Avances_2009_vol1_49-55

ANCLAJE DE PAREDES DE DOMINIO DE INTERFACES FERROMAGNETO/ANTIFERROMAGNETO EN LA MANGANITA Pr0.5Sr0.5-XCaXMnO3 CON SEPARACIÓN DE FASES
Darío G. Niebieskikwiat.*1,2,3
Rodolfo D. Sánchez2,3
1 Colegio de Ciencias e Ingeniería, USFQ.
2 Instituto Balseiro-Centro Atómico Bariloche, Comisión Nacional de Energía Atómica, S.C. de Bariloche, Argentina.
3 Miembro del CONICET, Argentina.
Resumen
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Aquí presentamos un estudio de las propiedades magnéticas de la manganita Pr 0.5Sr0.5-xCaxMnO3
para x=0.1 y 0.2, donde se presenta la coexistencia entre las fases ferromagnética (FM) y
antiferromagnética (AFM). Este estado está caracterizado por la presencia de inclusiones FM dentro de
una matriz AFM. La evolución de la magnetización (M) con el campo magnético aplicado (H) muestra la
existencia de un campo crítico HC, por encima del cual M crece rápidamente, indicando una expansión
repentina del volumen de la fase FM en detrimento del volumen de la fase AFM. Analizamos este
comportamiento y la respuesta de la susceptibilidad magnética a bajos campos (H<HC) en términos de un
modelo simplificado que considera el anclaje de las paredes de dominio FM/AFM (las interfaces entre las
fases FM y AFM). A partir de este análisis podemos estimar algunos parámetros relevantes, incluyendo
la energía y longitud característica de anclaje y el tamaño característico de los dominios ferromagnéticos,
el cual coincide con otras observaciones experimentales.
Palabras Clave: manganitas, magnetización, dominios, coexistencia de fases, anclaje
Introducción
El descubrimiento de la “Magnetorresistencia
Colosal” (CMR, por sus siglas en inglés “Colossal
Magnetoresistance”) en las perovskitas de manganeso ha
impulsado una gran actividad científica en el área de los
óxidos magnéticos en los últimos años [1-6].
Recientemente, la separación de fases (SF) ha sido
propuesta como el mecanismo subyacente que gobierna
el comportamiento de la CMR en manganitas de
valencia mixta [7,8]. Esto ha dado lugar a una
importante cantidad de trabajos de investigación
focalizados en este tema, y especialmente en la
coexistencia de las fases ferromagnética metálica (FM) y
la antiferromagnética con orden de carga (CO-AFM) [6].
En los años ‘50, Wollan y Koehler ya habían sugerido la
existencia de la SF en el compuesto La1-xCaxMnO3 [9].
Hoy en día, el acceso a nuevas técnicas experimentales
ha permitido la observación directa de la coexistencia de
fases, ya sea mediante microscopía túnel de barrido [7],
microscopía electrónica [8,10], NMR [11,12], dispersión
de neutrones [13-15], o aún mediante mediciones
magnéticas y de transporte [16-19].
Más allá de todos los esfuerzos orientados a
comprender la CMR en las manganitas, aún no hay un
panorama concluyente que explique el fenómeno de la
separación de fases. Algunos autores han propuesto que
una segregación espacial espontánea de los portadores
de carga podría ser responsable de la SF observada
[6,20-22]. Parece factible que este tipo de separación de
fases ocurra en compuestos levemente dopados, donde
una SF del tipo polarónica fue observada a escala
nanométrica [15]. En materiales fuertemente dopados, en
cambio, la presencia de clusters (dominios) de decenas o
centenas de nanometros [7,8,10] indica que es poco
probable una segregación espontánea de carga. Por otro
lado, ha sido demostrado que el desorden al azar (o
random) puede explicar la separación de fases a escala
sub-micrométrica [18,23,24]. Uno de los candidatos
propuestos como promotor de desorden es el mismatch
del sitio A de la manganita, VA2 [6,24]. Los diferentes
radios iónicos de los cationes que ocupan el sitio A de la
estructura perovskita inducen distorsiones locales de la
red cristalina, afectando el balance energético de las
fases que compiten y abriendo la posibilidad de la
coexistencia de fases [25,26].
Finalmente es necesario mencionar que las fases FM
y CO-AFM presentan diferencias importantes en sus
estructuras cristalinas. Esto hace que en los alrededores
de las interfaces FM/AFM (las paredes de dominio), se
generen importantes tensiones y deformaciones
estructurales. Así, las transiciones de fase FMlAFM,
las cuales proceden via el desplazamiento de estas
paredes de dominio, podrían tener características
martensíticas, donde el traslado de las paredes de
dominio implicaría también pequeños desplazamientos
atómicos. Esto significa que las paredes de dominio
deberían “arrastrar” las deformaciones estructurales en
su movimiento, lo que probablemente se vea impedido
por las barreras de energía impuestas por las mismas
tensiones cristalinas. Así, las paredes de dominio se
verían auto-atrapadas (self-trapping) por las tensiones
que ellas mismas generan, permitiendo la presencia de
ambas fases (separación de fases) tal como muestran
algunas simulaciones numéricas [27] y experimentos de
magnetización a bajas temperaturas [28].
49
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