Efeito magnetocalórico em sistemas ferrimagnéticos

Nesta tese, o efeito magnetocalórico é estudado teoricamente partindo de um hamiltoniano modelo que leva em conta uma rede magnética formada por diversas sub-redes magnéticas acopladas. No hamiltoniano são consideradas as interações de troca, Zeeman e magnetoelástica. Primeiramente, o hamiltoniano é apresentado em sua forma generalizada para R sub-redes magnéticas e a influência dos parâmetros do modelo na temperatura de Nèel e na temperatura de compensação é analisada no sistema com duas sub-redes magnéticas. Encontramos que, dependendo dos parâmetros de troca, arranjos ferrimagnético, antiferromagnético e ferromagnéticos podem ser obtidos. O efeito magnetocalórico foi sistematicamente estudado para diversos arranjos possíveis, posteriormente foi estudado em compostos reais do tipo R3Fe5O12 (RIG), sistema formado por três sub-redes magnéticas. Retornando ao sistema com duas sub-redes magnéticas foi analisada a influência da interação magnetoelástica no efeito magnetocalórico nos arranjos ferrimagnéticos obtidos previamente. Aplicando este modelo para uma estrutura cúbica do tipo perovskita, estudamos o efeito magnetocalórico nos compostos EuZrO3 e EuTiO3. Uma metodologia para a obtenção da magnetização de uma amostra policristalina foi apresentada e ainda estudamos o efeito magnetocalórico anisotrópico de natureza antiferromagnética.

In this work, the magnetocaloric effect is studied theoretically considering a model Hamiltonian, which accounts for a magnetic lattice formed by several coupled magnetic sublattices. The model Hamiltonian includes the exchange, Zeeman and magnetoelastic interacrions. Firstly, R sublattices are considered to present the Hamiltonian in a generalized form, then the model parameters influence on the Nèel temperature and the compensation temperature are analised for the system considering two magnetic sublattices. Depending on the exchange parameters, ferrimagnetic, antiferromagnetic and ferromagnetic arrangements can be obtained. The magnetocaloric effect was systematically studied for several profiles and applied to the system with three magnetic sublattices, R3Fe5O12 (RIG). In sequence, the magnetoelastic interaction influence on the magnetocaloric effect of the systems with two coupled magnetic sublattices was analysed for the ferrimagnetic profiles studied previously. This model was applied to the cubic perovskite-like structure, and the magnetocaloric effect was studied on the EuZrO3 and EuTiO3 compounds. A metodology to calculate the policrystalline magnetization was presented and the anisotropic magnetocaloric effect from the antiferromagnetic nature of the system was studied .