efectos magnetovolúmico y magnetocalórico en el compuesto nd2fe17
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EFECTOS MAGNETOVOLÚMICO Y EFECTOS MAGNETOVOLÚMICO Y MAGNETOCALORICO EN EL MAGNETOCALORICO EN EL
COMPUESTO NdCOMPUESTO Nd22FeFe1717
Presentado por Presentado por Pablo ÁlvarezPablo Álvarez
Trabajo dirigido por:Trabajo dirigido por:Pedro Gorria KorresPedro Gorria Korres
Blanca Hernando GrandeBlanca Hernando Grande
P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008
OBJETIVOS DEL TRABAJOOBJETIVOS DEL TRABAJO
I. Caracterizar estructural y magnéticamente el I. Caracterizar estructural y magnéticamente el compuesto Ndcompuesto Nd22FeFe1717
II. Dependencia de los Parámetros de Celda con la II. Dependencia de los Parámetros de Celda con la Temperatura: Efecto de MagnetovolumenTemperatura: Efecto de Magnetovolumen
III. Determinar el Comportamiento de la Entropía III. Determinar el Comportamiento de la Entropía Magnética en Función del Campo Magnético y la Magnética en Función del Campo Magnético y la Temperatura: Efecto MagnetocalóricoTemperatura: Efecto Magnetocalórico
P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008
OBJETIVOSOBJETIVOS
Sistema R-Fe: Estudio Interacciones Sistema R-Fe: Estudio Interacciones 3d-4f3d-4f
Materiales Magnéticamente Duros o Materiales Magnéticamente Duros o BlandosBlandos
RR22FeFe1717 Presenta Efecto Magnetocalórico, con Presenta Efecto Magnetocalórico, con
Menor Coste que Materiales Basados en GdMenor Coste que Materiales Basados en Gd
Existencia de Efectos de MagnetovolumenExistencia de Efectos de Magnetovolumen
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INTRODUCCIONINTRODUCCION
RR22FeFe1717 (R = Y, Gd, Pr, Nd, ...) (R = Y, Gd, Pr, Nd, ...)
HexagonalHexagonalG.E. P6G.E. P63 3 / mmc/ mmc
Estructura CristalinaEstructura CristalinaThTh22NiNi1717
Ho--LuHo--Lu
RomboédricaRomboédricaG.E. R3MG.E. R3M
Estructura Cristalina Estructura Cristalina ThTh22ZnZn1717
La--EuLa--Eu
Y, Gd, Tb, Dy Y, Gd, Tb, Dy
P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008
INTRODUCCIONINTRODUCCION
P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008
INTRODUCCIONINTRODUCCION
DDii < 2.45 Å < 2.45 Å Canje NegativoCanje Negativo
DDii > 2.45 Å > 2.45 Å Canje PositivoCanje Positivo
Efectos Efectos Magneto-VolumenMagneto-Volumen
Expansión Térmica AnómalaExpansión Térmica Anómala
Dependencia Negativa TDependencia Negativa TCC
con Presióncon Presión
DD6c-6c6c-6c < 2.45 Å (Dumbbell-site) < 2.45 Å (Dumbbell-site) Almacenamiento de EAlmacenamiento de E
MagMag
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INTRODUCCIONINTRODUCCION
P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008
INTRODUCCIONINTRODUCCION
Efecto Magnetocalórico: Efecto Magnetocalórico:
Variación Isotérma de Variación Isotérma de
Entropía Magnética al Entropía Magnética al
Variar el Campo Variar el Campo
MagnéticoMagnético
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INTRODUCCIONINTRODUCCION
Máximo Efecto a TMáximo Efecto a Tordenorden
Refrigeración DomésticaRefrigeración Doméstica TTorden orden ≈ RT ≈ RT
Ciclo de EricssonCiclo de Ericsson(Refrigeración a (Refrigeración a
Temperatura Temperatura Ambiente)Ambiente)
Fe – 99.9 %Fe – 99.9 %
Pr – 99.98 %Pr – 99.98 %
Fusión en Horno de Fusión en Horno de Arco MAM-1 Edmund Arco MAM-1 Edmund
BühlerBühler
Recocido 1373 K Recocido 1373 K 1 semana1 semana
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TECNICAS EXPERIMENTALESTECNICAS EXPERIMENTALES
Congelación de Congelación de la Fase Thla Fase Th22ZnZn1717
D2BD2B
Monocromador Ge (335) Monocromador Ge (335) (λ = 1.594 Å)(λ = 1.594 Å)2θ = [52θ = [500, 160, 16000] ] Δθ = 0.05Δθ = 0.0500
