Efeito da dopagem nas propriedades físicas das famílias de pirocloros rutenatos Gd2−xMxRu2O7, com M = Ho ou Y e nos novos supercondutores Zr1−xNbxB2

Abstract

Esta tese é o resultado da investigação de dois temas: os rutenatos pirocloros Gd2−xMxRu2O7 (0 ≤ x ≤ 2), com M = Ho ou Y; e os novos materiais supercondutores Zr1−xNbxB2 (0,01 ≤ x ≤ 0,05). Para a caracterização estrutural de todas as amostras foi utilizada a técnica de difração de raios X (DRX) com análise por refinamento Rietveld e para o estudo morfológico foi utilizada a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os materiais foram também caracterizados por medidas de calor específico, magnetização e resistividade em função da temperatura. Os padrões de difração de raios X com a análise por refinamento permitiram a identificação de compostos com fase única e verificação da variação do parâmetro de rede com o aumento da concentração do dopante de acordo com a lei de Vegard, independente do dopante, para todas as amostras pirocloros e intermetálicas. Verificou-se que a adição de ácido nítrico, na reação do estado sólido melhora a morfologia das amostras pirocloros proporcionando sistemas mais homogéneos em termos de superfície e o tamanho de grão. Os resultados obtidos a partir da microscopia eletrônica de varredura nas amostras de Zr1−xNbxB2 mostrou uma superfície homogênea, sem segregação de fases secundárias e sem presença de aglomerados dos metais componentes, confirmando a formação de uma fase única, bem distribuída por todo o corpo do material. Os estudos das propriedades magnéticas revelaram que a dopagem com Ho e Y, no sítio do íon Gd provoca um aumento e uma diminuição no momento magnético dos compostos, respectivamente, demonstrando que a resposta magnética destes materiais deve-se predominantemente ao Gd. Concluímos que, a adição de Ho na matriz Gd2Ru2O7 pode-se ajustar o ordenamento magnético da amostra alterando-o de antiferromagnético, na ausência de Ho, para ferromagnético na ausência de Gd, enquanto que, as amostras dopadas com Y preservam a ordem antiferromagnética do composto. Medidas magnéticas, elétricas e térmicas realizadas nas amostras intermetálicas revelam que a supercondutividade pode emergir na matriz não-supercondutora ZrB2 para pequenas concentrações de nióbio, com temperatura crítica supercondutora alcançando o valor máximo de 8,2 K para a composição Zr0;96Nb0;04B2. Foi encontrado um possível comportamento não convencional no diagrama de Hc1 versus a temperatura reduzida (T/Tc), que sugere comportamento de duas bandas.