A N E X O

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xo 1

0

Relatório de Atividades

Biênio: 2016 - 2017

Prof. Dr. Fernando Assis Garcia

Universidade de São Paulo

Instituto de Física da Universidade de São Paulo

Departamento de Física Aplicada

Apresentação

O presente relatório tem como objetivo preencher os requisitos para avaliação de meu estágio proba-

tório iniciado no ano de 2014. Esta versão trata de atividades docentes desenvolvidas durante o segundo

período do estágio, que inclui o biênio de 2016 - 2017. O relatório está dividido em três partes, dedicadas

separadamente aos tópicos de ensino, pesquisa e extensão. Temos um anexo com o resumo das atividades

realizadas. Um segundo anexo trás a documentação sobre nossas atividades de pesquisa que versam,

notadamente, sobre nossos projetos aprovados em laboratórios nacionais de luz síncrotron no Brasil e

no exterior e ainda sobre nossos artigos publicados e submetidos no período. São reportadas apenas a

primeira página destes documentos. Versões completas estão disponíveis caso solicitadas.

Outubro de 2017

1

Parte I

Atividade de ensino

O IFUSP requer de seus docentes uma média de 6 créditos semestrais de atividades em sala de aula e

espera-se que o mesmo dedique um tempo similar para a preparação de material didático, formulação

de avaliações, etc. Estas condições são mais que satisfatórias e permitem ao docente re�etir longamente

sobre sua disciplina e oferecer cursos compatíveis com a tradição de excelência do IFUSP, em particular,

e da Universidade de São Paulo (USP) em geral.

Faço aqui um registro importante: no biênio anterior, ministrei um total de 28 créditos em disciplinas,

caracterizando um excedente de 4 créditos em relação a média de 6 créditos por semestre. Neste biênio,

durante o qual tive um semestre de isenção de carga, fui responsável por 23 créditos em disciplinas.

Considerando o total de crédito e oito semestres de atividades docentes� a média correspondente de

atividades didáticas é de 6, 375 créditos por semestre que está acima, mas próximo, dos 6 créditos a

serem praticados pelos docentes no IFUSP. Nas linhas abaixo, descrevo as atividades durante o biênio

2016− 2017 e perspectivas para o próximo biênio.

1 Primeiro semestre 2016

Neste semestre fui responsável por três disciplinas, sendo estas Mecânica Clássica I (IFUSP), Física I

(Poli) e ainda Introdução à Tecnologia ou à Pesquisa Cientí�ca I (IQUSP), que somam um total de 12

créditos de atividades docentes.

A disciplina Física I para a escola politécnica é ministrada por uma equipe de professores que, nesta

ocasião, foi coordenada pelo Prof. Edivaldo Santos. De fato, buscamos construir novas ideias a partir

da proposta originalmente elaborada pela equipe de 2014, coordenada pelo Prof. Airton Deppman. É

desde desta ocasião que estamos a discutir o documento sobre o planejamento pedagógico adequado para

a disciplina. Em cada edição, são avaliados os pontos fortes e fracos da proposta anterior e novas ideias

são apontadas.

A Escola Politécnica tem uma tradição de avaliação sistemática das disciplinas oferecidas e a equipe

responsável por Física I vem, desde 2014, recebendo notas sistematicamente maiores que as equipes

anteriores. No entanto, após participar de 3 edições desta disciplina, acredito que um verdadeiro salto

qualitativo só será possível após discussão em conjunto com a Escola Politécnica sobre os objetivos do

curso e, sobretudo, sobre a carga horária do curso, que neste momento é de insu�cientes 3 créditos.

O curso Introdução à Tecnologia ou à Pesquisa Cientí�ca I (IQUSP) é um curso que envolve a orien-

tação de um projeto de pesquisa oferecido aos alunos do Instituto de Química (IQ) da USP. Durante o

curso, orientei o estudante Bassim Mounssef Jr em sua pesquisa no projeto: �Síntese e caracterização de

Skutterudittes preenchidas�.

A disciplina Mecânica Clássica I é obrigatória e foi ministrada no período noturno. Dentro do meu

conhecimento, é a última vez que foi ministrada na versão 4300305, que contava com 6 créditos. Assim

como �zemos ao ministrar a disciplina no período diurno em 2015, optamos por uma exposição dos

tópicos com foco particular na fenomenologia do espaço de fases. O retorno dos estudantes foi bastante

satisfatório e apontou o caminho para a preparação do curso de Mecânica II.

2 Segundo semestre de 2016

Ministramos duas disciplinas eletivas: Introdução à Tecnologia ou à Pesquisa Cientí�ca II (IQUSP) e ainda

Mecânica Clássica II (IFUSP), somando um total de 7 créditos de atividades docentes. Assim como sua

2

primeira verão, o curso Introdução à Tecnologia ou à Pesquisa Cientí�ca II (IQUSP) envolve a orientação

de um estudante em um projeto de pesquisa. Novamente orientei o estudante Bassim Mounssef Jr em

sua pesquisa no projeto: �Espectroscopia de absorção de raios-X de magnetos itinerantes�. Os resultados

desta pesquisa foram apresentados na conferência internacional da IUPAC em 2017, que ocorreu na cidade

de São Paulo. Na ocasião, apresentamos o trabalho �Hard X-rays Spectroscopy of the Itinerant Magnets

RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba)�, que também relaciona-se com o trabalho de iniciação cientí�ca do

estudante. A versão completa deste trabalho foi submetido para avaliação no Physical Review B.

A disciplina Mecânica Clássica II atraiu 21 estudantes, incluindo estudantes externo ao IFUSP, vindos

do IAG e da Engenharia Mecânica. Propomos uma avaliação alternativa incluindo a possibilidade de um

trabalho de curso que mostrasse uma produção efetiva do estudante e não uma mera reprodução de

alguma bibliogra�a. Os tópicos selecionados pelos estudantes foram bem diversos, incluindo desde o

problema de três corpos restritos em astronomia até o estudo de dinâmica de modelos ecológicos. Esta

diversidade foi permitida por nossa abordagem que incluiu um estudo bem detalhado da fenomenologia

do espaço de fases.

Planejamos a disciplina com vistas a três principais referências [5, 4, 3], que foram complementadas

por outros textos quando a abordagem dos mesmos nos pareceu mais clara [7, 6]. Tratamos ainda do

problema do limite semi clássico, poucas vezes considerado nesta disciplina. Dentre os estudantes que

participaram de todas as avaliações, tivemos 100 % de aprovação, mas destacamos que a disciplina pode

ter se mostrado por demais desa�ante por uma parcela de estudantes (4 ao todo) que preferiu desistir da

mesma. Infelizmente não temos mecanismos para avaliar o motivo dos estudantes para a desistência de

disciplinas, o que pode mascarar possíveis falhas de planejamento. É provável que a elaboração de um

mecanismo para avaliar este ponto possa ser uma importante tarefa da Coc-Bac.

3 Segundo semestre de 2017

À convite dos estudantes do IFUSP, assumi uma turma extra aberta no período noturno para a disciplina

Eletromagnetismo I, sendo esta a única disciplina que ministro neste semestre (4 créditos de atividades

docentes). Uma vez que a disciplina ainda não está concluída, é difícil fazer uma avaliação completa

sobre estas atividades. Temos seguido de perto dois importantes textos cujo nível nos parece adequado

à disciplina: Introduction to Electrodynamics, de David J. Gri�ths e ainda The Feynman Lectures on

Physics Vol II, de Feynman, Leighton e Sands.

Nos parece, no entanto, que não há assunto mais abordado no American Journal of Physics, ou no

European Physics Journal, ambos periódicos de alto nível dedicados à educação, que o eletromagnetismo.

O fato re�ete a riqueza conceitual que envolve a fenomenologia do campo eletromagnético. Em linha

com esta ideia, temos introduzido textos recentes destes periódicos nas preparações de aula e ainda nos

baseamos nestes textos para abordar determinados tópicos que julgamos pouco claros nas referências

principais.

Temos tido uma recepção bastante entusiasmada dos alunos que notam que mesmo conceitos básicos

em Física ainda estão em constante revisão e discussão. Em nosso site [13] encontram-se disponíveis o

cronograma detalhado do curso, notas de aula e outros documentos.

4 Formação de recursos humanos para pesquisa

Tenho considerado uma política relativamente seletiva para escolha de estudantes para o grupo de pes-

quisas. O grupo (ou subgrupo) de pequisa que lidero (que é parte do grupo de cristalogra�a do DFAP),

conta hoje com a estudante Marli dos Reis Cantarino, que está no programa de mestrado do IFUSP.

3

Durante o biênio, concluí a orientação de dois projetos de IC.

O projeto de IC estudante Bassim Mounssef Jr. compreende uma trajetória de dois anos de pesquisa

do estudante em nosso grupo e seus resultados estão no artigo Hard X-rays Spectroscopy of the Itinerant

Magnets RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba), submetido ao Physical Review B, cuja versão preliminar foi

apresentada na conferência internacional da IUPAC em 2017. Detalhes deste trabalho serão discutidos

na parte II do presente relatório.

O projeto de IC da estudante Marli dos Reis Cantarino desdobrou-se em seu projeto de mestrado.

No projeto de IC, o projeto da estudante versava sobre �Propriedades Magnéticas e Estruturais da Série

Ba1−xLaxTi1/2Mn1/2O3�. Embora questões particulares referentes ao magnetismo destes óxidos sejam de

algum interesse, a física do óxido BaTi1/2Mn1/2O3 se mostrou de interesse bastante amplo. Nesta direção,

o projeto de mestrado intitula-se �Propriedades Eletrônicas, Magnéticas e Estruturais do Candidato à

Líquido de Spin BaTi1/2Mn1/2O3�. Os resultados obtidos até então deste projeto estão no artigo �Spin

Liquid Behavior in the Disordered Double Perovskite BaTi1/2Mn1/2O3� submetido ao Physical Review

Letters. Detalhes deste trabalho serão discutidos na parte II do presente relatório.

