Estudio de las propiedades magnéticas de ftalocianinas y sistemas ferromagnéticos diluidos

Abstract

Los trabajos de esta memoria persiguen un doble objetivo. Por un lado se ha pretendido ahondar en modelos de campo cristalino para cationes 3d(n) y su correlación con los datos experimentales, de sustancias de interés catalítico y básico. En segundo lugar, se trataba de iniciar un estudio amplio y ambicioso sobre sistemas desordenados. En esta Tesis hemos estudiado sistemas ferromagnéticos diluídos y se han utilizado modelos de campo medio y de simulación Monte Carlo para determinar diferentes magnitudes macroscópicas, a la vez que contestar a ciertas preguntas fundamentales, referidas al comportamiento crítico de estos sistemas.

En el capítulo primero de este trabajo se desarrolla un formalismo matemático general que permite determinar la estructura electrónica de cationes 3d(n) situados en el seno de un campo cristalino, a partir de las propiedades magnéticas de la molécula considerada. En el caso particular de iones 3d(5) sometidos a un campo cristalino de elevado caracter tetragonal, hemos obtenido expresiones analíticas que describen la dependencia con la temperatura de la susceptibilidad y los momentos eficaces según las direcciones principales de la molecula.

En el capitulo segundo se aplican los modelos citados al estudio de las propiedades magnéticas y, en consecuencia, de la estructura electrónica de algunos compuestos sintéticos análogos a las porfirinas naturales (ftalocianinas). En el Apéndice 2.I se comprueba la validez del modelo particular para cationes 3d(5), comparando las predicciones teóricas con los resultados experimentales para algunas mioglobinas férricas.

El capitulo tercero está dedicado al estudio de tres teorías de campo medio de tipo Bethe-Peierls que describen dos situaciones particulares que se dan con frecuencia en sistemas magnéticos "desordenados": i) sistema ferromagnetico Ising con dilución de impurezas no-magnéticas, ii) sistema ferromagnético Ising con dilución de enlace. La validez de estas teorías se pone de manifiesto comparando con algunos resultados experimentales y de simulación Monte Carlo, asi como con las predicciones de teorias mas sofisticadas. Por último, en el capitulo cuarto presentamos un estudio Monte Carlo de un sistema Ising tridimensional diluido con impurezas no-magnéticas. De la simulación Monte Carlo se obtienen las dependencias con la temperatura de las principales magnitudes termodinámicas que caracterizan el sistema magnético. El estudio se restringe a concentraciones de impurezas relativamente pequeñas (X menor o igual que 0.2). Un análisis detallado de los resultados nos ha permitido deducir importantes consecuencias sobre el comportamiento crítico de este sistema.