Estudios experimentales en Sr₃Ru₂O₇ a baja temperatura

Abstract

En el diseño de una investigación en materiales el paso inicial es caracterizar el mismo, dicha caracterización depende del objetivo de esta, en este caso, se precisa una caracterización estructural y magnética inicialmente. La serie de Rutenatos llamados de Ruddlesden–Popper, (Sr)n+1(Ru)n03n+1 (con n = 1, 2, 3,.., ?), han llamado la atención debido a la diversidad de estados fundamentales que se encuentran para los miembros de la serie: ferromagnetismo (SrRuO3 y Sr4Ru3O10), superconductividad no convencional (Sr2RuO4) y metamagnetismo en el Sr3Ru2O7 [1].La caracterización estructural del Sr3Ru2O7 ha sido abordada en experimentos de difracción de rayos X, difracción de neutrones y Small-angle X-ray Scattering (SAXS), principalmente. En estos estudios se plantea una discusión entre un arreglo ortorrómbico y uno tetragonal, además se reporta una rotación en las estructuras locales (octaedros) de dicha estructura cristalina [2]. Uno de los objetivos de este trabajo de investigación es verificar y/o discutir los anteriores planteamientos, así como estudiar la posible modificación de los mismos al dopar el material puro con manganeso (Sr3(Ru1-xMnx)2O7) en concentraciones de Mn del 1%, 2% y 5%. La caracterización magnética que realizamos se divide principalmente en dos, campos bajos (~0.5T) y altos (~7T) [3]. El objetivo principal de las medidas a campos bajos (magnetización versus temperatura), es verificar la pureza de los monocristales de Sr3Ru2O7 además de cuantificar la presencia de fases indeseables, SrRuO3, Sr4Ru3O10 y Sr2RuO4, en caso de ser necesario. Esto es de vital importancia en esta investigación, debido a que la naturaleza ferromagnética de los dos primeros puede afectar otras propiedades físicas del Sr3Ru2O7. Para el caso de campos altos, se busca estudiar la influencia del ion de manganeso en el metamagnetismo del Sr3Ru2O7. Esta prueba se hace midiendo la magnetización en función del campo magnético.En este momento se han hecho estudios de difracción de rayos X en polvos y monocristales, así como medidas magnéticas a campos altos y bajos, donde se encontraron monocristales sin la presencia de fases indeseables (Sr3(Ru0.99Mn0.01)2O7) y Sr3(Ru0.98Mn0.02)2O7) y con presencia de dichas fases en porcentajes <1% en Sr3Ru2O7 y Sr3(Ru0.95Mn0.05)2O7, lo que las hace aptas para desarrollar esta investigación. Por otro lado, se ha continuado con la puesta a punto del equipo de bajas temperaturas haciendo pruebas de calibración con materiales con respuesta conocida, se han desarrollado sistemas de control y adquisición de datos, así como el diseño de protocolos para el manejo del equipo.