5 Perspectivas para o biênio 2018-2019

Para o biênio próximo, esperamos completar nosso trabalho na disciplina eletromagnetismo I, ministrando

sua continuação, eletromagnetismo II, no segundo semestre do ano de 2018. No segundo semestre de 2018,

esperamos também ministrar Mecânica Clássica I e em seguida sua continuação, Mecânica Clássica II,

no semestre seguinte já em 2019. Este último será importante para adaptarmos nosso curso à presente

versão curricular.

Ainda no contexto particular da atividade de docência, nos propomos preparar e ministrar uma

disciplina eletiva de pós graduação conectada à minha linha de pesquisa, que pode versar tanto sobre

Magnetismo de Sólidos ou Técnicas de Espectroscopia de Raios-X, a depender do interesse dos estudantes

do IFUSP. Em geral, temos a perspectiva de ministrar cerca de 24 créditos em disciplinas neste período.

Um outro aspecto é a atração de bons e motivados estudantes para se juntar a nosso grupo, prin-

cipalmente quando consideramos as novas frentes de pesquisa que temos desenvolvido em colaboração.

Detalhes destas linhas serão discutidos na parte II do presente relatório. Faremos um esforço de divulga-

ção de nossas atividades de pesquisa para somar ao menos mais 2 estudantes de pós graduação ao nosso

grupo durante o próximo biênio.

4

Parte II

Atividades de pesquisa

Nesta parte do relatório, descrevo resultados recentes de pesquisa deste biênio e o andamento das linhas

de pesquisa que tenho explorado. O biênio marcou, em geral, uma migração das minhas linhas de pesquisa

para uma proposta totalmente orientada à aplicação de técnicas de espectroscopias de raios-X ao estudo

de sistemas eletrônicos correlacionados.

6 Escalas de energia do problema da rede de Kondo em CeFe4P12

O efeito Kondo é dos mais importantes fenômenos em Física da Matéria Condensada. Sua principal

característica é a blindagem de momentos locais por acoplamento com elétrons itinerantes. Este processo

é usualmente entender em termos de duas escalas de energia, uma escala local e uma escala devido à

interação de muitos corpos. A natureza de muios corpos do efeito Kondo manifesta-se de maneira especial

na chamada rede de Kondo, que ocorre quando o íon de Kondo não é apenas uma impureza diluída em

uma matriz condutora, mas sim forma uma rede densa de momentos locais.

Em um trabalho recente [9], investigamos por meio de modelos teóricos e experimentos, propriedades

espectroscópica da rede de Kondo CeFe4P12, no qual o Ce é o faz o papel do íon de Kondo. CeFe4P12

é tipo particularmente interessante de sistema Kondo: é um isolante de Kondo. Isolantes de Kondo

são sistemas para os quais a interação de troca entre os íons de Kondo e os elétrons de condução é

particularmente forte, de maneira a provocar a abertura de um gap [15]. Em geral, este gap é da ordem

de alguns poucos Kelvin, mas para CeFe4P12 este gap é da ordem 0.1 eV. O gap desenvolve-se abaixo de

uma certa temperatura de coerência (trata-se de um pseudogap) e, portanto, a estrutura eletrônica de

isolantes de Kondo é fortemente dependente da temperatura.

Nossos experimentos, com o suporte de modelos teóricos e fenomenológicos (veja Fig.1 ), mostra uma

caminho para determinar ambas as escalas de energia local e de muitos corpos em um isolante de Kondo.

No mais, nossos experimentos mostraram evidência para �utuação de valência em isolantes de Kondo.

Em colaboração com o Prof. Sérgio Morelhão estamos a aplicar medidas de fase de raios-X com

o objetivo de fazer uma tentativa de determinação da variação espacial de cargas nestes sistemas com

função da temperatura.

7 Líquido de Spin em BaTi1/2Mn1/2O3

O projeto de mestrado da estudante Marli Cantarino �Propriedades Eletrônicas, Magnéticas e Estruturais

do Candidato à Líquido de Spin BaTi1/2Mn1/2O3� continua nosso trabalho anterior [8], focando a inves-

tigação de propriedades termodinâmicas e espectroscópicas de baixa temperatura. O projeto prevê duas

etapas. Uma primeira parte está apresentada no paper [10] que submetemos ao Physical Review Letters.

Neste paper, discutimos a termodinâmica 2 e ainda a relaxação de spin de µ+ (µSR) implantados na

amostra em temperaturas tão baixas quanto 20 mK 3. A segunda parte do projeto trata de experimentos

de difração anômala e absorção de raios-X, e vai avaliar em maior profundidade o modelo estrutural deste

óxido e ainda a relevância de correlações eletrônicas no sistema. Esta parte do projeto será completada

apenas em 2018, após o retorno da estudante de sua atividade de intercâmbio na Universidade de Uppsala.

Propriedades termodinâmicas não mostram evidência de transição de fase para temperaturas até 0.2

K e os experimentos de µSR mostram evidência para persistência de magnetismo dinâmico até 20 mK.

Em resumo, estes são os resultados que nos permitem a�rmar que BaTi1/2Mn1/2O3 abriga uma fase do

tipo líquido de spin.

5

Figura 1: Espectros de ressonância de spin eletrônico do Gd3+ obtidos para Ce1−xGdxFe4P12 junto comos ajustes do modelo teórico apresentado em nosso artigo [9]

Um líquido de spin é um estado fundamental quântico desordenado e paramagnético, cuja natureza

especí�ca é tema de debates atuais em Física da Matéria Condensada. O estado é caracterizado por

ausência de transições de fase para um estado ordenado mas que, no entanto, irá manisfestar comporta-

mento coletivo de spins. Este comportamente coletivo é usualmente identi�cado em termos de regimes

de relaxação de spin ou pela simetria de excitações magnéticas à baixas temperaturas.

Para BaTi1/2Mn1/2O3 , o calor especí�co magnético, obtido após subtração de contribuição da rede,

é analisado por uma lei de potência à baixa temperatura, de maneira a avaliar a natureza do líquido de

spin proposto. Considerando o ajuste à expressão:

Cmag(T ) = γ(H)Tα(H)

temos os coe�cientes γ e α apresentados na Fig. 2(c). O resultado aponta para um líquido de spin

sem gap. Já o fenômeno de relaxação do µ+ é descrita com referência à um decaimento descrito por uma

exponencial esticada:

A(t) = A0 exp−(λt)β +B

Os grá�cos subsequentes da �gura 3, mostram os coe�cientes α e β e revelam a região de cruzamento,

1.5 < T < 10 K (crossover), na qual ocorre a transição do paramagneto normal para o estado líquido de

spin proposto. Esta é a região onde αe β sofrem uma variação abrupta e que pode ser reconciliada com

o que é observado pelas medidas de capacidade térmica.

8 RIXS no arseniato de Ferro Ba(Fe1−xMnx)2As2

Uma das mais importantes técnicas experimentais para o estudo de sistemas fortemente correlacionados

é o espalhamento inelástico ressonante de raios X (ou RIXS). A técnica ganhou proeminência na última

década devido avanços na resolução que se aproxima neste momento de 50 meV para fótons de energia

da ordem 1000 eV, com perspectivas de melhoria de até uma ordem de grandeza nos próximos anos [16].

Com isto, RIXS tornou-se uma sonda fundamental para o estudo de excitações derivada de orbitais

6

0 5 1 0 1 5 2 00 . 0

0 . 2

0 . 4

0 . 6

0 . 8

1 . 0

0 5 1 0 1 5 2 00

1

2

3

4

0 . 0

0 . 5

1 . 0

0 . 1

0 . 2

0 . 3

0 . 4

0 . 5

- 2 0 2 4 6 8 1 00 . 5

1 . 0

1 . 5

2 . 0

2 . 5

3 . 0T ( K )

C mag

J/K.m

ol(Mn

)

H = 0 T H = 1 T H = 3 T H = 5 T H = 7 T H = 9 T

( a )

( b )

∆S (J

/mol(

Mn)) ∆ S ( T )

∆ S ( T ) = 2 . 0

T ( K )

C mag

(T, H

= 0)

(J/K.m

ol(Mn

))

C S L ( T , H = 0 )

( c )

γ (H) (J

/mol(

Mn) K

α )

γ ( H )

H ( T )

α ( H )

α (H)

Figura 2: Calor especí�co magnético (após subtração da contribuição da rede) do candidato à líquidode spin BaTi1/2Mn1/2O3 . (a) Calor especí�co medido para campos até 9 T e T = 0.2 K. (b) Entropiarecuperada pelo sistema para o calor especí�co de campo 0. (c) Parâmetros do líquido de spin ajustandoo calor especí�co de baixa temperatura à uma lei de potência.

0 . 0

0 . 1

0 . 2

0 . 3

0 . 0 1 . 0 2 . 0 3 . 0 4 . 0 5 . 0 6 . 0 7 . 0 8 . 00 . 0

0 . 1

0 . 2

0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 00 . 0

0 . 5

1 . 0

1 . 5

0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 00 . 4

0 . 6

0 . 8

1 . 0

Asym

metry

1 0 . 5 K t h e o r y 6 . 4 K t h e o r y 4 . 1 8 K t h e o r y 3 . 0 7 K t h e o r y 1 . 7 5 K t h e o r y

( a )

( b )

Asym

metry

T i m e ( µs )

2 0 m K 3 0 0 m K 7 5 0 m K 1 2 0 0 m K 1 5 0 0 m K T h e o r y ( 1 9 m K )

( c )λ ( G P S ) λ ( L T F )

T ( K )

λ (µs

-1 )

( d ) β

T ( K )

β ( G P S ) β ( L T F )

Figura 3: Espectros representativos do estudo da relaxação de spin de µ+ implantados emBaTi1/2Mn1/2O3 (a)-(b) Espectros selecionados; (c) Taxa de relaxação como função da temperatura;(d) Coe�ciente β da exponencial esticada como função da temperatura.

