Magnetic deflagration in Mn??-ac and Nd?Ge?new techniques and phenomena

Resumen

El objetivo que persigue esta tesis es impulsar el estudio de las deflagraciones magnéticas gracias, por una parte al descubrimiento del fenómeno en un sistema nuevo y prometedor como es el compuesto intermetálico Nd5Ge3, y por otra a la presentación de un método nuevo de medición de las dependencias espacio-temporales de las mismas utilizando técnicas magneto-ópticas. Manteniendo el hilo conductor del fenómeno de las deflagraciones magnéticas, esta tesis doctoral se divide en dos partes. En la primera parte presento mis investigaciones en el estudio del sistema Mn12-ac. A partir del tratamiento de los videos obtenidos se confirma la presencia de deflagraciones magnéticas. La segunda parte de la tesis está dedicada al compuesto intermetálico Nd5Ge3. Este compuesto se trata de uno de los pocos sistemas en los que mediante un campo magnético externo se induce espontáneamente un estado ferromagnético (FM) con gran irreversibilidad proviniendo de un estado antiferromagnético (AFM). Además, los cambios magnéticos que experimenta el sistema, tanto dicha transición AFM¿FM como la inversión de la magnetización en el estado FM, ocurren de forma muy abrupta, siendo también uno de los escasos sistemas que presenta esta propiedad. Dedico tres capítulos al estudio de sus propiedades magnéticas, térmicas y eléctricas, tanto estáticas como dinámicas. En esas medidas encuentro fenómenos interesantes, desde generación espontánea de voltaje durante las deflagraciones magnéticas, hasta la aparición de saltos espontáneos de la magnetización con el tiempo (manteniendo la temperatura y el campo magnético constantes), pasando por la obtención de términos de origen antiferromagnético en la dependencia térmica de la capacidad calorífica del estado ferromagnético saturado, o una magnetorresistencia gigante entre ambos estados, entre otros. En el sexto capítulo, las medidas experimentales confirman la existencia del fenómeno de la deflagración magnética en ambas fases, AFM y FM. La velocidad de propagación del frente obtenida en la teoría de deflagraciones se ajusta bien a los datos experimentales. Utilizando la bondad del ajuste, extrapolamos la velocidad teórica hacia campos magnéticos elevados y encontramos la posibilidad de que ésta iguale o supere la velocidad del sonido en el material. Lo más remarcable es que esta posible transición se observa en la extrapolación para campos menores de 50 kOe. Por lo que, en principio, reduciendo la temperatura podríamos ser capaces de obtener medidas de dicha transición. Sin embargo, el estudio de las deflagraciones espontáneas en función de la temperatura llevado a cabo en un criostato de dilución resultó un claro ejemplo de serendipia. En vez de alcanzar velocidades supersónicas, lo que encontré fueron unas discontinuidades de salto en los campos de deflagración espontánea no predichas. Por lo tanto, el capítulo pasa a enfocarse en su estudio, concluyendo que su origen está relacionado con propiedades intrínsecas del Nd5Ge3.