5 - Efeitos de Forte Correlação Eletrônica

Resumo:

Sistemas eletrônicos cujas propriedades não podem ser facilmente explicadas por teorias simples, nos quais as correlações eletrônicas podem ser desprezadas, são denominados sistemas eletrônicos fortemente correlacionados (SEFC). Um exemplo de SEFC são os férmions pesados, em que os elétrons se comportam como possuíssem uma massa várias ordens de magnitude maior que massa dos elétrons livres. Esse comportamento está relacionado com a estrutura de bandas eletrônicas do material em questão. Estes compostos, em geral, são formados por terras raras (R) ou actinídeos (An), com camada eletrônica f incompleta e metais de transição (MT). Algumas famílias de compostos são formadas ainda com a adição de Ge e/ou Si, Sn ou In como dopantes. As propriedades físicas em baixas temperaturas dos férmions pesados são discutidas dentro do modelo de Doniach para uma rede Kondo unidimensional , cujo estado fundamental é consequência de um delicado balanço entre as interações magnéticas de Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY), devido aos momentos magnéticos localizados f, e o efeito Kondo. As temperaturas características destas interações dependem da integral de troca J entre os momentos localizados e os elétrons de condução e da largura de banda W dos elétrons de condução. Para pequenos valores de J/W, as interações RKKY prevalecem com o consequente ordenamento magnético do sistema de spins. A partir de certos valores de J/W, o efeito Kondo passa a atuar significativamente, reduzindo Tc, levando o sistema a um estado não magnético, onde o efeito Kondo prevalece. A influência do efeito Kondo nos férmions pesados pode ser observada experimentalmente estudando propriedades magnéticas e de transporte elétrico. As técnicas que serão utilizadas para estudar essas propriedades são medidas de resistividade elétrica em função da temperatura e de suscetibilidade magnética em função da temperatura. O sistema que vamos estudar Ce(Co1-xFex)Ge3 (TM= Co, Fe). Neste sistema, os compostos estequiométricos são, respectivamente, um sistema Kondo concentrado com ordem magnética complexa e um férmion pesado não magnético. A dopagem com Fe do composto estequiométrico de Co produz uma série de compostos que revela a competição entre o efeito Kondo e as interações RKKY. A análise dos experimentos desta família de compostos mostrará o papel da competição e o mecanismo físico responsável pela mudança das propriedades do estado fundamental.