7

d de metais de transição, com impacto especial em problemas como os dos óxidos cupratos, magnetos de

baixa dimensão e supercondutores a base de Fe [16].

Nosso trabalho aborda RIXS dos materiais Ba(Fe1−xMnx)2As2 (x = 0.0, 0.007, 0.009,0.08), que são

parte da família dos arseniatos de ferro. Estes são materiais para os quais supercondutividade, em geral,

é observada na presença de �utuações magnéticas.

Na �gura 4, painéis (a)-(b), apresentamos a motivação para nosso estudo do tema e nos demais painéis,

(c)-(e), algumas das principais características dos nossos resultados experimentais. O que está mostrado

nos painéis (a) e (b) são diagramas de fase de composição x pela temperatura T para Ba(Fe1−xMnx)2As2e Ba(Fe1−xCox)2As2 , respectivamente. É notável que a substituição de Fe por Co leva ao aparecimento

de supercondutividade enquanto que o mesmo não ocorre no caso de substituição por Mn. A existência

desta assimetria com respeito à �dopagens� por elétrons ou buracos e inesperada e merece nossa atenção.

Parece claro que a ausência de supercondutividade nas amostras com Mn é devido à introdução de

momento locais no sólido que possuem efeito de �pair breaking�. Nosso objetivo é sondar que modi�cações

nas excitações coletivas, sondadas por RIXS, são implicadas pela presença destes momento locais.

Na 4(c) mostramos as medidas de resistividade das amostras utilizadas no experimento que mostram

a transição para uma fase magnética itinerante, como é comum nestes sistemas. Na 4(d), mostramos um

espectro de XAS típico, sondando a borda L3 do Fe e 4(e) um espectro típico de RIXS, onde apontamos as

principais características de um espectro de RIXS em metais. Nosso interesse é nas chamadas excitações

magnéticas e, para tal, devemos subtrair as contribuições de �uorescência e elástica, indicadas na �gura.

Resultados após a subtração estão na Fig. 5(a)-(d). Há clara demonstração, pela primeira vez, de

anisotropia das excitações magnéticas em arseniatos de Fe. Este resultado mostra a relevância de tratar

o sistema como um sistema inomogêneo, sujeito aos efeitos de desordem magnética por parte da inclusão

de momentos locais, implicados pela presença do Mn. Estes resultados estão no trabalho [11] �RIXS

Spectroscopy of Ba(Fe1−xMnx)2As2 � submetido ao Physical Review Letters.

9 Espectroscopia de raios-X duros dos magnetos itinerantes RFe4Sb12

(R =Na, K, Ca, Sr, Ba)

O magnetismo em sólidos é, de maneira bastante geral, entendido em termos de dois limites que dizem

respeito ao grau de localização dos estados eletrônicos nestes sistemas. Dentro destes limites, os magnetos

são classi�cados como magnetos de spins itinerantes ou como magnetos de spins localizados.

As escuteruditas RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba) são magnetos itinerantes. No entanto, a evolução

das propriedades magnéticas com respeito a substituição do metal alcalino pelo alcalino terroso não pode

ser entendida de maneira plenamente satisfatória com respeito apenas às propriedades da superfície de

Fermi. Experimentos recentes mostram que momentos magnéticos podem ser associados ao sítio de Fe,

o que abre a perspectiva de explorar propriedades locais por meio de técnicas de raios X. Nosso objetivo,

portanto, é entender como que a substituição no sítio do preenchedor afeta as estruturas eletrônica e

cristalina do complexo FeSb6 e por consequência o magnetismo destes sistemas.

A �gura 6 mostra um espectro típico de XAS (região de XANES) que medimos em nossos experi-

mentos. Junto com os dados, mostramos nossa simulação do espectro adotando a teoria de espalhamento

múltiplo e o espectro do Fe. Nota-se que o espectro para NaFe4Sb12 mostra os efeitos de coordenação

pelos átomos de Sb, sendo evidência que a estrutura de coordenação atua sob a estrutura eletrônica do

Fe em NaFe4Sb12 o que implica, ainda, em relação entre esta coordenação e propriedades magnéticas

derivadas destas estruturas.

Na �gura 7(a)-(b) mostramos espectros para toda série medida. Há um pequeno, mas signi�cativo,

deslocamento do espectro que podemos atribuir à mudança de conteúdo eletrônico que é provocada pela

8

0 . 0 0 0 . 0 4 0 . 0 80

2 04 06 08 0

1 0 01 2 01 4 01 6 0

0 . 0 0 0 . 0 4 0 . 0 8 0 1 0 0 2 0 0 3 0 00 . 2

0 . 4

0 . 6

0 . 8

1 . 0

7 0 0 7 0 5 7 1 0 7 1 5 7 2 0 - 4 - 3 - 2 - 1 0 10 . 0

0 . 2

0 . 4

0 . 6

0 . 8

1 . 0

1 . 2

( a )

T S D W T S D W

( o u r s a m p l e s )

T (K)

x ( M n )

S D W

B a ( F e 1 - x M n x ) 2 A s 2

( b )B a ( F e 1 - x C o x ) 2 A s 2

S P C

S D W

x ( C o )

T S D W T S C

( c )

Norm

. resis

tivity

(ρ(T)/

ρ max

)

T ( K )

x = 0 . 0 x = 0 . 0 0 7 ( 4 ) x = 0 . 0 0 9 ( 4 ) x = 0 . 0 8 ( 1 )

( d ) F e L - e d g e

E ( e V )

(Abs.

Spec

tra)/(A

bs. m

axim

um) ( e )

∆E ( e V )

I/I 0 (m

ax dd

)

d d - e x c i t a t i o n s( F l u o r e s c e n c e )

E l a s t i c l i n e

q = 0 . 3 5 ( π, 0 ) B a F e 2 A s 2

M a g n e t i c e x c i t a t i o n

Figura 4: Motivação e aspectos gerais do experimento de RIXS. (a)-(b) Diagramas de fase, composiçãox por temperatura T , para Ba(Fe1−xTMx)2As2. (c) Resistividade como função da temperatura dasamostras exploradas no experimentos. (d) Espectro típico de XAS das amostras e (e) Espectro típico deRIXS e principais características do espectro.

- 6 0 0 - 4 0 0 - 2 0 0 0 - 6 0 0 - 4 0 0 - 2 0 0 0

0 . 3 0 . 2 0 . 1 0 . 00

4 08 0

1 2 01 6 02 0 0

0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 304 08 01 2 01 6 02 0 0

( a )

∆E ( m e V )

Inten

sity (a

.u.)

| | q | | = 0 . 1 7

| | q | | = 0 . 2 6

q / / ( π, 0 )

Inten

sity (a

.u.)

∆E ( m e V )

( d )

| | q | | = 0 . 2 2

| | q | | = 0 . 3

q / / ( π, π)B a ( F e 1 - x M n x ) 2 A s 2

x = 0 . 0 x = 0 . 0 8

∆Ema

x (me

V)

( d )

x = 0 . 0 x = 0 . 0 8

q / / ( π, 0 )

∆Ema

x (me

V)

| | q | | ( π/ a )

B a ( F e 1 - x M n x ) 2 A s 2

( c ) q / / ( π, π)

| | q | | ( π/ a )

Figura 5: Espectros de RIXS demonstrando a presença de excitações magnéticas anisotrópicas emBa(Fe0.92Mn0.08)2As2. (a)-(b) Espectros selecionados e (c)-(d) Posições dos máximos como função domomnento transferido.

9

0 . 0

0 . 5

1 . 0

1 . 5

7 1 0 0 7 1 1 0 7 1 2 0 7 1 3 0 7 1 4 0 7 1 5 0- 0 . 2

0 . 0

0 . 2

0 . 4

µ (E)

N a F e 4 S b 1 2 F e m e t a l

F E F F s i m u l a t i o n : N a F e 4 S b 1 2

dµ/dE

(E)

E n e r g y ( e V )

Figura 6: Espectro representativo para as amostras RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba) e cálculo da teoriade espalhamento múltiplos (código FEFF) para nossos experimentos (região de XANES).

mudança do elemento R. Os dados da região de EXAFS foram utilizados para re�nar os parâmetros da

estrutura do complexo de coordenação ao longo da série. Este artigo [12] foi recentemente reformulado e

será ressubmetido ao Physical Review B ainda este ano. Este trabalho é consequência da pesquisa de IC

do estudante Bassim Mounssef Jr. que contou com �nanciamento parcial do Instituto Max Planck Para

a Químico Física de Sólidos, em Dresdem, Alemanha.

10 Projetos em andamento

10.1 Estrutura cristalina e eletrônica dos magnetos itinerantes RFe4Sb12 (R =Na,

K, Ca, Sr, Ba)

Nosso trabalho com os magnetos itinerantes RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba) possui outros desdobra-

mentos. Temos feito estudos de XAS sob pressões extremas, da ordem de 30 GPa . Resultados para

KFe4Sb12 podem ser vistos nas Figs.8(a)-(b), que mostram clara evolução das estrutura eletrônica com

aumento da pressão.

Fizemos também estudos estudos de difração sob pressão. O trabalho, tanto de XAS quanto de

difração, ainda não incluiu toda a série. Em proposta recente ao LNLS, pleiteamos tempo na linha XDS

para completar estes resultados e termos um quadro completo para estudos de dependência de pressão

destes materiais.

Nos voltamos também à estrutura eletrônica do sistema de elétrons itinerantes, em um tentativa de

estudar a banda de valência e ainda as energia de ligação ao longo da série. Resultados preliminares

foram obtidos em experimentos de espectroscopia de fotoelétrons (PES) usando fontes convencionais.

Estes resultados são apresentados nas Figs. 9(a)-(c). Com base no diagrama qualitativo do painel (a),

esperamos dois ambientes químicos para o Sb, o que parece sugerido pelos resultados apresentados no

painel (c). A banda de valência, painel (b), tem pouca resolução adotando fontes convencionais.

