Diferenciação orbital via acoplamento hiperfino do 63Cu

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alvarenga, Davi Antonio Zau de, 1996-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/3408
Resumo: Orientador: Ricardo Rodrigues Urbano
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spelling Diferenciação orbital via acoplamento hiperfino do 63CuOrbital differentiation via 63Cu hyperfine couplingRessonância magnética nuclearFérmions pesadosAcoplamento hiperfinoNuclear magnetic resonanceHeavy fermionsHyperfine couplingOrientador: Ricardo Rodrigues UrbanoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb WataghinResumo: Neste trabalho foram realizados experimentos de ressonância magnética nuclear em amostras monocristalinas do férmion pesado CeCuSb$_2$ com campo magnético aplicado paralelo e perpendicular ao eixo cristalográfico $c$. Os resultados foram comparados com os obtidos para CeCuBi$_2$ a fim de observarmos os efeitos da substituição de Bi por Sb sobre a função de onda $4f^1$ do estado fundamental dos átomos de Ce$^{3+}$, focado na variação da constante $\alpha$ que é essencialmente a contribuição do caráter $\ket{\pm5/2}$ ao orbital eletrônico do Ce. Inesperadamente, nossos resultados de NMR mostraram uma inexpressiva constante de acoplamento hiperfino entre o núcleo de $^{63}$Cu (sonda local) e o momento magnético localizado do Ce. Ademais, o parâmetro $\alpha$ diminuiu drasticamente com a substituição de Bi por Sb indicando maior contribuição do caráter $\ket{\pm3/2}$ ao orbital eletrônico do Ce e, portanto, favorecendo o acoplamento ao longo do eixo $c$. Este resultado evidencia uma forte localização dos orbitais eletrônicos em torno dos átomos de Ce$^{3+}$. Através de medidas do deslocamento da ressonância (Knight shift) identificamos o onset da transição antiferromagnética em $T_N\approx8\, K$ acima da obtida por medidas de susceptibilidade $T'_N=5.8\, K$ indicando uma possível presença de inomogeneidade magnética. Este resultado encontra subsídio no rápido desaparecimento da principal linha de ressonância abaixo de $8\, K$. Também observamos um tempo de relaxação longitudinal (spin-rede) $T_1$ muito longo para um sistema magneticamente ordenado sugerindo mais uma vez que o $^{63}$Cu é uma sonda fracamente acoplada com os momentos magnéticos do Ce nesta matriz. A presença de um sinal spin-echo persistente observado em um amplo intervalo de frequência, mesmo após o desaparecimento da principal ressonância do sinal de $^{63}$Cu, sugere uma possível estrutura magnética incomensurável. Finalmente, baseado em nossos resultados, é possível concluir que o efeito Kondo é fraco nestes sistemas e que, portanto, a interação dominante neste caso é a RKKY (Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida) responsável pelo estado fundamental antiferromagneticamente ordenado. Este estudo traz elementos fundamentais para o entendimento das propriedades físicas desta família de férmions pesados além de fornecer informações valiosas para a busca de novos materiais com temática relacionadaAbstract: In this work, we carried out nuclear magnetic resonance (NMR) experiments in CeCuSb$_2$ heavy-fermion single crystals with the magnetic field applied parallel and perpendicular to the crystallographic $c$ axis. The results were then compared with those from the CeCuBi$_2$ aiming to distinguish the effects in the Ce$^{3+}$ 4f$^1$ ground state wavefunction by substituting Bi for Sb, focused on the variation of the $\alpha$ constant, which is essentially, the $\ket{\pm5/2}$ contribution to the Ce$^{3+}$ electronic orbital. Unexpectedly, our results showed an inexpressive hyperfine coupling constant between the $^{63}$Cu nuclei and the Ce localized magnetic moments. Nonetheless, the $\alpha$ parameter was drastically suppressed upon substitution of Bi for Sb implying a larger $\ket{\pm3/2}$ contribution to the Ce$^{3+}$ electronic orbital and, therefore, favoring the hybridization along the $c$ axis. This result also reveals a strong electronic orbital localization at the Ce$^{3+}$ atoms. Through Knight shift measurements we identified an AFM transition onset at $T_N\approx8\, K$ few degrees above that found via magnetic susceptibility measurements, $T_N=5.8\, K$. This scenario is supported by the fast wipe out of the main resonance line below $T=8\, K$. Furthermore, we observed a very long longitudinal relaxation time (spin-lattice) $T_1$ for a magnetically ordered system, suggesting once more a weak coupling between the $^{63}$Cu and the Ce atoms in this matrix. The persistent spin-echo signal all over the spectral frequency range below $T_N$ suggests that, if likely, a magnetic structure must be incommensurate. Finally, based on our results, we were able to conclude that the Kondo effect is quite weak in this system and, therefore, the RKKY is the dominant interaction and the responsible mechanism for the anti-ferromagnetic ordered ground state. This study brings up fundamental elements for our understanding of the relevant physical properties of this heavy-fermion family and shed new light providing valuable information to the search for novel and related materialsMestradoFísicaMestre em FísicaCAPES88887.352079/2019-00[s.n.]Urbano, Ricardo Rodrigues, 1974-Siervo, Abner deQueiroz, Thiago Branquinho deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAlvarenga, Davi Antonio Zau de, 1996-20212021-10-11T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (80 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/3408ALVARENGA, Davi Antonio Zau de. Diferenciação orbital via acoplamento hiperfino do 63Cu. 2021. 1 recurso online (80 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/3408. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1238255Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-31T11:37:32Zoai::1238255Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2022-03-31T11:37:32Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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