T = 300 KT = 300 K
D1BD1BMonocromador Grafito Monocromador Grafito (002) (002) (λ = 2.52 Å)(λ = 2.52 Å)2θ = [202θ = [2000, 100, 10000] ] Δθ = 0.2Δθ = 0.200
T = [5 K, 450 K]T = [5 K, 450 K](Criostato + Horno)(Criostato + Horno)ΔT = 2 K/minΔT = 2 K/min
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TECNICAS EXPERIMENTALESTECNICAS EXPERIMENTALES
PPMS-14T platformPPMS-14T platformQuantum DesignQuantum Design
VSMVSMµµ00H hasta 14 TH hasta 14 T∆µ∆µ00H = 0.1 TH = 0.1 TT = [2 K, 350 K]T = [2 K, 350 K]
Rayos XRayos XSeifert XDR 3000 T/TSeifert XDR 3000 T/TRadiación Cu Radiación Cu ((λλ11 = 1.541 Å y = 1.541 Å y λλ22 = = 1.544 Å)1.544 Å)2θ = [22θ = [200, 160, 16000] ] Δθ = 0.02Δθ = 0.0200
T = 300 KT = 300 K
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TECNICAS EXPERIMENTALESTECNICAS EXPERIMENTALES
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ESTRUCTURA CRISTALINAESTRUCTURA CRISTALINA
P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008
ESTRUCTURA CRISTALINAESTRUCTURA CRISTALINA
Ajuste en Ajuste en MultiPatternMultiPattern
Diferencias en Diferencias en ResoluciónResolución
Diferencias en los Diferencias en los AjustesAjustes
Desplazamiento del Pico (006) Hacia Desplazamiento del Pico (006) Hacia Ángulos MayoresÁngulos Mayores
Disminución de Disminución de la Distancia la Distancia
Interplanar en Interplanar en la Dirección la Dirección
UniáxicaUniáxica
Anomalías Magneto-Anomalías Magneto-VolúmicasVolúmicasP. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre,
20082008
MAGNETOVOLUMENMAGNETOVOLUMEN
(006)(006)(220)(220)
P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008
MAGNETOVOLUMENMAGNETOVOLUMEN
Disminución del Disminución del Parámetro cParámetro c
Dilatación AnómalaDilatación Anómala
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PROPIEDADES MAGNETICASPROPIEDADES MAGNETICAS
TTCC ~ 332 K~ 332 K
5 mT
30 mT
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PROPIEDADES MAGNETICASPROPIEDADES MAGNETICAS
MsMsBulkBulk = 146 ± 5 = 146 ± 5 AmAm22kgkg-1-1
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MAGNETOCALORICOMAGNETOCALORICO
Relación Relación dedeMaxwellMaxwell
I. Máximos a ≈ TI. Máximos a ≈ TCC
II. Desplazamiento II. Desplazamiento de de los Máximos con los Máximos con µµ00HH
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MAGNETOCALORICOMAGNETOCALORICO
MAGNETOCALORICOMAGNETOCALORICO
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Curva UniversalCurva Universal
Ι. ∆Ι. ∆S(H,TS(H,Trr)/)/∆∆SSMaxMax(H) (H) = a= a
II. II. θθ = (T-T = (T-TMaxMax)/(T)/(Trr--TTMaxMax))
V. Franco, et al. J. Appl. Phys., 103 (07B316):1-3, 2008.
MAGNETOCALORICOMAGNETOCALORICO
P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008
687687Gd Gd
573573Pr2Fe17 BM-10hPr2Fe17 BM-10h
506506Pr2Fe17 BulkPr2Fe17 Bulk
518Nd2Fe17 BulkNd2Fe17 Bulk
RCP (RCP (µµ00H = 5 T)H = 5 T)
(J·kg(J·kg-1-1))MaterialMaterial
P. Gorría, J.L. Sanchez Ll., P. Alvarez, M..J. Perez, J. Sanchez Marcos and J.A. Blanco.J. Phys D: Appl. Phys., (41):192003 (5pp), 2008.
I. El compuesto cristaliza en la Fase I. El compuesto cristaliza en la Fase ThTh22Ni17Ni17
II. Variación de volumen de la celda II. Variación de volumen de la celda cristalina anómalocristalina anómalo
III. Transición de fase de segundo orden. III. Transición de fase de segundo orden. TTCC situada en torno a ambiente situada en torno a ambiente
IV. Valor de RCP comparable al de Gd, IV. Valor de RCP comparable al de Gd, con reducción de coste de fabricacióncon reducción de coste de fabricación
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
P. ÁlvarezP. Álvarez Trabajo de Investigación Trabajo de Investigación 16 Septiembre, 16 Septiembre, 20082008