Em proposta recente ao LNLS, pleiteamos tempo na linha SXS para dar maior solidez a estes resul-

tados por meio do emprego de luz síncrotron, que conta com �uxo e resolução bem melhores que fontes

10

7 0 8 0 7 1 0 0 7 1 2 0 7 1 4 0 7 1 6 0 7 1 8 0- 0 . 4

0 . 0

0 . 4

0 . 8

1 . 2

1 . 6

7 0 8 0 7 1 0 0 7 1 2 0 7 1 4 0 7 1 6 0 7 1 8 0

- 0 . 2

0 . 0

0 . 2

0 . 4

( a )

Anso

rption

(edg

e norm

alized

)µ(E

)

X A N E S F e K - e d g e s p e c t r a( R F e 4 S b 1 2 )

R = N a R = K R = C a R = S r R = B a

( b )

E n e r g y ( e V )

dµ(E)

/dE

7 1 1 2 . 4 7 1 1 8 . 9

Figura 7: Espectros comparativos para as amostras RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba) e derivada dosespectros (região de XANES)

11

- 0 . 4

0 . 0

0 . 4

0 . 8

1 . 2

1 . 6

7 0 8 0 7 1 0 0 7 1 2 0 7 1 4 0 7 1 6 0 7 1 8 0- 0 . 2

- 0 . 1

0 . 0

0 . 1

0 . 2

( a )

1 R P 3 G P a 1 0 G P a 2 6 G P a

Anso

rption

(edg

e norm

alized

)µ(E

)

X A N E S F e K - e d g e s p e c t r a( K F e 4 S b 1 2 )

( b )

E n e r g y ( e V )

dµ(E)

/dE

7 1 1 0 . 7

Figura 8: Espectro como função da pressão para as amostras KFe4Sb12 e sua derivada

12

Figura 9: (a) Estrutura qualitativa de orbitais moleculares para RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba). Resul-tados preliminares para espectroscopia de fotoelétrons da (b) banda de valência de amostras selecionadase (c) elétrons de caroço e energia de ligação do Sb.

Figura 10: Representações mais comuns para a estrutura das escuteruditas. Em (a), a representaçãoevidencia a estrutura da gaiola ao redor do sítio R. A cela unitária cúbica �ca evidente pela posiçãodo metal de transição (M). O estrutura M4X12 é denotada host, e é um poliânion, cuja estabilizaçãoeletrônica se dá pela interação com o cátion ocupando o sítio R, denominado guest. Em (b), mostramosapenas os elementos M4X12, com o objetivo de evidenciar a estrutura de ligações químicas do host. Éevidente a formação de anéis X4 (veja discussão ao longo do texto).

convencionais.

10.2 Espectroscopia de raios-X duros em RPt4Ge12 e La1−xGdxPt4Ge12

Escuteruditas são materiais intermetálicos cuja estrutura pode ser racionalizada em termos de dois sub-

sistemas, usualmente referido como cage e guest. Uma das questões centrais de discussão nesta área é

obter uma melhor descrição da dinâmica de vibração que decorre da interação do cátion no sítio do guest

com o poliânion formando o cage (ver Fig. 10). Em um paper anterior, fomos capazes de demonstrar a

existência de uma dinâmica vibracional de baixa energia em escuteruditas RPt4Ge12 [14].

Neste momento, preparamos para submissão um trabalho que investigou o espectro de EXAFS na

borda da Pt para vários destes sistemas. Nossos resultados apontam para uma dinâmica vibracional

não convencional, a ser reconhecida como uma dinâmica quasi harmônica. Este desenvolvimento tem

desdobramentos para as propriedades supercondutoras destes materiais.

10.3 RIXS e ARPES em Ba(Fe1−xTMx)2As2

Nossos resultados de RIXS acima descritos abriram a possibilidade de colaboração em experimentos de

RIXS e ARPES em outros arseniatos de ferro. Buscaremos experimentos de RIXS em Ba(Fe1−xCrx)2As2que, a exemplo do caso de substituição por Mn, também introduz momentos locais no sistema, e seria

um excelente controle para nossas conclusões.

Os efeitos sob a estrutura eletrônica destas impurezas magnéticas podem ser bem avaliadas por meio

13

de experimentos de espectroscopia de fotoelétrons resolvida em ângulo (ARPES). Temos propostas sub-

metidas ao LNLS para estudos dos sistemas Ba(Fe1−xMnx)2As2 e Ba(Fe1−xCox)2As2 .

11 Captação de recursos

Enviei uma proposta à FAPESP de �nanciamento à pesquisa na linha regular que, embora modesta,

permitiria a organização do grupo de pesquisa em torno de excursões à laboratórios síncrotron e análise

de dados por de cálculo de estrutura eletrônica, o que requer computadores de alto desempenho e softwa-

res adequados. Pleiteamos ainda equipamentos para cobrir a necessidade de nosso grupo em relação

ao armazenamento de amostras em ambiente adequado. O projeto não foi aprovado de imediato mas

acreditamos ter espaço para aprovação do mesmo.

Garantimos recursos, no contexto do programa bolsa de pesquisa no exterior (BPE) da FAPESP, para

�nanciar estágio de pesquisa de 2 meses como pesquisador visitante na Universidade de Zurich (1Sem de

2017). Além de nosso importante trabalho de RIXS, este estágio resultou em uma colaboração cientí�ca

de alto nível para o estudo de RIXS e ARPES em arseniatos de ferro.

Fizemos ainda a tentativa de garantir recursos por meio Seed Money Grant, um programa da fundação

Suíça de Pesquisa. Infelizmente, não atraímos estudantes interessados o que impossibilitou a submissão.

Este caso particular mostra a importância de fazermos uma divulgação mais ampla de nossa pesquisa

para atrairmos estudantes.

14

Parte III

Atividades de extensão

Na última parte deste relatório, descrevo as atividades mais relevantes no contexto da �extensão� durante

este biênio.

12 Palestras convidadas

Durante o período, atendi o convite para duas palestras convidadas. Como parte dos seminários do Grupo

de Física Estatística, DFGE (IFUSP), apresentei a palestra �Magnetismo de baixa dimensão e o líquido

de spin em BaTi1/2Mn1/2O3� . Como parte da série Café com Física, Instituto de Física de São Carlos

(USP), apresentei a palestra �O líquido de spin em BaTi1/2Mn1/2O3: novos resultados".

13 Educação cientí�ca

Em parceria com o técnico Tarsis Germano do grupo de cristalogra�a, elaboramos o projeto Xperiência,

que visa a educação de estudantes de ensino médio no campo da ciência de raios-X. No projeto, recebemos

um grupo entre 4 e 12 estudantes para uma tarde de atividades no laboratório de cristalogra�a. São

consideradas demonstrações experimentais e simulações computacionais de estruturas e difratogramas,

com as quais os estudantes interagem.

A visita tem três objetivos: introduzir o estudante à Lei de Bragg, entender a especi�cidade química

do experimento de difração e ainda mostrar ao estudante o carácter interdisciplinar da ciência de raios-X.

As primeiras etapas são cumpridas por meio dos experimentos e simulações computacionais. A última

parte é explorada por meio de uma palestra curta, de cerca de 20 minutos, sobre algum tema de destaque

e de fácil associação pelo estudante. Em geral, são propostas cerca de 2 horas de atividades.

Durante o biênio tivemos um único evento e temos outra visita marcada para o �nal de 2017. Neste

momento, estamos rediscutindo o projeto, de maneira a estarmos mais seguros e aumentar sua divulgação.

14 Participação em bancas

Participei como membro titular da banca de defesa de dissertação de mestrado do candidato Eder Alberto

Ruiz Hernandez, do programa de pós graduação em Física do IFUSP , intitulada �Efeito Kondo com

Férmions de Dirac�, orientado pelo Prof. Luis Gregório Dias. Participei ainda da banca de defesa de

dissertação de mestrado do candidato Jean de Souza Matias, do programa de pós graduação em Física do

UFABC , intitulada �Crystal Electric Field E�ect in Non-Conventional Structures�, orientado pela Profa.

Raquel Ribeiro.

Referências

[1] Fernando A. Garcia e equipe de Física 1, material suplementar. Disponível caso solicitado.

[2] Fernando A. Garcia, site do curso de Mecânica Clássica I. Disponível em:

https://sites.google.com/site/ferton/teaching-ensino/mecnica-clssica-i

[3] Stevem H. Strogatz, Nonlinear Dynamics and Chaos (with applications to Physics, Biology, Chemis-

try and Engineering).

15

[4] Stephen Thornton e Jerry Marion, Classical Dynamics of Particles and Systems; Robert Taylor,

Classical Mechanics.

[5] Nivaldo Lemos, Mecânica Analítica.

[6] Marcus A. M. de Aguiar, Tópicos de Física Clássica.

[7] Goldstein, Safko e Poole, Classical Mechanics 3ed.

[8] F. A. Garcia, U. F. Kaneko, E. Granado, J. Sichelschmidt, M. Hölzel, J. G. S. Duque, C. A. J.

Nunes, R. P. Amaral, P. Marques-Ferreira, and R. Lora-Serrano; Phys Rev B, 91, 224416, June 2015

[9] P. A. Venegas, F. A. Garcia, D. J. Garcia, G. G. Cabrera, M. A. Avila, C. Rettori - "Collapse of

the Gd3+ ESR �ne structure throughout the coherent temperature of the Gd-doped Kondo Semi-

conductor CeFe4P12", Phys. Rev. B, 94, 235143, 2016.

[10] M.R. Cantarino, R. Sarkar, R.S. de Freitas, R.P. Amaral, R. Lora-Serrano, H. Luetkens, C. Baines,

S. Brauninger, V. Grinenko, H.H. Klauss, E. C. Andrade, F. A. Garcia - �Spin Liquid Behavior in

the Disordered Double Perovskite BaTi1/2Mn1/2O3�, submitted to Phys. Rev. Letters (2017).

