Novo comportamento crítico da singularidade de Yang-Lee

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Entwicklung der zeitaufgelösten Photoemissions-Elektronenmikroskopie für die Untersuchung der Magnetisierungsdynamik von mikrostrukturierten magnetischen Schichten

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die zeitaufgelöste Photoemissions Elektronenmikroskopie (TR-PEEM) für die in-situ Untersuchung ultraschneller dynamischer Prozesse in dünnen mikrostrukturierten magnetischen Schichten während eines rasch verändernden externen Magnetfelds entwickelt. Das Experiment basiert auf der Nutzung des XMCD-Kontrasts (X-ray magnetic circular dichroism) mit Hilfe des zirkularpolarisierten Lichts von Synchrotronstrahlungsquellen (Elektronenspeicherringen BESSY II (Berlin) und ESRF (Grenoble)) für die dynamische Darstellung der magnetischen Domänen während ultraschneller Magnetisierungsvorgänge. Die hier entwickelte Methode wurde als erfolgreiche Kombination aus einer hohen Orts- und Zeitauflösung (weniger als 55 nm bzw. 15 ps) realisiert. Mit der hier beschriebenen Methode konnte nachgewiesen werden, dass die Magnetisierungsdynamik in großen Permalloy-Mikrostrukturen (40 µm x 80 µm und 20 µm x 80 µm, 40 nm dick) durch inkohärente Drehung der Magnetisierung und mit der Bildung von zeitlich abhängigen Übergangsdomänen einher geht, die den Ummagnetisierungsvorgang blockieren. Es wurden neue markante Differenzen zwischen der magnetischen Response einer vorgegebenen Dünnfilm-Mikrostruktur auf ein gepulstes externes Magnetfeld im Vergleich zu dem quasi-statischen Fall gefunden. Dies betrifft die Erscheinung von transienten raumzeitlichen Domänenmustern und besonderen Detailstrukturen in diesen Mustern, welche im quasi-statischen Fall nicht auftreten. Es wurden Beispiele solcher Domänenmuster in Permalloy-Mikrostrukturen verschiedener Formen und Größen untersucht und diskutiert. Insbesondere wurde die schnelle Verbreiterung von Domänenwänden infolge des präzessionalen Magnetisierungsvorgangs, die Ausbildung von transienten Domänenwänden und transienten Vortizes sowie die Erscheinung einer gestreiften Domänenphase aufgrund der inkohärenten Drehung der Magnetisierung diskutiert. Ferner wurde die Methode für die Untersuchung von stehenden Spinwellen auf ultradünnen (16 µm x 32 µm groß und 10 nm dick) Permalloy-Mikrostrukturen herangezogen. In einer zum periodischen Anregungsfeld senkrecht orientierten rechteckigen Mikrostruktur wurde ein induziertes magnetisches Moment gefunden. Dieses Phänomen wurde als „selbstfangende“ Spinwellenmode interpretiert. Es wurde gezeigt, dass sich eine erzwungene Normalmode durch Verschiebung einer 180°-Néelwand stabilisiert. Wird das System knapp unterhalb seiner Resonanzfrequenz angeregt, passt sich die Magnetisierungsverteilung derart an, dass ein möglichst großer Teil der durch das Anregungsfeld eingebrachten Energie im System verbleibt. Über einem bestimmten Grenzwert verursacht die Spinwellenmode nahe der Resonanzfrequenz eine effektive Kraft senkrecht zur 180°-Néel-Wand. Diese entsteht im Zentrum der Mikrostruktur und wird durch die streufeldinduzierte Kraft kompensiert. Als zusätzliche Möglichkeit wurden die Streufelder von magnetischen Mikrostrukturen während der dynamischen Prozesse quantitativ bestimmt und das genaue zeitliche Profil des Streufelds untersucht. Es wurde gezeigt, dass das zeitaufgelöste Photoemissions Elektronenmikroskop als ultraschnelles oberflächensensitives Magnetometer eingesetzt werden kann.

