Estudo das propriedades óticas e magnéticas de compostos supercondutores e correlacionados

Orientador: Jose Antonio SanjurjoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Fisica "Gleb Wataghin"Resumo: Nesta dissertação, abordaremos dois sistemas bastante atuais no contexto da fí sica do estado sólido, que são os borocarbetos quaternários supercondutores RNi2B2C (R=Lu, Tm, Er), juntamente com o férmion pesado desta família YbNi2B2C e o composto de referência Gd2CuO4 da família 214 dos supercondutores de alta temperatura crítica R2-xMxCuO4 ( R=Pr, Nd, Sm, Eu e M= Ce ou Th). Para os borocarbetos, analisamos o comportamento dos fônons B1g e A1g com a temperatura e observamos que estes modos não apresentam qualquer efeito de renormalização próximo a temperatura de transição supercondutora e em nenhuma outra temperatura. Já o espalhamento Raman por excitações eletrônicas no composto ErNi2B2C, permitiu estudar excitações de campo cristalino envolvendo transições no multipleto do estado fundamental da terra-rara Er3+ . Com os valores obtidos para as energias das transições, pudemos ajustar os dados de calor especí fico e obter as energias dos outros estados não observados por Raman. Para o composto Gd2CuO4 , pudemos observar interessante relação entre aparecimento de picos Raman anômalos e ordenamento ferromagnético fraco ("weak ferromagnetism") acima da temperatura de Nèel, que é um fato bastante raro. Baseado nos experimentos de espalhamento Raman, magnetização e ainda resultados de difração de nêutrons publicados na literatura, foi possí vel esclarecer a natureza e a origem destes modos, bem como relaciona-los ao ferromagnetismo fraco. A importância deste estudo está no fato de que vários trabalhos descritos na literatura, indicam que a existência destes efeitos está relacionada à supressão da supercondutividade para os compostos da familia para R acima do Eu na série das terras rarasAbstract: In this dissertation, we study two very prominent systems in the solid state physics: the borocarbide quaternary intermetalic superconductors RNi2B2C (R=Lu, Tm, Er), jointly with the heavy fermion YbNi2B2C, and the 214 high Tc superconductor family R2-xMx CuO4 (R=Pr, Nd, Sm, Eu and M= Ce or Th) reference compound Gd2CuO4. For the borocarbides we analyze the temperature behavior of the B1g and A1g phonons and we observe that these modes do not exhibit any renormalization effect on the onset of the superconductivity. On the other side, the electronic Raman scattering in the ErNi2B2C, allow us to study the electronic transitions between the ground state and two other energy levels of the multiplet of the fundamental level of the Er 3+ ions, at 46 and 145 cm-1 . Using these energies values we fit the specific heat data and obtain the others energies of the multiplet. For the Gd2 CuO4 compound, we observe the appearance of two forbidden Raman modes (fRm) and weak ferromagnetism, which survive well above TN, a very rare fact. Raman scattering, magnetic and recent diffraction neutron data enable us to clarify the origin of the fRm and WF. These results are important because several articles in the literature relate the WF and fRm appearance to the superconductivity suppression in the 214 family for R above Eu in the rare-earths seriesMestradoFísicaMestre em Físic

Estudo dos fônons, magnons e excitações eletrônicas em sistemas magnéticos e supercondutores

