Interplay of structure and mangnetism in the magnetocaloric compounds r5(sixge1-x)4

Résumé

En esta tesis presenta un completo estudio experimental de las propiedades magnéticas y estructurales de los compuestos intermetálicos con tierra rara R5(SixGe1-x)4 (R=tierra rara). Estos compuestos presentan la extraordinaria propiedad conocida como efecto magnetocalórico gigante (MCE), por la que se han presentado como firmes candidatos para su utilización en sistemas de refrigeración magnética a temperatura ambiente. Dicha propiedad está asociada a la existencia de transiciones magnéticas y estructurales acopladas que se pueden inducir mediante la variación de la temperatura, el campo magnético y la presión hidrostática. Estas transiciones se producen entre diferentes estructuras cristalográficas de tipo laminar en las que se produce la formación/rotura de enlaces de tipo covalente entre pares Si(Ge)-Si(Ge), las cuales inducen fuertes anomalías de volumen y la modificación drástica de las interacciones magnéticas entre las láminas. Hemos estudiado diferentes aleaciones de esta familia de compuestos con R=Gd, Tb, Nd, Pr y Er en forma policristalina preparados mediante fusión por horno de arco, y monocristales de Gd5Si2Ge2 sintetizados por el método de Bridgman. Entre las diferentes técnicas experimentales, destacan la difracción de neutrones como método de caracterización microscópica de la estructura cristalográfica y magnética, y la utilización de diferentes técnicas de medida de propiedades físicas bajo presión hidrostática (imanación, dilatación térmica, compresibilidad, resistividad). En los compuestos basados en Gd, hemos enorme influencia de la presión hidrostática en las transiciones magnetoestructurales, que se desplazan a un ritmo de dTc/dP=+3 K/bar, mientras que este efecto es más moderado en las transiciones puramente magnéticas (+0,3-0,7 K/kbar). Hemos constatado la predominancia de los efectos electrónicos sobre los de volumen en la variación de Tc(Tn) al variar el contenido relativo de Si (GE).