[11] F. A. Garcia, O. Ivashko, D. E. McNally, L. Das, M. M. Piva, P. G. Pagliuso, J. Chang, T. Schmitt,

and C. Monney - �RIXS Spectroscopy of Ba(Fe1−xMnx)2As2 �, submitted to Phys. Rev. Letters

(2017).

[12] B. Mounssef Jr., M. R. Cantarino, E. M. Bittar, A. Amon, A. Leithe-Jasper, Yu. Grin, F. A. Garcia

- �Hard X-rays Spectroscopy of the Itinerant Magnets RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba)�, submitted

to Phys. Rev. B (2017)

[13] Fernado A. Garcia. https://sites.google.com/site/ferton/teaching-ensino/eletromagnetismo-i

[14] F. A. Garcia, R. Gumeniuk, W. Schnelle, J. Sichelschmidt, A. Leithe-Jasper, Yu. Grin, and F.

Steglich Phys. Rev. B 85, 134402, April 2012.

[15] Piers Coleman, Introduction to Many Body Physics (class notes).

[16] L. J. P. Ament, M. van Veenendaal, T. P. Devereaux, J. P. Hill, J. van den Brink, Reviews of Modern

Physics 83 (2) (2011) 705767.

16

Apêndice 1 Resumo das atividades

Atividades de ensino

Disciplinas lecionadas no biênio 2014− 2015. Total de créditos: 23 créditos.

• 1Sem 2016 - Mecânica Clássica I (IFUSP - 6 créditos) // Física I (Poli - 3 Créditos) // Introdução

à Tecnologia ou à Pesquisa Cientí�ca I (IQUSP - 3 créditos)

• 2Sem 2016 - Mecânica Clássica II (IFUSP - 4 créditos) // Introdução à Tecnologia ou à Pesquisa

Cientí�ca I (IQUSP - 3 créditos)

• 1Sem 2017 - Isento de carga didática.

• 2Sem 2017 - Eletromagnetismo I (IFUSP - 4 créditos)

Orientações concluídas:

• Iniciação cientí�ca (2Sem2016 - 1Sem2017): Bassim Mounssef Junior - IQ USP - Financiamento:

sem bolsa. Projeto: �Hard X-rays Spectroscopy of the Itinerant Magnets RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca,

Sr, Ba)�

• Iniciação cientí�ca (2Sem2016): Marli dos Reis Cantarino - IF USP - Financiamento: sem bolsa.

Projeto: �Propriedades Magnéticas e Estruturais da Série Ba1−xLaxTi1/2Mn1/2O3�

Orientações em andamento:

• Mestrado (1Sem2017 - Atual): Marli dos Reis Cantarino - IF USP - Financiamento: CNPq.

Projeto: �Propriedades Eletrônicas, Magnéticas e Estruturais do Candidato à Líquido de Spin

BaTi1/2Mn1/2O3�

Atividades de pesquisa

Papers publicados no biênio 2016− 2017.

• P. A. Venegas, F. A. Garcia, D. J. Garcia, G. G. Cabrera, M. A. Avila, C. Rettori - "Collapse

of the Gd3+ ESR �ne structure throughout the coherent temperature of the Gd-doped Kondo

Semiconductor CeFe4P12", Phys. Rev. B, 94, 235143, 2016.

Papers submetidos no biênio 2016− 2017.

• M.R. Cantarino, R. Sarkar, R.S. de Freitas, R.P. Amaral, R. Lora-Serrano, H. Luetkens, C. Baines,

S. Brauninger, V. Grinenko, H.H. Klauss, E. C. Andrade, F. A. Garcia - �Spin Liquid Behavior in

the Disordered Double Perovskite BaTi1/2Mn1/2O3�, submitted to Phys. Rev. Letters (2017).

• F. A. Garcia, O. Ivashko, D. E. McNally, L. Das, M. M. Piva, P. G. Pagliuso, J. Chang, T. Schmitt,

and C. Monney - �RIXS Spectroscopy of Ba(Fe1−xMnx)2As2 �, submitted to Phys. Rev. Letters

(2017).

• B. Mounssef Jr., M. R. Cantarino, E. M. Bittar, A. Amon, A. Leithe-Jasper, Yu. Grin, F. A.

Garcia - �Hard X-rays Spectroscopy of the Itinerant Magnets RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba)�,

submitted to Phys. Rev. B (2017)

Captação de recursos

17

• Linha regular de Auxílio Pesquisa (FAPESP). Projeto: �Estrutura e magnetismo em sistemas de

spins itinerantes�. Submetido.

• Travel Grant (UZH). Projeto: �Magnetic excitations in Mn substituted Ba(Fe1−xMnx)2As2 iron

arsenides�. Finalizado (1 Sem2017).

• Programa Bolsa de Pesquisa no Exterrior - BPE (FAPESP). Projeto: �Espalhamento ressonante

inelástico de raio-X como uma sonda de excitações magnéticas em arseniatos de ferro e além�.

Finalizado (1 Sem2017).

Projetos aprovados para utilização de instalações de pesquisa (3 shifts = 1 dia):

• 2Sem2016 - Linha XAFS2 do LNLS - �X ray absorption spectroscopy of the skutterudites RFe4Sb12(R = Na, K, Ba, Sr)� - 12 shifts granted - Principal Investigator / Main Proposer

• 2Sem2016 - Linha XDS do LNLS - �X ray absorption spectroscopy of the skutterudites RFe4Sb12(R = Na, K, Ba, Sr): pressure studies� - 12 shifts granted - Principal Investigator / Main Proposer

• 2Sem2016 - Linha XRD1 do LNLS - �Resonant X Ray di�raction of BaTi1/2Mn1/2O3� - 3 shifts

granted - Principal Investigator / Main Proposer

• 1Sem2017 - Linha ADDRESS do Swiss Light Source (SLS) - �Magnetic excitations in Mn substituted

Ba(Fe1−xMnx)2As2 iron arsenides� - 15 shifts granted - Principal Investigator / Main Proposer

• 1Sem2017 - Linha πM3 (espectrômetros LTF e GPS) do Swiss Muon Source - �Search for spin liquid

ground state in the disordered double perovskite BaTi1/2Mn1/2O3� - 9 shifts granted - Principal

Investigator / Co Proposer

• 2Sem2017 - Linha XRD2 do LNLS - �Real space charge distribution and valence �uctuations of the

Kondo ion in CeFe4P12� - 12 shifts - Co Proposer

Atividades de Extensão

Palestras convidadas:

• 10/2016 - �Magnetismo de baixa dimensão e o líquido de spin em BaTi1/2Mn1/2O3", Seminário do

Grupo de Física Estatística - DFGE (IFUSP) � São Paulo/Brasil.

• 06/2017 - �O líquido de spin em BaTi1/2Mn1/2O3: novos resultados", Café com Física - Instituto

de Física de São Carlos (USP) � São Carlos/Brasil.

Projetos de educação / divulgação cientí�ca:

• 09/2016 - Atual - Projeto Xpalhamento: ciência de raios-X para estudantes de ensino médio. (Even-

tos: 03/10/2016 - St. Nicholas School)

18

Documentação: pesquisa

PHYSICAL REVIEW B 94, 235143 (2016)

Collapse of the Gd3+ ESR fine structure throughout the coherent temperature of the Gd-dopedKondo Semiconductor CeFe4P12

P. A. Venegas,1,* F. A. Garcia,2 D. J. Garcia,3 G. G. Cabrera,4 M. A. Avila,5 and C. Rettori4,5

1UNESP-Universidade Estadual Paulista, Departamento de Fısica, Faculdade de Ciencias, C.P. 473, 17033-360 Bauru, SP, Brazil2IFUSP, Univ. de Sao Paulo, 05508-090 Sao Paulo, SP, Brazil

3Centro Atomico Bariloche (CNEA) and Instituto Balseiro (U. N. Cuyo), CONICET, CP 8400 Bariloche, Rıo Negro, Argentina4Instituto de Fısica “Gleb Wataghin,” UNICAMP, 13083-859, Campinas, SP, Brazil

5CCNH, Universidade Federal do ABC (UFABC), 09210-580 Santo Andre, SP, Brazil(Received 20 June 2016; revised manuscript received 1 November 2016; published 19 December 2016)

Recent experiments on Gd3+ electron-spin resonance (ESR) in the filled skutteruditeCe1−xGdxFe4P12(x ≈ 0.001), at temperatures where the host resistivity manifests a smooth insulator-metalcrossover, provide evidence of the underlying Kondo physics associated with this system. At low temperatures(below T ≈ 160 K), Ce1−xGdxFe4P12 behaves as a Kondo insulator with a relatively large hybridization gap,and the Gd3+ ESR spectra display a fine structure with Lorentzian line shape, typical of insulating media. Inthis work, based on previous experiments performed by the same group, we argue that the electronic gap maybe attributed to the large hybridization present in the coherent regime of a Kondo lattice. Moreover, mean-fieldcalculations suggest that the electron-phonon interaction is fundamental at explaining such hybridization. Theresulting electronic structure is strongly temperature dependent, and at T ∗ ≈ 160 K the system undergoes aninsulator-to-metal transition induced by the withdrawal of 4f electrons from the Fermi volume, the systembecoming metallic and nonmagnetic. The Gd3+ ESR fine structure coalesces into a single Dysonian resonance,as in metals. Our simulations suggest that exchange narrowing via the usual Korringa mechanism is not enoughto describe the thermal behavior of the Gd3+ ESR spectra in the entire temperature region (4.2–300 K). Wepropose that the temperature activated fluctuating valence of the Ce ions is the key ingredient that fully describesthis unique temperature dependence of the Gd3+ ESR fine structure.