Oberflächenuntersuchungen von Metalla-Tetraazaporphyrinen

Ziel dieser Arbeit war es, ein System zu entwickeln, in dem ein durch Licht induzierter Elektronentransfer stattfinden kann. Dazu wurden ein Kupfer(II)- und ein Zink(II)Tetraazaporphyrin mit acht 4-tert-Butylphenyl-Substituenten synthetisiert (Cu4Dinit, Zn4Dinit). Die Energielücke von 1,85 eV zwischen HOMO und LUMO von Cu4Dinit in Lösung wurde mit Hilfe von Cyclovoltammetrie und UV/Vis-Messungen bestimmt. Somit ist sie größer als für Cu4Dinit Moleküle, die auf einer Oberfläche (Wolfram(100)) liegen und mit STM-, STS-Messungen untersucht wurden. Hier beträgt die Energielücke 1,35 eV, was durch eine Drehung der Phenylringe in die Ebene der Pyrrolringe des Makrozyklus und somit durch eine bessere Überlappung der Orbitale erklärt werden kann. Um die Wechselwirkung der Moleküle mit der Oberfläche zu untersuchen, wurde Cu4Dinit, wie oben beschrieben, auf Magnetit aufgedampft. Dadurch wurde ausschließlich die Wechselwirkung zwischen den Elektronenspins des Kupfer(II)-ions und den Elektronenspins des Eisens im Magnetit betrachtet. Durch Messungen der Röntgenabsorption und des XMCD-Effektes konnten das Spinmoment, Bahnmoment und das Gesamtmoment des Kupfers berechnet und eine anisotrope Kopplung des Elektronenspins des Kupferions zum Magnetit, in Abhängigkeit der Magnetisierungsrichtung des Magnetits, festgestellt werden. Wenn der Magnetit senkrecht zur Oberfläche (out-of-plane) magnetisiert ist, ist die Kopplung ferromagnetisch, während bei einer Magnetisierungsrichtung parallel zur Ebene (in-plane) des Magnetits der Elektronenspin des Kupfers antiferromagnetisch mit dem des Eisens koppelt. Dadurch muss der Hamiltonian, der die Wechselwirkung zwischen zwei Spins beschreibt, bei einer anisotropen Kopplung um einen ansiotropen Term ergänzt werden. Das Ergebnis, dass der Elektronenspin des Kupferions durch die Richtung der Magnetisierung des Magnetits beeinflusst werden kann, eröffnet neue Wege, um die Spinkonfiguration von auf der Oberfläche liegenden Molekülen mit ungepaarten Elektronen, wie die zentralen Metallionen der Makrozyklen aber auch die Elektronenspins anderer metallorganischer Komplexe oder molekulare Magnete, durch ein externes Magnetfeld zu beeinflussen. rnDurch die stöchiometrische Templatreaktion von Pyrazino[2,3-f][1,10]-phenanthrolin-2,3-di-carbonitril (Dicnq), Bis(4-tert-Butylphenyl)-fumarodinitril (Dinit) und Kupfer(II)-acetat wurde eine Koordinationsmöglichkeit für ein Ruthenium(II)-ion in einem Tetraazaporphyrin hergestellt und so die Makrozyklen Cu3Dinit1Dicnq und Zn3Dinit1Dicnq synthetisiert, mit Rutheniumionen versetzt und ebenfalls mit Hilfe von Röntgenabsorptionsmessungen und XMCD untersucht. Durch die Vergleiche mit Zn3Dinit1Dicnq und den jeweiligen Verbindungen mit koordinierten Rutheniumionen (Cu3Dinit1Dicnq-1Ru, Zn3Dinit1Dicnq-1Ru) konnte gezeigt werden, dass eine Verschiebung der Elektronendichte des Rutheniumions zu dem zentralen Kupferion des Makrozyklus stattgefunden hat und durch die Koordination eines Rutheniumions in der Peripherie des Tetraazaporphyrins die energetische Lage der Kupferorbitale beeinflusst wird.rnDer Einfluss von vier koordinierten Ruthenium(II)-ionen auf das zentrale Kupferion wurde an Hand des in dieser Arbeit hergestellten Kupfer(II)phenanthralocyanins (Cu4Dicnq) untersucht, das aus vier Dicnq-Liganden und Kupfer(II)-acetat synthetisiert wurde. Auf Grund der schlechten Löslichkeit wurde für die Koordination der Rutheniumionen der Prekursor [Ru(bipy)2Dicnq](PF6)2 hergestellt und daraus der Makrozyklus in einer Templatsynthese mit Kufper(II)-ionen gebildet. Durch diese neue Syntheseroute war es möglich, die Verbindung Cu4Dicnq-4Ru herzustellen und ebenfalls durch Röntgenabsorption und XMCD zu untersuchen und so das Spin- und Bahnmoment zu ermitteln. Ein Teil der Elektronendichte des Rutheniumions in dieser Verbindung wird auf die zusätzlich an das Rutheniumion koordinierten 2,2'-Bipyridine und nicht auf den Makrozyklus, wie in Cu3Dinit1Dicnq-1Ru, geschoben. Trotzdem konnte die Funktionsweise als Modell des Photosystems II durch eine Oxidation durch die Bestrahlung mit einer Quecksilberlampe mit para-Benzochinon beobachtet werden. Dies bestätigte die Funktionsweise des Kupfer(II)phenanthralocyanins mit koordinierten Rutheniumionen, da ein durch Licht induzierter Elektronenübergang auf das para-Benzochinon stattgefunden hat.rn

