06/C326

Estudio de Sistemas Magnéticos Complejos.
Study of Complex Magnetic Systems.

Director: SERENI, Julián Gustavo R.
Correo Electrónico: jsereni@cab.cnea.gov.ar

Integrantes: CORREA, Víctor; GOMEZ BERISSO, Mariano; PEDRAZZINI, Pablo; FUENTES, Rodolfo; BURMEISTER, Gerardo; CARDENAS, Pablo; BASTARRECHEA, Ana Emilia.

Resumen Técnico: Los sistemas complejos se originan en la posibilidad de acceder a diferentes estados de energía comparable. En la mayoría de los casos, la competencia entre diversas fases se resuelve según las leyes termodinámicas, donde la entropía configuracional suele definir el estado de menor energía cuando se reduce la temperatura. Existen sin embargo órdenes no triviales que pueden llevar a frustraciones intrínsecas o configuraciones donde el sistema permanece en un estado meta-estable al no poder acceder a un mínimo absoluto por medio de  fluctuaciones térmicas cuando su energía no llega a superar la barrera que los separa. En este proyecto se propone el estudio de sistemas de complejidad diversa (inter-metálicos en base Cerio, rutenatos y manganitas) cuyos electrones están fuertemente correlacionados y cuyas propiedades magnéticas a bajas temperaturas los hacen aptos para  la investigación experimental de la competencia entre fases con distintos tipos de ordenamiento magnético, superconductividad e incluso fases cuyo parámetro de orden es desconocido. El objetivo básico es reconocer los mecanismos que compiten en la formación del estado fundamental magnético con parámetros de orden complejo, controlando el balance energético por medio de su  “sintonización” a través de parámetros de control tales como: potencial químico (o dopaje), campo magnético y/o presión externa. Con ese fin se investigarán las propiedades térmicas (calor específico y expansión térmica), magnéticas (magnetización, susceptibilidad alterna y magneto-estricción) y de transporte (resistividad eléctrica y poder termoeléctrico) en el rango de temperaturas comprendido entre 0.5K y temperatura ambiente. Los parámetros de control mencionados se aplicarán utilizando imanes superconductores (de hasta 18 Tesla), estudiando aleaciones con dopado controlado y por la aplicación de presión hidrostática de hasta 10GPa. En cuanto a la presión, se implementará esta técnica con la puesta en funcionamiento de una celda de presión a ser incorporada a  las facilidades de nuestro laboratorio. Estas condiciones termodinámicas extremas de temperatura, campo magnético y presión dan un enfoque único al problema dentro de nuestro país. Los resultados obtenidos se discutirán y analizarán a la luz de los modelos teóricos e intercambiando la experiencia acumulada por los integrantes de este proyecto, además de los colaboradores externos involucrados en las diferentes líneas de investigación.

Summary: Complex systems occur when different states of similar energy are equally accessible. In such situation non-trivial scenarios can lead to frustrations or meta-stable states because the systen cannot reach an absolute minimum of energy by means of thermal fluctuations once its thermal energy is lower than a typical  threshold energy. In this project, we propose to study the low temperature properties of Strongly Correlated Electron Systems with different degrees of complexity.  The basic task is to recognize the different mechanisms whose intricate competition gives raise to a ground state that involves a complex order parameter. The control parameters to be used in this project are restricted to doping (i.e. chemical potential), high magnetic field and/or hydrostatic pressure. This study requires the investigation of many thermal (specific heat and thermal expansion), magnetic (dc-magnetization, ac-susceptibility and magneto-striction) and transport properties (electrical resistivity and thermo-power), in a wide temperature range (from 0.5K up to room temperature). The external control parameters will be introduced by chemical doping of the magnetic lattice, and by the application of external magnetic field (up to 18 Tesla) and/or hydrostatic pressure (up to 10GPa). This research program will be developed within the framework of international collaborations with the Max-Planck-Institute of Dresden (Germany), the ICPMS of Strasbourg (France) and the Dept. Of Chemistry of the Univ. of Genua (Italy). The experimental results shall be analyzed and discussed by the members of the group according to the current theoretical models.