Orientador: Carlos RettoriTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Nesta tese apresentamos o estudo de algumas excitações presentes em sistemas de atual interesse na física da matéria condensada, dentro das áreas de magnetismo e supercondutividade. Estes sistemas são os supercondutores MgB2 e YBa2Cu3O7, o antiferromagneto frustrado ZnCr2O4 e a manganita bicamada que apresenta magnetoressistência colossal La2-2xSr1+2xMn2O7. No sistema MgB2 estudamos o fônon E2g ativo em Raman e seu papel na supercondutividade. Ao contrário de inúmeras previsões teóricas, nossos resultados mostraram que a dependência com a temperatura do modo E2g não apresenta qualquer anomalia em Tc, indicando que o envolvimento do fônon E2g, ao redor do ponto r, no mecanismo supercondutor do MgB2 deve ser revisto. Ainda, a análise da dependência com a temperatura da freqüência deste modo permitiu-nos estimar o parâmetro de Grüneisen como valendo ? g E2g ? £ 1.0, em discrepância com resultados prévios obtidos a partir de medidas de Espalhamento Raman com pressão a temperatura constante. Sugerimos que este desacordo pode ser explicado considerando mudanças na topologia da superfície de Fermi induzidas por pressão. As excitações eletrônicas ativas em Raman que aparecem na fase supercondutora foram estudadas no sistema YBa2Cu3O7. Nossos resultados mostraram que os picos presentes no Espalhamento Raman Eletrônico nos canais A1g + B2g e B1g não são ambos devidos à processo de quebra de pares, como considerado em grande parte da literatura até o momento. Estes resultados são adequadamente interpretados em termos do modelo de Zeyher e Greco que relaciona o Espalhamento Raman Eletrônico nos canais A1g + B2g e B1g flutuações dos parâmetros de ordem do antiferromagnetismo orbital e supercondutor, respectivamente. Já para o sistema ZnCr2O4 estudamos as excitações eletrônicas dos elétrons de Cr 3+, os fônons e as excitações de spin, com o intuito de entender a frustração magnética neste sistema. Nossos resultados mostraram a existência de uma transição de um regime de correlações antiferromagnéticas de curto alcance para um de longo alcance quando a temperatura decresce desde 100 à 12 K. Mostramos também que uma descrição correta da ressonância paramagnética eletrônica, susceptibilidade magnética, calor específico e Raman é obtida considerando-se o acoplamento de vários momenta de spin do Cr. Finalmente, estudamos os magnons nas manganitas magnéticas bicamadas La2-2rSr1+2xMn2O7 para 0 < x < 0.50, onde mostramos que o calor específico e a magnetização neste sistema podem ser adequadamente descritos levando em conta a contribuição de magnons ferromagnéticos bidimensionaisAbstract: In this thesis we present the study of some excitations present in systems of actual interest in the condensed matter physics, namely in the fields of magnetism and super-conductivity. These systems are the superconductors MgB2 and YBa2Cu3O7, the frus-trated antiferromagnet ZnCr2O4 and the colossal magnetoresistance bilayered manganite La2-2xSr1+2xMn2O7. In the MgB2 system we studied the Raman-active E2g fônon mode and their rule in the superconductivity. Contrary to several theoretical predictions, our results shown that the temperature dependency of the E2g mode did not present anomalies around Tc. This indicates that the rule of the E2g phonon mode at ? g E2g ? £ 1.0 in disagreement with results from pressure dependent Raman scattering. We suggested that this fact can be explained considering pressure-induced topological changes in the Fermi surface. The superconducting Raman-active electronic excitations were studied in the YBa2Cu3O7 system. Our results shown that the electronic Raman peaks in the A1g e B1g channels are not both due to breaking pairs process, as considered in some extension by the literature. A correct interpretation for the results could be found in the Zeyher and Greco's model that relates the electronic Raman in the A1g e B1g channels to uctuations in the orbital entiferromagnetism and superconducting order parameters, respectively. In the ZnCr2O4 we studied the electronic excitations from the Cr 3+ electrons, the phonons and the spin excitations in order to understand the magnetic frustration. Our results shown that the system experiences a transition from a short-ranged to long-ranged antiferromagnetic correlations regime when the temperature decreases from 100 to 12 K. We also shown that the correct description of the electron paramagnetic resonance, mag-netic susceptibility, specific heat and Raman scattering of the system is obtained when considering the coupling of two or more Cr spins. Finally, we studied the magnons in the bilayered magnetic manganite La2-2rSr1+2xMn2O7 for 0 < x < 0.50. We shown that the specific heat and magnetization of the system can be well described considering the two-dimensional ferromagnetic magnons contributionsDoutoradoFísicaDoutor em Ciência

