Análisis de espectros RMN y discusión comparativa de las modificaciones magnéticas en compuestos intermetálicos del tipo TR2Fe17N1 (TR=Y, Ce, Nd, Sm, Gd; x = 0,0,...,3.0: por difusion intersticial de átomos de nitrógeno (n)

Abstract

En el presente trabajo destacamos la potencia de la técnica RMN-ecos de spin (para situaciones con alta inhomogeneidad) en el estudio detallado de parámetros microscópicos (de naturaleza local) que monitorean las transformaciones magnéticas que ocurren en los compuestos intermetálicos TR2Fe17 (TR = Y, Ce, Nd, Sm, Gd) como consecuencia de la difusión de átomos de N (intersticiales). Estos parámetros (hiperfinos) son obtenidos del análisis sistemático de espectros de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) en sitios tanto de la Tierra Rara (Ge) como en los cuatro sitios cristalográficamnete diferentes de Fe (18h, 18f, 9d, 6c) de la estructura rombohédrica del compuesto Tr2,Fe17Nx (x = 0.0,...,-3.0). Este análisis es apoyado por recientes trabajos experimentales (Magnetización, Difracción de Neutrones, Espectroscopía Móssbauer) y por cálculos teóricos realistas de la estructura de bandas electrónicas y magnetismo (FLMTO, ASW-ASA FLAPW, SIC-LSDA). La variación de campos hiperfinos (Bhf), de gradientes de campo cristalino (GCE) y de los coeficientes de la anisotropía magnetocristalina ( A1) en las distintas etapas del proceso de nitrogenación indican: 1. El proceso de difusión de N es, en todos los casos, inhomogéneo y aún en las fases iniciales (x-0.5) existen regiones de las muestras con concentración local de N cercanas a la máxima permitida (tres sitios intersticiales (9e) ocupados). 2. La fuerte modificación del GCE alrededor de la TR, reducción en Nd2Fe17 y Sm2Fe17 (LO) y aumento en Gd2Fe17 (L=/0), parece estar asociada a la interacción (hibridación) de los electrones 2p del N con la componente orbital de los electrones 4f de la TR, indicando que la hibridación disminuye el GCE cuando L=/0 3. Esta preferente interacción de la TR (con L=/0) con los átomos de N probablemente es responsable del cambio de anisotropía magnetocristalina. Sólo para el caso de Sm este cambio produce anisotropía axial que se evidencia por el cambio de signo de la componente de red del GCE (Vt1) en presencia de átomos de N. 4. El incremento del campo hiperfino transferido en los diferentes sitios de Fe es del mismo orden de magnitud en todos los sistemas estudiados : la expansión volumétrica producida por los átomos de N incrementa y homogeniza las interacciones magnéticas (de intercambio) entre los momentos locales, como lo verifica el comportamiento de la Temperatura de Curie (Te) en toda la serie de Tierras Raras. 5. L=/O de la TR y la máxima ocupación intersticial de N es probablemente la condición necesaria para una óptima interacción de la sub-red de las TR's con la sub-red de los átomos de Fe en la obtención de magnetos duros con alta magnetización de saturación y anisotropia magnética axial, requeridos para las aplicaciones técnicas.