Paleomagnetic of the Cobb Mountin event sections

Detailed paleomagnetic investigations are reported for 283 specimens, sampled from three closely spaced Ocean Drilling Program Leg 135 cores from the Lau Basin. These specimens cover three rather similar records of the reversed Cobb Mountain short polarity event, having an age of about 1.12 m.y. On the basis of a very detailed subsampling every 0.6 cm, we found that the transition times for the Cobb Mountain geomagnetic polarity event, as seen in the three Lau Basin sediment records, appear to have been as short as 0.6-1.0 k.y., although the duration of the normal-polarity event itself lasted only about 17 ± 4 k.y. The older (R to N) transition as well as the younger (N to R) transition show virtual geomagnetic paths roughly along the Americas, but shifted some 30° ± 10° to the east. These paths conflict with Cobb Mountain transition paths recorded in sediments from the Labrador Sea and the North Atlantic, but they are in fair accordance with sediment records from the Celebes and Sulu seas when corrected for differences in site longitude, suggesting that the transitional fields are dominated by nonaxial, high-order spherical harmonics.

Magnetic properties of Cenozoic MORB and Cretaceous MORB from DSDP and ODP holes

The fact that the natural remanent magnetization (NRM) intensity of mid-oceanic-ridge basalt (MORB) samples shows systematic variations as a function of age has long been recognized: maximum as well as average intensities are generally high for very young samples, falling off rather rapidly to less than half the recent values in samples between 10 and 30 Ma, whereupon they slowly rise in the early Tertiary and Cretaceous to values that approach those of the very young samples. NRM intensities measured in this study follow the same trends as those observed in previous publications. In this study, we take a statistical approach and examine whether this pattern can be explained by variations in one or more of all previously proposed mechanisms: chemical composition of the magnetic minerals, abundance of these magnetization carriers, vectorial superposition of parallel or antiparallel components of magnetization, magnetic grain or domain size patterns, low-temperature oxidation to titanomaghemite, or geomagnetic field behavior. We find that the samples do not show any compositional, petrological, rock-magnetic, or paleomagnetic patterns that can explain the trends. Geomagnetic field intensity is the only effect that cannot be directly tested on the same samples, but it shows a similar pattern as our measured NRM intensities. We therefore conclude that the geomagnetic field strength was, on-average, significantly greater during the Cretaceous than during the Oligocene and Miocene.

Magnetic properties and oxide petrography of ODP Hole 111-504B

Magnetic properties measurements were performed on 47 samples drilled during Leg 111 of the Ocean Drilling Program and oxide petrography was studied in 32 samples taken at depths throughout the sheeted dike complex in Hole 504B. Integration of these data with results from previous DSDP legs shows that while natural remanent magnetization is constant with depth, magnetic susceptibility increases and median demagnetizing field and the Q ratio decrease with depth in the section. These trends appear to be a result of an increase in deuteric oxidation and a decrease in hydrothermal alteration of primary titanomagnetite with depth. A distinct change in stable magnetic inclination occurs between the extrusive basalts and the sheeted dikes and may be a result of tectonic rotation of the upper extrusive basalts.