Diagnóstico diferencial no melanoma primário e metastático por espectroscopia FT-Raman

PURPOSE: To qualify the FT-Raman spectral data of primary and metastatic cutaneous melanoma in order to obtain a differential diagnosis. METHODS: Ten normal human skin samples without any clinical or histopathological alterations, ten cutaneous melanoma fragments, and nine lymph node metastasis samples were used; 105, 140 and 126 spectra were obtained respectively. Each sample was divided into 2 or 3 fragments of approximately 2 mm³ and positioned in the Raman spectrometer sample holder in order to obtain the spectra; a monochrome laser light Nd:YAG at 1064 nm was used to excite the inelastic effect. RESULTS: To differentiate the three histopathological groups according to their characteristics extracted from the spectra, data discriminative analysis was undertaken. Phenylalanine, DNA, and Amide-I spectral variables stood out in the differentiation of the three groups. The percentages of correctly classified groups based on Phenylalanine, DNA, and Amide-I spectral features was 93.1%. CONCLUSION: FT-Raman spectroscopy is capable of differentiating melanoma from its metastasis, as well as from normal skin.OBJETIVO: Qualificar os dados espectrais FT-Raman do melanoma cutâneo primário e metastático e assim realizar o diagnóstico diferencial. MÉTODOS: Foram utilizadas amostras de 10 fragmentos de pele sem alterações clínicas ou histopatológicas, 10 de melanomas cutâneos e 9 de metástases linfonodais; 105, 140 and 126 espectros foram obtidos respectivamente. Cada amostra foi dividida em 2 ou 3 frações de 2 mm³ e posicionada no porta amostras do espectrômetro Raman para obtenção dos espectros, por meio da excitação do espalhamento inelástico pelo laser de Nd:YAG em 1064 nm incididos na amostra. RESULTADOS: Para diferenciar os três grupos formados de acordo com as características fornecidas pelos espectros, realizamos a análise discriminante dos dados. As variáveis espectrais Fenilalanina, DNA e Amida-I se destacaram na capacidade de diferenciação dos três grupos histológicos. A porcentagem de classificação correta utilizando estes critérios foi de 93,1%; o que mostra a eficiência da análise realizada. CONCLUSÃO: A espectroscopia FT-Raman é capaz de diferenciar o melanoma de sua metástase, assim como da pele normal.UNIFESPUniversidade Federal de São Paulo (UNIFESP) Department of SurgeryPathology DepartmentPathology Department Federal University of ABC Head of Center for Human and Natural Sciences (CCNH)UNIVAP Institute of Research and Development Head of Biomedical Vibrational Spectroscopy LaboratoryUniversidade Federal de São Paulo (UNIFESP) Department of Surgery Head of Division of Plastic SurgeryUNIFESP, Department of SurgeryUNIFESP, Department of Surgery Head of Division of Plastic SurgerySciEL

Evaluation of inflammatory processes by FTIR spectroscopy

International audienceFourier transform infrared (FTIR) spectroscopy is a powerful diagnosis technique and has been used to identify patterns of molecular changes based on vibration modes. The objective of this study was to evaluate inflammatory fibrous hyperplasia (IFH) lesions and oral normal mucosa (NM) initially with histopathological exam and then using micro-FTIR spectroscopy to analyse the samples. Eleven IFH and 11 NM samples were analysed at five different points to cover the largest area possible by the micro-FTIR technique. Bands were observed between 970 and 1743 cm−1 which corresponded to different structural components like collagen, lipids, fatty acids, proteins and amino acids. Spectral bands were more intense mostly for IFH lesions, including collagen bands, which are an important component of inflammatory fibrous hyperplasia. This study demonstrated that differentiation in the inflammatory tissue was observed in FTIR spectral differences, in terms of biochemical composition