperatures.