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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Ressonância paramagnética eletrônica de compostos orgânicos halogenados de cu (ii): CuTz2X2 E Cu(MA)2X4 (Tz = C3H3NS, MA = CH3NH3+ E X = Cl-, Br-)
Authors: Luciano Gabriel Silva
First Advisor: Mauricio Veloso Brant Pinheiro
First Referee: Luiz Orlando Ladeira
Second Referee: Roberto Magalhaes Paniago
Abstract: Compostos orgânicos com metais de transição magnéticos têm sido intensivamente estudados para aplicações em spintrônica por aliarem a flexibilidade do grupo orgânico ao magnetismo do metal. Os elementos orgânicos destes compostos, em sua grande maioria, têm interação spin-órbita pequena, além de conter núcleos de carbono com baixa abundância de isótopos de spins nucleares diferentes de zero. Ambos os fatos contribuem para que as correntes de spin polarizadas tenham longos tempos de vida, crucial para aplicações em spintrônica. Vários deles são paramagnéticos em temperaturas altas, e ferro- ou antiferromagnéticos, com ordenamento 1D ou 2D, abaixo de uma temperatura crítica (Tc). Neste trabalho, estudamos quatro compostos orgânicos policristalinos halogenados de Cu2+ que apresentam várias das propriedades acima. Estes compostos, em função de sua estrutura, se dividem em dois grupos: di-haletos e grupos tiazol: Cu(C3H3NS)2Cl2 e Cu(C3H3NS)2Br2; tetra-haletos e grupos metil-amônio: Cu(CH3NH3)2Cl4 e Cu(CH3NH3)2Br4. Após uma caracterização preliminar por difração de raios X, foi realizado um estudo sistemático destes compostos por Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR). À temperatura ambiente, os espectros de pó foram medidos, analisados e quantificados, confirmando que todos os centros paramagnéticos são do Cu2+. Em seguida, foram realizadas medidas de EPR desde a temperatura ambiente até aproximadamente 4,2 K. Em seguida refinamos os parâmetros do Hamiltoniano de spin e várias informações foram obtidas. Sem dúvida, a mais relevante delas concerne ao composto Cu(C3H3NS)2Cl2. Para ele, demonstramos que há uma redução da simetria da estrutura de coordenação do Cu2+ dominada pelo efeito Jahn-Teller dinâmico, em altas temperaturas (tetragonal D4h), para um regido pelo Jahn-Teller estático, em temperaturas inferiores a 50 K (rômbico D2h). Além disto, em todos os compostos, verificamos que as interações hiperfinas e superhiperfinas não são observáveis por causa da existência de interação de troca devido à proximidade dos Cu2+. Um monitoramento da mudança da largura de linha, juntamente com o tensor g, nos permitiu discutir a origem da interação de troca e a possível natureza do ordenamento magnético abaixo de Tc.
Abstract: Organic compounds with magnetic transition metals have been intensively studied for applications in spintronics because they ally the flexibility of the organic group with the magnetism of the metal. Most organic elements of these compounds usually have small spin-orbit interactions and also several carbon nuclei whose abundance of isotopes with non-zero nuclear spins is very small. Both facts contribute to polarized spin chains possessing long lifetimes that are crucial for spintronics applications. Most of them are paramagnetic at high temperatures and ferro- or antiferromagnetic with 1D or 2D ordering below a critical temperature (Tc). In this work, we have studied four Cu2+ halogenated polycrystalline organic compounds that exhibit several of the above properties. These compounds, depending on their structure, are divided into two groups: di-halides and thiazole groups: Cu(C3H3NS)2Cl2 and Cu(C3H3NS)2Br2; tetra-halides and methyl-ammonium groups: Cu(CH3NH3)2Cl4 and Cu(CH3NH3)2Br4. After a preliminary analysis by X-ray diffraction, these compounds were systematically investigated by Electronic Paramagnetic Resonance (EPR). At room temperature, the powder spectra were measured, analyzed and quantified; and this confirmed that the all paramagnetic centers are Cu2+. EPR measurements were performed at different temperatures, between room temperature and approximately 4.2 K. We then refined the spin Hamiltonian parameters obtaining several informations. Undoubtedly, the most relevant one concerns about the Cu(C3H3NS)2Cl2 compound. For this compound, we show that there is a reduction of the coordination symmetry structure around the Cu2+, dominated by the dynamic Jahn-Teller effect, at high temperatures (tetragonal D4h), to one governed by the static Jahn-Teller effect, at temperatures lower than 50 K (rhombic D2h). Furthermore, in all samples, we have verified that hyperfine and superhyperfine interactions are not observable because of the presence of exchange interaction between Cu2+ due to the proximity of them. Finally we discuss the origin and possible nature of the magnetic ordering below Tc after monitoring the changes of the line width and the g tensor.
Subject: Ressonacia paramagnetica eletronica
Metais de transição
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SMRA-BDRG85
Issue Date: 12-Dec-2018
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