DOI: 10.1103/PhysRevB.94.235143

I. INTRODUCTION

Among the strongly correlated electron systems, severalrare-earth compounds, known as hybridization gap semicon-ductors or Kondo insulators/semiconductors, have recentlyattracted great interest [1–11]. Kondo insulators belong to aclass of strongly correlated materials that form a group of eithernonmagnetic semiconductors with a narrow gap or semimetalswith tiny gaps. At low T, the Kondo lattice develops coherencethroughout the system, forming a renormalized Fermi liquid,where conduction and 4f electrons contribute to the countingfor the volume of the Fermi surface. Different from heavyfermions systems, in Kondo insulators the heavy-electron bandis completely filled and the chemical potential falls in themiddle of the hybridization gap (half-filling condition [12]).This semiconducting state manifests when the pseudogapstraddles the Fermi energy, and is subjected to many-bodyrenormalizations, leading to a T-dependent reduction of itsmagnitude [1,3–11,13–17]. Among interesting compoundswith properties being related to this model are Ce-based filledskutterudite compounds [18]. They have the chemical formulaREM4X12 and crystallize in the LaFe4P12 structure, with spacegroup Im3 and local point symmetry Th for the rare-earth (RE)ions [19]. The RE cations are usually referred to as guest orfiller ions, and reside within the voids of the [M4X12] polyanionhost framework, or cage structure. Based upon simple electroncounting, one can conclude that the series of Ce-based filledskutterudites CeM4X12 for which M = Fe, Ru, Os and X = P,

*Corresponding author: venegas@fc.unesp.br

As, Sb are systems presenting a half-filled band in the presenceof a 4f electron.

The low-T transport properties of these materials are similarto conventional semiconductors, but in contrast to what isexpected from simple thermal activation, the gap seems todisappear at a temperature T ∗, which is low relative to thegap size, indicating strong collective behavior [20,21]. Con-cerning CeFe4P12, its semiconducting properties at low T wereconsidered anomalous when compared to other isostructuralmembers of this class of compounds, most of which aremetallic and magnetic [22]. The resistivity varies over sixorders of magnitude between 50 and 300 K, but the data canonly be fitted to an activated conduction process over a limitedtemperature range. This fitting yields a pseudogap of about1500 K in magnitude, roughly three times smaller than thevalue predicted by LDA calculations [23], but in agreementwith other experiments [24]. The magnetic susceptibility isnearly T independent over the range 100 K < T < 300 K,clearly indicating that the ground state is nonmagnetic.

Lattice parameter deviations indicate mixed-valence char-acter for the 4f element in all cases, which has also led tothe definition of intermediate-valence semiconductors [25].Recent studies of Ce and Sm compounds in this class ofmaterials led to a renewed interest in this old hybridization gap(pseudogap) problem [1,2] and also to exotic types of Kondoeffects [26]. Photoemission spectroscopy on single crystals ofCeFe4P12 [1,22] showed a strong mixed-valence behavior ofCe ions, with a three-peak structure for the 4f level, with thepresence of 4f 0, 4f 1, and 4f 2 configurations due to the stronghybridization with the band. They found a mean occupationnf = 0.86 for the 4f level, which is near the trivalent case

2469-9950/2016/94(23)/235143(8) 235143-1 ©2016 American Physical Society

19

Spin Liquid Behavior in the Disordered Double Perovskite BaTi1/2Mn1/2O3

M.R. Cantarino, R. Sarkar, R.S. de Freitas, R.P. Amaral, R. Lora-Serrano, H. Luetkens,

C. Baines, S. Brauninger, V. Grinenko, H.H. Klauss, E. C. Andrade, F. A. GarciaIFUSP, Univ. de São Paulo, 05508-090, São Paulo-SP, BrasilIQUSP, Univ. de São Paulo, 05508-000, São Paulo-SP, Brasil

Univ. Fed. de Uberlândia, Instituto de Física, 38400-902, Uberlândia-MG, BrasilInstitute for Solid State Physics, TU Dresden, 01069 Dresden, Germany

Laboratory for Muon Spin Spectroscopy, PSI, CH-5232 Villigen PSI, Switzerland andInstituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, C.P. 369, São Carlos, SP, 13560-970, Brasil

The low temperature (T ) heat capacity of BaTi1/2Mn1/2O3 is measured for temperatures downto T = 0.2 K and magnetic �elds up to 9 T. The data present a �eld dependent broad anomaly,peaking around T = 3 − 7 K, with no evidence for phase transition to a magnetic ordered phase.The low temperature spin dynamics of the system is then explored by µSR experiments. The zero�eld µ+ relaxation rate λ display a steep increase in the T interval 1.5 < T < 10 K, de�ning acrossover region, and levels up at a constant value of ≈ 1.2µs−1 for T < 1.5 K. The spectra show aswell no sign of static magnetism at low−T and longitudinal �eld experiments show that dynamicmagnetism persists at T = 20 mK. Thus, our data provide evidence that BaTi1/2Mn1/2O3 is asuitable candidate to host a spin liquid ground state.

Introduction: Transition metal (TM) oxides present-ing a perovskite-type structure are forever the source ofintriguing new physics, in particular in the �eld of elec-tronic correlated systems [1]. In these materials, a tran-sition metal is coordinated by oxygen atoms forming aTMO6 complex whose electronic structure may result ina net magnetic moment localized at the TM site. Themagnetic interaction between the moments takes placeby means of the exchange interaction J and is mediatedby the oxygen orbitals [2].

It is well recognized that parameters of the TMO6

complex crystal structure (inter-site distance, bond an-gles, etc), are critical in determining the size of J [3]. Forall temperatures (T ), the energy scale de�ned by J com-petes with thermal �uctuations. At low T , if the sym-metry and dimensionality of the interactions permit, onewill observe a phase transition to a long range magneticordered state [4]. In some materials, however, dimen-sionality, the symmetry of the interactions, or both, mayprevent long range order to occur [5].

Important examples of materials hosting a groundstate determined by dimensionality are the spin dimers,such as TlCuCl3 explored in the pioneering work byNikuni et al. [6]. In these materials, one �nd strong lo-cal exchange interactions between nearby spins and thespins pair up to form spin singlets. Several spin dimershave been identi�ed and analyzed [7�12].

For some materials, site occupancy disorder and/or de-fects result in a certain number of spins that do not pairup to form dimers and/or other correlated states deter-mined by short range interactions. The spins left behindare termed �orphan spins� [13], which are part of a di-luted magnetic lattice. As a result, orphan spins willinteract by means of an e�ective J much lower than theexchange for the �rst neighbors interaction. An intrigu-ing possibility is the formation of a lattice at a dilutionfraction which is close to, or below, its percolation limit[14], which hinders the appearance of a magnetic ordered

state at low−T .BaTi1/2Mn1/2O3 is a rare case of an intrinsically dis-

ordered spin dimer system for which S = 3/2 due tothe Mn4+ cations [15]. The system is an insulator withan odd number of electrons per formula unit, evidenc-ing the relevance of electronic correlations in the system.In BaTi1/2Mn1/2O3, Mn spins form dimers and trimers,leaving behind an amount of orphans estimated around1/8 of the Mn spins in the system. No phase transitioncould be identi�ed down to T = 2 K, despite the fact thatthe Curie-Weiss constant describing the interaction be-tween orphan spins (θOrp) is about θOrp ≈ −6.5 K. This�nding hints at the possibility of frustration and one mayspeculate that at low T this interaction, however small,could lead to the formation of a spin liquid (SL) state[16, 17].

The SL state is a disordered quantum magnetic groundstate whose speci�c nature is a subject of intense de-bate. Experimentally, a �rst hint for the formation of aSL state is the absence of thermodynamic signatures fora phase transition down to the lowest temperatures andthe presence of anisotropic spin interactions. Anisotropicinteractions can be accessed by magnetization (M(H)),susceptibility (χ(T )) or by electron spin resonance (ESR)measurements. The later is a particular suitable probeto spin-spin interaction [18]. It is paramount, as well,to present some evidence that a collective spin state isformed, usually in terms of magnetic excitations or spinrelaxation rate, presenting the appropriate symmetriesor relaxation regime, respectively. To this purpose, neu-trons scattering, muon spin relaxation (µSR) and nuclearmagnetic resonance are the most comprehensive tech-niques [4, 17, 19]. During the past few years, a growinglist of materials have been investigated and identi�ed asspin liquid candidates [20�27].

From a theoretical point of view, the appearance of aSL state requires the breaking of the SU2 symmetry ofthe spin space and the preservation of time reversal sym-

20

RIXS spectroscopy of Ba(Fe1−xMnx)2As2Fernando A. Garcia1, Oleh Ivashko2 , Daniel E. McNally3, Lakshmi Das2, Mario M.

Piva4, Pascoal G. Pagliuso4, Johan Chang2, Thorstein Schmitt3, and Claude Monney21 Universidade de Sao Paulo, IFUSP, Sao Paulo-SP, 05508-090 , Brazil.

2 Physik-Institut, Universitat Zurich, Winterthurerstrasse 190, CH-8057 Zurich, Switzerland3Swiss Light Source, Paul Scherrer Institut, CH-5232 Villigen PSI, Switzerland and

4Univ. Estadual de Campinas, Inst Fis Gleb Wataghin, Campinas-SP, 13083-970, Brazil.

High energy magnetic excitations in the iron arsenide Ba(Fe1−xMnx)2As2 (x = 0.0, 0.007,0.009,0.08) are investigated by means of Resonant Inelastic X rays spectroscopy (RIXS) at theFe L2,3 edges. For the �rst time in the case of the iron arsenides, the spectra is shown to be stronglydependent on the composition, presenting a clear anisotropy with increasing x. The excitations forwhich q ‖ (π, π) direction are nearly non dispersive and display the e�ects of the magnetic disorderintroduced by the Mn local moments. This e�ect is shown to be present even for small amounts ofMn impurities, demonstrating that the coupling of the short range QNeel = (π, π) �uctuations dueto the S = 5/2 Mn local spins with the Fe derived magnetic �uctuations is rather strong.