Rock-magnetic proxies from a sediment profile of Aike Lake

The sedimentary archive from Laguna Potrok Aike is the only continuous record reaching back to the last Glacial period in continental southeastern Patagonia. Located in the path of the Southern Hemisphere westerly winds and in the source region of dust deposited in Antarctica during Glacial periods, southern Patagonia is a vantage point to reconstruct past changes in aeolian activity. Here we use high-resolution rock-magnetic and physical grain size data from site 2 of the International Continental scientific Drilling Program (ICDP) Potrok Aike maar lake Sediment Archive Drilling prOject (PASADO) in order to develop magnetic proxies of dust and wind intensity at 52°S since 51,200 cal BP. Rock-magnetic analysis indicate the magnetic mineral assemblage is dominated by detrital magnetite. Based on the estimated flux of magnetite to the lake and comparison with distal dust records from the Southern Ocean and Antarctica, kLF is interpreted as a dust indicator in the dust source of southern Patagonia at the millennial time scale, when ferrimagnetic grain size and coercivity influence is minimal. Comparison to physical grain-size data indicates that the median destructive field of isothermal remanent magnetisation (MDFIRM) mostly reflects medium to coarse magnetite bearing silts typically transported by winds for short-term suspension. Comparison with wind-intensity proxies from the Southern Hemisphere during the last Glacial period and with regional records from Patagonia since the last deglaciation including marine, lacustrine and peat bog sediments as well as speleothems reveals similar variability with MDFIRM up to the centennial time scale. MDFIRM is interpreted as a wind-intensity proxy independent of moisture changes for southeastern Patagonia, with stronger winds capable of transporting coarser magnetite bearing silts to the lake.

Cenozoic magnetostratigraphy of ODP holes 113-689B and 113-690B

A detailed paleomagnetic study was carried out on biosiliceous and calcareous sediments drilled on Maud Rise, Antarctica, during ODP Leg 113. High-quality APC sections were retrieved in the upper 220 m of Holes 689B and 690B. Average deposition rates range from 3 to 15 m/m.y. A close (25 cm) paleomagnetic sample spacing provided a medium-resolution magnetostratigraphic sequence for the Paleogene and Neogene. Paleomagnetic samples were demagnetized stepwise by alternating fields, and characteristic remanent magnetization directions were derived from detailed vector and difference vector component analysis. A magnetochronologic framework has been established for the first time for the Southern Ocean sedimentary sequences spanning Paleocene to Oligocene and middle Miocene to early Pliocene times. Biosiliceous and calcareous microfossil stratigraphies were used to constrain magnetostratigraphic age assignments. Although average sedimentation rates were rather low, nearly complete sections of the geomagnetic polarity time scale (e.g., Chrons C5 and C5A) could be correlated with the inferred polarity pattern. Miocene and Pliocene records are marked by a high number of hiatuses mainly identified by diatom biostratigraphy. Good paleomagnetic correlation between the two holes is afforded in particular in the middle to upper Miocene. Oligocene magnetostratigraphy reveals a high-quality paleomagnetic record with a mostly complete Oligocene section in Hole 689B at ~5 m/m.y. deposition rate. Hole 690B exhibits higher deposition rates (7-12 m/m.y.), although two hiatuses are present. Early and late Eocene sedimentary sequences could be analyzed in both holes, but in Hole 689B middle Eocene chrons were disrupted by hiatuses and only incomplete polarity intervals C21 and C24 were encountered. Highest resolution (14 m/m.y.) was achieved in Hole 690B in a complete early Eocene and late Paleocene sequence from Chrons C23 to C26, with a number of short polarity intervals detected within Chrons C24 and C25.

Magnetostratigraphy of ODP Leg 104 holes

Results of a detailed paleomagnetic study on largely undisturbed sedimentary sequences recovered in the Voring Plateau region of the Norwegian Sea during Ocean Drilling Program Leg 104 are presented. At each drill site an essentially continuous downhole magnetic reversal pattern could be defined to depths between 200 and 300 m below seafloor allowing correlations with a calibrated geomagnetic time scale and establishing almost complete magnetostratigraphic records for the core material analyzed. A composite section of the drill holes represents the first high-quality chronostratigraphic framework from the lower Miocene through Holocene obtained in the Norwegian Sea. It should provide a basis for first-order correlations with calcareous and siliceous microfossil events and contribute to a further elaboration of the regional paleoceanographic history. A series of major hiatuses in the upper and middle Miocene accounts for about 4 million yr of missing stratigraphic record.

