Excitaciones magnéticas en superconductores de alta temperatura crítica y otros sistemas fuertemente correlacionados

• Autores: Jorge, Guillermo Antonio
• Año de publicación: 2004
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Jaime, Marcelo; Bekeris, Victoria Isabel
• Materia: ELECTRONES FUERTEMENTE CORRELACIONADO; CALOR ESPECIFICO; SUPERCONDUCTIVIDAD; CONDUCTORES ORGANICOS; MAGNETISMO CUANTICO; STRONGLY CORRELATED ELECTRONS; SPECIFIC HEAT; SUPERCONDUCTIVITY; ORGANIC CONDUCTORS; QUANTUM MAGNETS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En este trabajo se estudiaron tres sitemas de electrones fuertemente correlacionados mediante mediciones de calor específico y magnetización en altos camposmagnéticos. Las mediciones de calor específico se realizaron utilizando calorímetros de membrana delgada de nitruro de silicio amorfo que permiten la mediciónde dicha propiedad en cristales pequeños (con masas menores al miligramo). También se utilizaron calorímetros de plataforma de silicio en el caso de muestras de mayor masa. La técnica utilizada para la medición del calor específico fue la de relajación térmica. Se estudió el calor específico y la magnetización en campos de hasta 15 T en la transición simultánea de superconductividad y orden magnético inconmensurado (Tc = TM = 42 K) en el superconductor de alta temperatura crítica, La2CuO4,11. Aparte de observarse el pico de calor específico debido a la transición superconductora, se observó una anomalía ancha centrada en 50 K cuando substrae el calor específico de una muestra desoxigenada, que atribuimos a las fluctuacionesdel sistema de espines realzadas por la interacción entre los grados de libertad de carga y espín. En las mediciones de magnetización encontramos evidencia de fuertes fluctuaciones de vórtices. También estudiamos el calor específico en campos de hasta 15 T en la transición de dimerización de conductores orgánicos de radicales neutros basados en butiloy etilo, cuyas temperaturas de transición son 350 K y 150 K respectivamente. Para el primero de los materiales la temperatura de transición se desplaza levemente con un campo aplicado de 15 T y muestra histéresis, mientras que en el segundo material las temperaturas no varían y no se observa histéresis. Las entropías asociadas en los dos casos son diferentes. Se propone que la presencia de modos vibracionales moleculares inducidos térmicamente en presencia de unafuerte interacción electrón-fonón puede explicar estas diferencias. Finalmente, hemos investigado el sistema SrCu2(BO3)2, un sistema bidimensional de espines que posee una red de dímeros ortogonales. Realizamos mediciones decalor específico en campos de hasta 33 T, de susceptibilidad magnética hasta 4 T y magnetización en campos pulsados de 45 T. Se compararon los resultados de las mediciones con simulaciones numéricas, obteniéndose un buen ajuste de los datos experimentales cuando se introduce un término anisotrópico en el Hamiltonianoque sugiere una ruptura de simetría a bajas temperaturas inducida por una fuerte distorsión de la red cristalina.
In this work, we studied three strongly correlated systems by means of specific heat and magnetization measurements at high magnetic fields. The specific heatmeasurements were performed using thin amorphous silicon nitride membrane calorimeters, allowing the determination of the heat capacity of small crystals (less than one milligram of mass). We used also a silicon platform calorimeter for larger samples. The method used to measure the specific heat was the thermalrelaxation time technique. We studied the specific heat and magnetization in fields up to 15 T at the simultaneous onset of superconductivity and incommensurate magnetic order (Tc = TM = 42 K) in a high temperature superconductor, La2CuO4,11. The peak in the specific heat due to the superconducting transition was observed, and anotherbroad anomaly centered at 50 K was seen after the subtraction of the specific heat of a deoxygenated sample. We attributed this to the fluctuations of the spinsystem enhanced by the interplay between charge and spin degrees of freedom. In the magnetization measurements we found evidence of strong vortex fluctuations. We also investigated the specific heat in fields up to 15 T at the dimerization transition of butyl and ethyl neutral radical organic conductors. The transition temperatures were 350 K and 150 K respectively. For the first compound the transition temperature shifted slightly to lower temperatures in applied fields and had hysteresis, whereas for the second compound the transition temperature did not move with applied field an hysteresis was not observed. The associated entropieswere different in both cases. A thermally induced molecular flopping mechanism was proposed to explain those differences. Finally, we studied the compound SrCu2(BO3)2, a two-dimensional spin system with a orthogonal dimer network. We performed specific heat measurements in fields upto 33 T, magnetic susceptibility measurements at 4 T, and magnetization measurements in pulsed fields of 45 T. We compare our data with numerical simulations,obtaining a good fitting with the insert of an anysotropic term in the Hamiltonian, which suggest a broken symmetry at low temperatures induced by a strong lattice distortion.
Fil: Jorge, Guillermo Antonio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.