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Tipo do documento: Dissertação
Título: Efeitos da pressão nas propriedades estruturais e magnéticas de compostos multifuncionais de composição nominal Ni50Mn35In15
Título(s) alternativo(s): Pressure effects on the structural and magnetic properties of the multifunctional compounds of nominal composition Ni50Mn35In15
Autor: COSTA, Andira Nurrielli de Oliveira 
Primeiro orientador: REIS, Ricardo Donizeth dos
Primeiro coorientador: SILVA, Luzeli Moreira da
Segundo coorientador: CARMO, Danusa do
Primeiro membro da banca: REIS, Ricardo Donizeth dos
Segundo membro da banca: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Terceiro membro da banca: CARVALHO, Alexandre Magnus Gomes
Resumo: Neste trabalho utilizamos a pressão hidrostática para ajustar as propriedades estruturais de compostos da família de Heusler e então verificar os efeitos da contração da rede cristalina nas propriedades magnéticas desses materiais. Foram estudados dois compostos policristalinos sintetizados com base na estequiometria Ni50Mn35In15, mas que apresentaram estruturas cristalinas diferentes à temperatura ambiente. Medidas de difração de raios X (DRX) analisadas pelo refinamento Rietveld mostraram que uma das amostras de Ni50Mn35In15, aqui denominada como A133, apresenta duas fases cristalinas em temperatura e pressão ambiente, uma fase cúbica (grupo espacial Fm3തm) e outra monoclínica modulada (grupo espacial I2/m), já a segunda amostra, A139, apresentou apenas a fase cúbica (grupo espacial Fm3തm). Medidas de DRX em função da temperatura mostraram que a segunda fase da amostra A133 (fase monoclínica modulada) é a responsável pela fase martensítica da amostra a qual se estabiliza quando a temperatura é reduzida para 250 K. No caso da amostra A139, nenhuma alteração da estrutura foi observada com a variação da temperatura. Através de medidas de magnetização em função da temperatura e do campo magnético observamos que o composto A133 apresentou transição magnética do estado paramagnético (PM) para ferromagnético (FM) na fase austenítica em 311 K, seguida de uma transição magneto-estrutural de primeira ordem da fase austenítica FM para uma fase martensítica antiferromagnética (AFM) entre 290 K e 276 K e de uma nova transição magnética do estado AFM para FM na fase martensítica em 194 K. Enquanto que para o composto A139 observouse apenas uma transição de magnética de segunda ordem, do estado PM para FM em torno de 316 K. Com o aumento do campo magnético as temperaturas de transição magneto-estruturais e a histerese térmica diminuem na amostra A133, enquanto que na amostra A139 a magnetização aumenta consideravelmente enquanto que a temperatura de transição magnética é deslocada para temperaturas mais altas. A aplicação de pressão nestes dois materiais mostrou efeitos distintos, enquanto para a amostra A133 o aumento da pressão faz surgir a fase cúbica em 10 GPa, para a amostra A139 observamos o surgimento da fase martensítica a partir de 6 GPa. Medidas realizadas na descompressão mostraram que A133 possui memória de forma de sua estrutura quando submetida a altas pressões, enquanto para a amostra A139 o processo foi totalmente reversível. Com objetivo de entender o impacto nas propriedades magnéticas causado pelas mudanças induzidas pela pressão na estrutura cristalina dos materiais, nós desenvolvemos uma célula de pressão de diamantes adaptada para realizar medidas de magnetização no equipamento comercial MPMS. A célula de pressão foi comissionado e se mostrou eficiente para pressões de até 10 GPa. Esta nova instrumentação irá ajudar no entendimento futuro dos materiais estudados neste trabalho e abrirá um leque novo de oportunidades para estudo de propriedades magnéticas sob pressão em diversos outros materiais. De uma forma geral, os resultados obtidos neste trabalho indicam que a estrutura cristalina das ligas Heusler Ni50Mn35In15 pode ser alterada por meio de aplicação de pressão, o que causa modificações nas propriedades magnéticas destes materiais, aumentando o potencial dos mesmos para aplicações tecnológicas.
Abstract: Here we report the use hydrostatic pressure to tune the structural properties of the Heusler compounds and then to verify the effects of the lattice contraction on their magnetic properties. Two polycrystalline compounds with nominal composition of Ni50Mn35In15, but with different crystalline structures at room temperature, were studied. X-ray diffraction (XRD) analysis by Rietveld method showed that the first Ni50Mn35In15 samples, A133, present two crystalline phases at ambient pressure and temperature conditions, cubic (space group Fm3തm) and monoclinic modulated (space group I2/m) structural phase, while the second sample, A139, present only the cubic (space group Fm3തm) phase. XRD measurements as a function of temperature have shown that the second phase of sample A133 (monoclinic modulated phase) is responsible for the martensitic phase of the sample which stabilizes when the temperature is lower than 250 K. In contrast, for the sample A139 no structural change was observed with temperature variation. Magnetization measurements as a function of temperature and magnetic field showed that the compound A133 shows a magnetic transition from paramagnetic (PM) to ferromagnetic (FM) in the austenitic phase at 311 K, followed by a first order magnetic-structural transition of the FM austenite phase for an antiferromagnetic (AFM) martensitic phase between 290 K and 276 K, and the new magnetic transition from the AFM state to FM in the martensitic phase at 194 K. While for the A139 compound only a second-order magnetic transition was observed, from the PM to FM state around 316 K. With the increase of the magnetic field the magnetostructural transition temperatures and the thermal hysteresis decrease in the sample A133, while for the A139 sample the magnetization increases considerably while the magnetic transition temperature is shifted to higher temperatures. The application of pressure in these two materials showed different effects, while for A133 compound the increase of pressure causes the cubic phase to stabilize in 10 GPa, for the A139 sample we observe the appearance of the martensitic phase for pressures higher than 6 GPa. Measurements performed during decompression showed that A133 had structural shape memory, while for A139 sample the process was completely reversible. In order to further understanding the impact of the structural changes on magnetic properties of the studied materials, we developed a new diamond pressure cell to perform magnetization experiments on the commercial equipment MPMS. The cell was them commissioned and showed the efficiency for magnetization experiment under high pressure (up to 10 GPa). This new instrumentation will certainly help on the understanding of the magnetic properties of these materials as well of the other similar compounds. In general, the results obtained indicates that the crystalline structure of the Heusler Ni50Mn35In15 compounds can be altered by applying pressure, which should also induces changes in the macroscopic properties of these materials and may increase their potential for technological applications.
Palavras-chave: ligas Heusler;
estrutura cristalina;
magnetismo;
pressão
Heusler alloys;
crystalline structure;
magnetism;
pressure
Área(s) do CNPq: Determinação de Estrutura de Compostos Inorgânicos
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: COSTA, Andira Nurrielli de Oliveira. Efeitos da pressão nas propriedades estruturais e magnéticas de compostos multifuncionais de composição nominal Ni50Mn35In15. 2019. 101 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6704
Data de defesa: 15-Jan-2019
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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