In correlated electron systems, a very diverse range ofdegrees fo freedom, including charge, spin, lattice andorbital degrees of freedom, give rise to electronic �uctua-tions that are the ingredients behind the emerging quan-tum phenomena in the condensed matter [1]. Iron basedsuperconductors [2] encompass a broad family of corre-lated materials for which orbital �uctuations are believedto play a key role in determining the material proper-ties [3]. Of special interest are the iron arsenides, whichinclude a large number of systems loosely grouped intosolids presenting the 122, 111 and 1111 stoichiometries[4, 5].

Superconducitvity is achieved by means of chemicalsubstitution, which suppress the magnetic ordered phasethat is found in a given parent compound. An exam-ple of a well explored parent compound is the 122 sys-tem BaFe2As2, which undergoes a itinerant spin densitywave (SDW) phase transition at about TN = 134 K [6].For BaFe2As2 (BFA), the magnetic ordered phase can besuppressed by chemical substitution on either the Ba, Feor As sites [4], and superconductivity (SPC) is observedwith critical temperature (TSC) as high as ≈ 20 − 30 Kin the cases of transition metal substitution at the Fe site[4, 5].

Further investigation of the composition versus tem-perature (x vs T ) phase diagram of the transition metal(TM) substituted Ba(Fe1−xTMx)2As2 systems could re-veal an unexpected asymmetry. When Fe is substitutedby Co, Ni, and some others transition metals [7�9] atthe �electron-doped" side, the SDW phase of the par-ent compound is suppressed and a superconducting domeemerges in the x vs. T phase diagram. Superconductiv-ity is not observed, however, for Cr and Mn substitutedsamples, which are on the �hole doped" side [10].

As previously determined, the unique aspect relatedto Mn and Cr substitution is that it leads to the pres-ence of local moments in the (Fe1−xTMx)2As2 layers[11, 12]. The presence of local moments per se, however,is not paramount since superconductivity is observed forEu(Fe1−xCox)2As2 [13, 14], thus in the presence of a

dense lattice of Eu S = 7/2 local moments. There-fore, it is speci�cally the presence of local moments inthe (Fe1−xMnx)2As2 layers that are detrimental to su-perconductivity in the iron arsenides.

The case of Mn substitution is of special interest dueto the complex evolution of its magnetic properties as afunction of x. In the substitution rage 0.102 ≤ x ≤ 0.118,the SDW phase develops without breaking the tetragonallattice symmetry, a feature which is unique to the case ofMn substitution [15]. There exist a critical compositionxc ≈ 0.12 above which the TSDW is enhanced for highersubstitution levels [10, 16, 17], and for x > the itinerantSDW phase is replaced by a Neel type antiferromagneticphase with TN as high as 625 K for BaMn2As2 [18, 19].This evolved behavior suggests that the Mn impuritiesintroduce QNeel = (π, π) short range spin �uctuationsthat interact in a non trivial fashion with the Fe derivedspin �uctuations at the (Fe1−xMnx)2As2 layers. Further-more, there is mounting evidence that these spins actas unconventional pair breakers [11, 20]. Moreover, X-rays Absorption (XAS) and Photoemission Spectroscopy(PES) indicate that the Mn ions do not act as chargedopants [21], further suggesting that the local momentssitting in the Mn sites at the (Fe1−xMnx)2As2 layers doplay a relevant role in determining the system properties.

The present work discuss high energy magnetic ex-citations of Ba(Fe1−xMnx)2As2 (x = 0.0, 0.007, 0.009,0.08 ) as probed by means of Resonant Inelastic X RaysSpectroscopy (RIXS). RIXS is an unique probe to mag-netic excitations derived from spin and orbital degrees offreedom, capturing the high energy sector of the Fe de-rived magnetic excitations. Our experiments were per-formed at the ADDRESS beam line of the Swiss LightSource. The incident photon energy was set close to theFe absorption edge ≈ 708 eV. The temperature was keptconstant throughout the experiment at T = 15 K anda base pressure of 10−9 mBarr or better was adopted.Ba(Fe1−xMnx)2As2 (x = 0.0, 0.007, 0.009, 0.08) singlecrystals were synthesized by In-�ux as described in Ref.[22].

21

Hard X-rays spectroscopy of the itinerant magnets RFe4Sb12

(R =Na, K, Ca, Sr, Ba)

Bassim Mounssef Jr., Marli R. Cantarino, Eduardo M. Bittar,

Alfred Amon, Andreas Leithe-Jasper, Yu. Grin, Fernando A. Garcia

Abstract

We report on Fe K-edge XAS of the itinerant magnets RFe4Sb12 (R =Na, K, Ca, Sr, Ba)

I. INTRODUCTION

Magnetism is a wide research field, rang-

ing from applied material sciences to the fun-

damentals of electronic interactions in solids.

In any context, magnetic properties are de-

scribed in terms of two disctinct limits which

concern the degree of localization, or itiner-

ancy, of the electronic states in the system.

In a broad sense, electronic states are consid-

ered to be either localized or itinerant, from

which local or itnerant magnetism, respec-

tively, will emerge. In general, the former

limit describes well the magnetism in insula-

tors, whereas the later provides a framework

for describing magnetism in metals [1, 2].

Althought this formal description offers an

important rationalization of the problem, it is

striking that there are only few magnets that

can be termed true itinerant magnets, mean-

ing, magnets for which the magnetic proper-

ties bears no relation whatsoever to atomic

electronic properties. To our knowledge, ex-

amples include ZnZr2 [3], ScIn3 [4] and the

recently discovered AuTi [5]. In all these

solids, the atomic orbitals of the constituent

elements are completely compensated and no

local moments can be infered from their lo-

cal/atomic configuration.

Most metallic magnets, however, do dis-

play local moment characteristics and one ex-

pects that their magnetic properties will be

connected to parameters, such as the elec-

tronic and coordination structures of magnet-

ically active atoms in the solid. The relevance

of the problem is not limited to the study of

magnetism, being, in fact, a subject of larger

interest. A broader context is provided, for

instance, by the discovery of the iron based

superconductors [6], for which both theoret-

ical and experimental studies provide evi-

dence that the specific Fe orbital configura-

tion, valence and coordination structure are

important parameters to understand the on-

set of a superconducting ground state in these

systems [7–11].

For local moment magnets, the central

role played by the electronic and structural

1

22

Proposal 20160180

TitleX ray absorption spectroscopy of the skutterudites RFe4Sb12 (R= Na, K, Ba, Sr)

AbstractWe propose a X-ray absorption spectroscopy study of the skutterudites RFe4Sb12 (R = Na,K, Ba, Sr). These skutterudites are characterized as itinerant magnets. We intend to probethe Fe absorption K-edge to characterize its electronic (by XANES) and local crystal (byEXAFS) structures . Our main objective is to connect local electronic and structural propertieswith magnetic properties, a subject of intense debate in the context of itinerant magnets.

ProposerSpokesperson Professor FERNANDO ASSIS GARCIAInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de FísicaEmail fgarcia@if.usp.brLattes URL http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=

K4169741J4

Principal investigatorName Professor FERNANDO ASSIS GARCIAInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de Física

Co-ProposerName Dr EDUARDO MATZENBACHER BITTARInstitute Centro Brasileiro de Pesquisas FísicasDepartment Centro Brasileiro de Pesquisas FísicasName BASSIM MOUNSSEFInstitute Universidade de São PauloDepartment Departamento de QuímicaName Ms. MARLI DOS REIS CANTARINOInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de FísicaName Mr. TARSIS MENDES GERMNAOInstitute Universidade de São PauloDepartment Departamento de Materiais e Mecania

Experiment CategoryProposal Type StandardResearch Area Condensed matter - Electronic and Magnetic Structure

Experiment RequirementsNumber of ShiftsRequired

15

Schedule Preferences 22.08 to 26.08; 24.10 to 28.10; 21.11 to 25.11;Beamline/Station XAFS2

- 1 -

23

Proposal 20160245

TitleResonant X Ray scattering of the spin liquid candidate BaTi0.5Mn0.5O3

AbstractThe oxide BaTi0.5Mn0.5O3 is a disordered double perovskite with three distinct transitionmetal sites. Due to similarity between the coherent scattering lenghts of Mn and Ti, thesituation concerning the site occupancies cannot be distinguished. We propose Resonant x-ray scattering as a way to shed light on this problem, which is key for a better understandingof the oxide magnetic properties.

ProposerSpokesperson Professor FERNANDO ASSIS GARCIAInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de FísicaEmail fgarcia@if.usp.brLattes URL http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=

K4169741J4

Principal investigatorName Professor FERNANDO ASSIS GARCIAInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de Física

Co-ProposerName Dr RAIMUNDO LORA SERRANOInstitute Universidade Federal de UberlândiaDepartment Instituto de FísicaName ROBERT PRUDÊNCIO AMARALInstitute Universidade Federal de UberlândiaDepartment Instituto de FísicaName Ms. MARLI DOS REIS CANTARINOInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de FísicaName BASSIM MOUNSSEFInstitute Universidade de São PauloDepartment Departamento de QuímicaName JEANN CÉSAR RODRIGUES ARAÚJOInstitute Universidade Federal de UberlândiaDepartment Instituto de Física

Experiment CategoryProposal Type StandardResearch Area Condensed matter - Electronic and Magnetic Structure

Experiment RequirementsNumber of ShiftsRequired

3

Beamline/Station XRD1

- 1 -

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Proposal 20160181

TitleX ray absorption spectroscopy of the skutterudites RFe4Sb12 (R = Na, K): pressure studies

AbstractPressure is one the main parameters employed to tune condensed matter systems into acritical region. We propose a pressure dependent X-ray absorption spectroscopy study of theitinerant ferromagnets RFe4Sb12 (R = Na, K). We intend to probe the Fe absorption K-edgeto characterize its electronic (by XANES) and local crystal (by EXAFS) structures. Our mainobjective is to connect local electronic and structural properties with magnetic properties, asubject of intense debate in the context of itinerant magnets.