Magnetic petrology of ODP Leg 121 holes

Given the importance of the inversion of seamount magnetic anomalies, particularly to the motion of the Pacific plate, it is important to gain a better understanding of the nature of the magnetic source of these features. Although different in detail, Ninetyeast Ridge is composed of submarine and subaerial igneous rocks that are similar to those found at many seamounts, making it a suitable proxy. We report here on the magnetic petrology of a collection of samples from Ninetyeast Ridge in the Indian Ocean. Our purpose is to determine the relationship between primary petrology, subsequent alteration, and magnetic properties of the recovered rocks. Such information will eventually lead to a more complete understanding of the magnetization of seamounts and presumably improvements in the accuracy of anomaly inversions. Three basement sites were drilled on Ninetyeast Ridge, with recovery of subaerial basalt flows at the first two (Sites 756 and 757) and submarine massive and pillow flows at the final one (Site 758). The three sites were distinctly different. Site 756 was dominated by ilmenite. What titanomagnetite was present had undergone deuteric alteration and secondary hematite was present in many samples. The magnetization was moderate and stable although it yielded a paleolatitude somewhat lower than expected. Site 757 was highly oxidized, presumably while above sea level. It was dominated by primary titanomagnetite, which was deuterically altered. Secondary hematite was common. Magnetization was relatively weak but quite stable. The paleolatitude for all but the lowermost flows was approximately 40° lower than expected. Site 758 was also dominated by primary titanomagnetite. There was relatively little oxidation with most primary titanomagnetite showing no evidence of high-temperature alteration. No secondary hematite was in evidence. This site had the highest magnetization of the three (although somewhat low relative to other seamounts) but was relatively unstable with significant viscous remanence in many samples. Paleolatitude was close to the expected value. It is not possible, at present, to confidently associate these rocks with specific locations in a seamount structure. A possible and highly speculative model would place rocks similar to Site 757 near the top of the edifice, Site 756 lower down but still erupted above sea level, and Site 758 underlying these units, erupted while the seamount was still below sea level.

Magnetic properties of basalts from DSDP Hole 69-504B

The NRM intensity, AF demagnetization characteristics, hysteresis parameters, initial susceptibility, and thermomagnetic characteristics of 18 basalt specimens from Deep Sea Drilling Project Hole 504B were determined. In six samples, the grain size was large enough to allow microprobe analysis. We conclude (1) that the dominant magnetic mineral is titanomagnetite/titanomaghemite; (2) that, except for the upper few meters of the core where the grains are in the stable monodomain state, the grain size of the magnetic mineral lies in the pseudo-single-domain range (< 10 µm); (3) that maghemitization (i.e., low-temperature (< 350°C) oxidation) has taken place. We discuss possible geological histories.

Paleomagnetic of igneous rocks of ODP Leg 114

A paleomagnetic study was made of 12 samples of trachytic basalt from the base of ODP Hole 698A on the Northeast Georgia Rise (southwest Atlantic) and four samples of andesitic basalt and nine samples of volcanic breccia from the base of ODP Hole 703A on the Meteor Rise (southeast Atlantic). The magnetic intensities of the Hole 703A samples are anomalously low, possibly reflecting alteration effects. The mean magnetic intensity of the Hole 698A samples is high, and compatible with the model of Bleil and Petersen (1983) for the variation of magnetic intensity with age in oceanic basalts, involving progressive low-temperature oxidation of titanomagnetite to titanomaghemite for some 20 m.y. followed by inversion to intergrowths of magnetite and other Fe-Ti oxides during the subsequent 100 m.y. These results support the interpretation of the Hole 698A basalts as true oceanic basement of Late Cretaceous age rather than a younger intrusion. Well-defined stable components of magnetization were identified from AF and thermal demagnetization of the Hole 698A basalts, and less well-defined components were identified for the Hole 703A samples. Studies of the magnetic homogeneity of the Hole 698A basalts, involving harmonic analysis of the spinner magnetometer output, indicate the presence of an unevenly distributed low-coercivity component superimposed on the more homogeneous high-coercivity characteristic magnetization. The former component is believed to reside in irregularly distributed multidomain magnetite grains formed along cracks within the basalt, whilst the latter resides in more uniformly distributed finer magnetic grains. The inclination values for the high-coercivity magnetization of five Hole 698A basalt samples form an internally consistent set with a mean value of 59° ± 5°. The corresponding Late Cretaceous paleolatitude of 40° ± 5° is shallower than expected for this site but is broadly compatible with models for the opening of the South Atlantic involving pivoting of South America away from Africa since the Early Cretaceous. The polarity of the stable characteristic magnetization of the Site 698 basalts is normal. This is consistent with their emplacement during the long Campanian to Maestrichtian normal polarity Chron C33N.