Resumo: Espectroscopia de Terahertz no domínio do tempo foi realizada em óxidos magnéticos de Ferro com o intuito de caracterizar e estudar ressonâncias de origem magnéticas Ferromagnéticas e Antiferromagnéticas, pois estas ressonâncias têm um papel bastante importante na procura de candidatos para a tecnologias de spintrônica e manipulação de mágnons através de óptica ultra rápida. Os materiais estudados em questão foram a alfa-hematita, a magnetita e a série de ortoferritas SGFO (Samário e Gadolínio). Tanto as ortoferritas quanto a hematita tem recebido bastante atenção ultimamente por apresentarem ressonâncias Antiferromagnéticas na ordem de centenas de GigaHertz. Neste trabalho as amostras de SGFO e magnetita foram sintetizadas por mim e pela pós doc Adriele Aparecida do Laboratório de Materiais e Baixas Temperaturas (LMBT) respectivamente e então caracterizadas via difração de raios-X e magneticamente em função do campo aplicado e da temperatura, enquanto a hematita foi minerada em Minas Gerais e previamente caracterizada. A hematita funcionou como amostra padrão, uma vez que a física por trás de sua ressonância era a mesma que a das ortoferritas, e comprovou que nosso espectrômetro consegue detectar tais ressonâncias. Já para as ortoferritas, foi difícil detectar as ressonâncias. Isso se deve por estarmos trabalhando com micro-cristais (pó), logo não possuímos orientação dos cristais, pois para elas ocorrerem o eixo de propagação do pulso de THz deve ser o o mesmo eixo c (plano basal) do cristal e o fato de termos visto ela no cristal de hematita com seu eixo no plano basal reforça ainda mais esta hipótese. Por fim, para a magnetita, uma possível ressonância pode ter ocorrido na região entre 160 GHz e 200GHz e ao observarmos seu espectro dielétrico isso se torna mais convincente. A origem desta ressonância (AFM, fônons ou nanopartículas) será investigada em trabalhos futuros Ver menos

Abstract: Terahertz Time-Domain Spectroscopy was employed on iron magnetic oxides to characterize and study resonances of Ferromagnetic (FM) and Antiferromagnetic (AFM) origins, as these resonances play a significant role in the search for candidates in spintronics technologies and the manipulation of magnons through ultrafast optics. The materials under investigation were alpha-hematite, magnetite, and the SGFO (Samarium Gadolinium Ferrite) orthoferrite series. Both the orthoferrites and hematite have recently received considerable attention due to their Antiferromagnetic resonances in the order of hundreds of gigahertz. In this study, the SGFO and magnetite samples were synthesized by me and by the postdoctoral researcher Adriele Aparecida from the Laboratory of Materials and Low Temperatures (LMBT), respectively. These samples were then characterized using X-ray diffraction and magnetic measurements under varying applied fields and temperatures. Hematite, on the other hand, was mined in Minas Gerais and previously characterized. Hematite served as the standard sample, as the underlying physics of its resonance was similar to that of the orthoferrites. It confirmed that our spectrometer is capable of detecting such resonances. It was challenging to detect resonances in the orthoferrites. This difficulty arises from our use of micro-crystals (powder), which lack crystal orientation. For these resonances to occur, the axis of THz pulse propagation must align with the c-axis (basal plane) of the crystal. The fact that we observed this resonance in the hematite crystal with its axis aligned in the basal plane further supports this hypothesis. Finally, for magnetite, a potential resonance might have occurred in the range between 160 GHz and 200 GHz. This possibility gains more credibility upon observing its dielectric spectrum. The origin of this resonance (AFM, phonons, or nanoparticles) will be investigated in future studies Ver menos