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Type: TESE
Title: Crescimento de nanofios via o método de nanonucleação por fluxo metálico : explorando efeitos da dimensionalidade nas interações magnéticas fundamentais
Title Alternative: Nanowire growth via the metallic flux nanonucleation method : exploring effects of the dimensionality on the fundamental magnetic interactions
Author: Moura, Karoline Oliveira, 1987-
Advisor: Pirota, Kleber Roberto, 1973-
Abstract: Resumo: Materiais com dimensões nanométricas podem ter alteradas drasticamente suas propriedades físicas se comparados com a versão volumétrica. Nesses sistemas, as propriedades físicas mostram efeitos de dimensionalidade reduzida, coordenação reduzida de átomos na superfície e presença de alguns efeitos quânticos que dominam em baixas dimensões. Também, mudanças podem surgir quando as dimensões do sistema passam a ser comparáveis com o comprimento característico envolvido com o fenômeno físico estudado. Deste modo, a nanotecnologia proporciona a oportunidade de adaptar novos materiais com características melhoradas ou totalmente novas. Junto com o interesse prático, o crescimento de nanomateriais é também de grande interesse científico fundamental. Neste trabalho, apresentamos os detalhes de um novo método de crescimento de nanofios, desenvolvido no decorrer desta tese, e sua aplicação no estudo de três sistemas com propriedades magnéticas determinadas por diferentes tipos de interação entre elétrons: o intermetálico GdIn3, onde a interação RKKY entre os elétrons "4" f é responsável pelo ordenamento magnético de longo alcance; o metamagneto itinerante Fe3Ga4, onde as flutuações de densidade de spin são responsáveis pelo surgimento de transições entre estados magneticamente ordenados; e o supercondutor elementar Ga, que apresenta valores diferentes de temperatura crítica para suas diversas fases polimórficas. A nova rota de crescimento proposta, nomeada nanonucleação por fluxo metálico, consiste na junção de dois métodos conhecidos: a anodização do alumínio, para obtenção de moldes de alumina nanoporosos; e o método de fluxo metálico, utilizado para o crescimento de monocristais volumétricos de materiais intermetálicos. Em um primeiro passo, medidas de magnetização para o sistema GdIn3 indicam que a interação entre os spins dos elétrons 4f do Gd3+ e os spins dos elétrons de condução não permanece a mesma com a redução da dimensionalidade (nanofios com diâmetro "d ~ 200 nm" ), em acordo com dados de ressonância de spin eletrônico. Por outro lado, o diagrama de fases magnéticas H-T do composto Fe3Ga4, construído a partir de medidas de magnetização, calor específico e resistividade elétrica, muda consideravelmente quando este se apresenta na forma de nanofio ("d ~ 250 nm" ). Finalmente, para o sistema Ga, a condição geométrica particular (nanofios com "d ~ 140 nm" ) favorece a nucleação da fase "? - Ga" com propriedades de um supercondutor tipo II de acoplamento fraco. Os resultados obtidos têm mostrado a grande efetividade do método desenvolvido para produzir sistemas de baixa dimensionalidade com propriedades físicas não previstas. Além disso, a nova rota proposta abre a possibilidade de crescer o nanofio e seu volumétrico correspondente em uma única etapa

Abstract: Materials with nanometric dimensions can have their physical properties dramatically altered compared to the bulk version. In these systems, the physical properties present reduced dimensionality effects, decreased atoms coordination at the surface and presence of some quantum effects that dominate in low dimensions. Changes may also arise when the system dimensions become comparable with the characteristic length involved in the physical phenomenon investigated. Therefore, nanotechnology provides the opportunity to adapt new materials with improved or totally new features. Along with the practical interest, the growth of nanomaterials is also of great scientific interest. In this work, we present the details of a new method of nanowire growth, developed during this thesis, and its application in the study of three systems with magnetic properties determined by different types of interaction between electrons: the intermetallic GdIn3, where the RKKY interaction between the 4f electrons is responsible for the long-range magnetic order; the itinerant metamagnet Fe3Ga4, where the spin density fluctuations are responsible for the apparition of transitions between magnetically ordered states; and the elemental superconductor Ga, which presents different critical temperature values for its various polymorphic phases. The new proposed growth route, named metallic-flux nanonucleation, consists in the junction of two known already methods: the aluminum anodization, to obtain nanoporous alumina templates; and the metallic flux method, used for bulk single crystals growth of intermetallic materials. In a first step, magnetization measurements for the GdIn3 system indicate that the interaction between the Gd3+ 4f electron spins and the conduction electron spins does not remain the same with the dimensionality reduction (nanowires with diameter "d ~ 200 nm" ), according to electron spin resonance data. On the other hand, the H-T magnetic phase diagram of the Fe3Ga4 compound, constructed from magnetization, specific heat and electrical resistivity measurements, considerably changes for nanowires case ("d ~ 250 nm" ). Finally, for the Ga system, the special geometric condition (nanowires with "d ~ 140 nm" ) favors the nucleation of the "? - Ga" phase with properties of a weak coupling type-II superconductor. The obtained results have shown the great effectiveness of the developed method for producing low dimensionality systems with unexpected physical properties. In addition, the new proposed route opens the possibility of growing both the nanowire and its bulk corresponding in a single step
Subject: Materiais nanoestruturados
Magnetismo
Supercondutividade
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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