Efeito da anisotropia sobre as propriedades magnetocalóricas de compostos metálicos: um estudo sistemático

O efeito magnetocalórico, i.e., o aquecimento e/ou resfriamento de um material magnético sob variação do campo magnético aplicado é a base da refrigeração magnética.O efeito magnetocalórico é caracterizado pela variação da entropia em um processo isotérmico (O efeito magnetocalórico, i.e., o aquecimento e/ou resfriamento de um material magnético sob variação do campo magnético aplicado é a base da refrigeração magnética. O efeito magnetocalórico é caracterizado pela variação da entropia em um processo isotérmico (ΔSiso) e pela variação da temperatura em um processo adiabático ΔTad.Apesar dos inúmeros trabalhos experimentais e teóricos publicados nessa área, muitos aspectos desse efeito ainda não são bem compreendidos.Nesse trabalho discutimos os efeitos da anisotropia sobre as propriedades magnetocalóricas de um sistema de momentos magnéticos localizados. Para essa finalidade, utilizamos um modelo de spins interagentes com um termo de anisotropia uniaxial do tipo DS2 z , onde D é um parâmetro. Nesse modelo, em que o eixo z é a direção de fácil magnetização, a magnitude do parâmetro de anisotropia e a direção do campo magnético aplicado têm um papel fundamental no comportamento das grandezas magnetocalóricas ΔSiso e ΔTad. Realizamos um estudo sistemático para um sistema com J = 1 aplicando o campo magnético em diferentes direções. Os resultados mostram que, quando o campo magnético é aplicado ao longo da direção z, as grandezas magnetocalóricas apresentam o comportamento normal (valores positivos de ΔTad e valores negativos de ΔSiso para ΔB > 0). Quando o campo magnético é aplicado em uma direção diferente do eixo z, as grandezas magnetocalóricas podem apresentar o comportamento inverso (valores negativos de ΔTad e valores positivos de ΔSiso para ΔB > 0) ou o comportamento anômalo (troca de sinal nas curvas de ΔTad e ΔSiso). Resultados equivalentes também foram obtidos para um sistema com J = 7=2.

The magnetocaloric effect, i.e., heating and/or cooling of a magnetic material subjected to magnetic field variation is the basis of magnetic refrigeration. The magnetocaloric effect is caracterized by the entropy change in an isothermic process (ΔSiso) and by the temperature change in an adiabatic process (ΔTad). Despite the large number of experimental and theoretical works published in this area, there are many aspects of the magnetoccaloric effect which are not yet completely understood.In this work we discuss the effects of anisotropy on the magnetocaloric properties of a system of localized magnetic moments. In order to do that, we used a model of interacting spins with a uniaxial anisotropy term DS2 z , where D is a parameter. In this model, where the z axis is the easy magnetization direction, the magnitude of the anisotropy parameter and the direction of the applied magnetic field have an important role in the behavior of the magnetocaloric quantities ΔSiso and ΔTad. We perform a systematic study for a system with J = 1 by applying the magnetic field in different directions. The results show that, when the magnetic field is applied in the z direction, the magnetocaloric quantities have the normal behavior (positive values of ΔTad and negative values of ΔSiso with ΔB > 0). When the magnetic field is applied in a direction different from the z axis, the magnetocaloric quantities can show the inverse behavior (negative values of ΔTad and positive values of ΔSiso with ΔB > 0) or the anomalous behavior (change of sign in the curves of ΔTad and ΔSiso). Similar results have also been obtained for a system with J = 7=2.