ProposerSpokesperson Professor FERNANDO ASSIS GARCIAInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de FísicaEmail fgarcia@if.usp.brLattes URL http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=

K4169741J4

Principal investigatorName Professor FERNANDO ASSIS GARCIAInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de Física

Co-ProposerName Dr EDUARDO MATZENBACHER BITTARInstitute Centro Brasileiro de Pesquisas FísicasDepartment Centro Brasileiro de Pesquisas FísicasName BASSIM MOUNSSEFInstitute Universidade de São PauloDepartment Departamento de QuímicaName Ms. MARLI DOS REIS CANTARINOInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de FísicaName Mr. TARSIS MENDES GERMNAOInstitute Universidade de São PauloDepartment Departamento de Materiais e Mecania

Experiment CategoryProposal Type StandardResearch Area Condensed matter - Electronic and Magnetic Structure

Experiment RequirementsNumber of ShiftsRequired

12

Schedule Preferences 06.09 to 09.09; 04.10 to 07.10; 06.12 to 09.12Beamline/Station XDS

- 1 -

25

Proposal 20170401

TitleReal space charge distribution and valence fluctuations of the Kondo ion in CeFe4P12

AbstractIn summary, it is the screening of local magnetic moments by the itinerant electrons in thesystem. Kondo insulators develop a gap at the Fermi level, whereas at high temperatures thisgap is closed. As a consequence, Kondo insulators display an electronic structure which isstrongly T-dependent. In this proposal, real space charge fluctuation in Kondo lattices ofCeFe4P12 single crystals will be investigate by X-ray phase measurements.

ProposerSpokesperson Dr CLAUDIO MARCIO ROCHA REMEDIOSInstitute Universidade Federal do ParáDepartment Instituto de Ciencias Exatas e NaturaisEmail rocha@fisica.ufc.brLattes URL http://lattes.cnpq.br/7146076994037490

Principal investigatorName Dr CLAUDIO MARCIO ROCHA REMEDIOSInstitute Universidade Federal do ParáDepartment Instituto de Ciencias Exatas e Naturais

Co-ProposerName Professor FERNANDO ASSIS GARCIAInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de FísicaName SERGIO L MORELHAOInstitute Universidade de São PauloDepartment Instituto de Física

Experiment CategoryProposal Type StandardResearch Area Condensed matter - Electronic and Magnetic Structure

Experiment RequirementsNumber of ShiftsRequired

12

Beamline/Station XRD2

Proposal feasibility (comment from beamline manager)Is proposal feasible Yes

Final Proposal statusStatus Accepted

- 1 -

26

27/10/2017 DUO: Shifts scheduled

https://correio2.if.usp.br/imp/view.php?view_token=d1cRm3UF9BwZWmSEPs9mWQ8&actionID=print_attach&buid=12&id=2&mailbox=VW5pWn… 1/2

Data: 13-12-2016 [06:54:04 -02]De: PSI User Office <useroffice@psi.ch>Para: fgarcia@if.usp.brAssunto: DUO: Shifts scheduled

Dear Prof. Dr. Fernando Assis Garcia

Please find below some important information regarding your beamtime for proposal20161371 at SLS:

Proposal 20161371Title: Magnetic excitations in Mn substituted BaFe2-xMnxAs2 iron arsenides Type: Normal Total number of shifts assigned to the proposal: 17 Beamline: ADRESS-RIXS E-account: e16541

Actual ScheduleThe actual scheduling of your proposal is as follows:

Start End Shifts RemarksWed. 25 Jan 2017 15:00 Tue. 31 Jan 2017 07:00 17 AddedTotal 17 of 17

E-account (experiment account)A new e-account has been opened which will enable you to login to the SLS experimentalworkstations: Username: e16541 Password: garcia

Important organizational itemsWe would like to bring to your attention the following important organizational items:

This email is being sent only to the first author of the proposal. Please remember tonotify your colleagues!Support by travel and subsistence funds may be available within the EC/FP7 accessprogramme. The details and rules for the support are listed here:https://www.psi.ch/useroffice/eu-support-programmes.You can find out the name of your Local Contact approximately two weeks before yourexperiment on the SLS website: Experiment schedule or by contacting the repectivebeamlinemanager (reply to this e-mail).In case that you are obliged to cancel the experiment please notify the Local Contactand the PSI user office (useroffice@psi.ch) as soon as possible.Any special conditions required for your experiment or the request to use the SLSchemistry laboratory (WSLA/028) must be communicated to the beamline scientist wellin advance.

Badge & Dosimeter, Working Permits and Guesthouse

27

Fernando Assis Garcia

Currículo Lattes:

http://lattes.cnpq.br/8958475141592976

Endereço Profissional Universidade de São Paulo, Instituto de Física, Departamento de Física Aplicada. Rua do Matão

Butantã 05508090 - São Paulo, SP - Brasil

Telefone: (011) 30917110 URL da Homepage: https://sites.google.com/site/ferton/

2007 - 2010 Doutorado em Doutorado em Física. Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, Brasil.

Título: Estudos dos efeitos de campo cristalino e rattling modes em skutterudites, Ano deobtenção: 2010.

Orientador: Carlos Rettori.

Bolsista do(a): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, FAPESP, Brasil. Palavras-chave: Materiais Magnéticos; Campo Cristalino; Terras Raras; EPR; Teoria de

Grupos. Grande área: Ciências Exatas e da Terra

2005 - 2007 Mestrado em Física (Conceito CAPES 7). Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, Brasil.

Título: Simetria do Parâmetro de Ordem em Supercondutores Ferromagnéticos.,Ano deObtenção: 2007.

Orientador: Guillermo Cabrera.

Bolsista do(a): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq,Brasil.

2001 - 2004 Graduação em Fisica. Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, Brasil.

Bolsista do(a): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, FAPESP, Brasil.

2012 - 2014 Pós-Doutorado. Dep. Fis. Aplicada, IFGW, Unicamp, DFA-IFGW, Brasil.

Bolsista do(a): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, FAPESP, Brasil. Grande área: Ciências Exatas e da Terra

2011 - 2012 Pós-Doutorado. Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids, MPI - CPFS, Alemanha.

Bolsista do(a): Max Planck Society, MPS, Alemanha. Grande área: Ciências Exatas e da Terra

Nome Fernando Assis GarciaNome em citações bibliográficas GARCIA, F. A.;Garcia, F. A.;Garcia, F.A.;Garcia, F A;Garcia, F.;Garcia, Fernando A.

Fernando Assis GarciaEndereço para acessar este CV: http://lattes.cnpq.br/8958475141592976Última atualização do currículo em 12/04/2017

Completei minha graduação (2001-2004), mestrado (2005-2007) e doutorado (2007-2010) no Instituto deFísica Gleb Wataghin, da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Estive contratado (2011-2012) comopesquisador pós-doc no Instituto Max Planck para física e quimica de solidos (Dresden, Alemanha), ondedesenvolvi um projeto de pesquisa abordando a dinâmica de spin em sistemas com correlação eletrônica. Noperíodo de meados de 2012 até Abril de 2014, estive no departamento de Física Aplicada na UNICAMP,investigando propriedades magnéticas e eletrônicas de junções de tunelamento. Atualmente, sou professor MS-3do departamento de Física Aplicada do Instituto de Física da Universidade de São Paulo. (Texto informado pelo

autor)

Identificação

Endereço

Formação acadêmica/titulação

Pós-doutorado

Vínculo institucional2014 - Atual Vínculo: Servidor Público, Enquadramento Funcional: Professor Doutor, Regime: Dedicação

exclusiva.Atividades03/2015 - Atual Ensino, Física, Nível: Graduação

Disciplinas ministradas Mecânica Clássica I e II 08/2014 - Atual Ensino, Química, Nível: Graduação

Disciplinas ministradas Fisica IV

04/2014 - Atual Pesquisa e desenvolvimento , Instituto de Física, Departamento de Física Aplicada.Linhas de pesquisa

Espectroscopias de raios-X de materiais quânticos

Vínculo institucional2012 - 2014 Vínculo: Bolsista, Enquadramento Funcional: Pesquisador Pós-Doc, Carga horária: 40Atividades04/2012 - Atual Pesquisa e desenvolvimento , Dep. Fis. Aplicada, IFGW/Unicamp, .

Linhas de pesquisa Estudo de junções de tunelamento magnético a base de ligas de Heusler: XMCD e XPS

Vínculo institucional2013 - 2013 Vínculo: Pesquisador visitante, Enquadramento Funcional: Pesquisador Pos-doc, Carga

horária: 40, Regime: Dedicação exclusiva.Outras informações Pesquisador visitante no contexto do projeto "intermetallic compounds for energy and

device applications".

Vínculo institucional2011 - 2012 Vínculo: Bolsista, Enquadramento Funcional: Pesquisador pos-doc, Carga horária: 40,

Regime: Dedicação exclusiva.Atividades01/2011 - 03/2012 Pesquisa e desenvolvimento , Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids, .

Linhas de pesquisa Spin dynamics in systems with electronic correlations

Vínculo institucional2007 - 2010 Vínculo: Estudante de Doutorado, Enquadramento Funcional: Estudante de Doutorado,

Regime: Dedicação exclusiva.Atividades03/2007 - 12/2010 Pesquisa e desenvolvimento , Instituto de Física Gleb Wataghin, .

Linhas de pesquisa Efeitos de campos cristalino e rattling modes em skutterudites

08/2007 - 12/2007 Estágios , Instituto de Física Gleb Wataghin, .Estágio realizado

PED - Programa de Estágio Docente - Atividade de docência ligada a Disciplina Física II(F228).

08/2005 - 12/2005 Estágios , Instituto de Física Gleb Wataghin, Departamento de Física do Estado Sólido eCiência dos Materiais.Estágio realizado

PED - Programa de Estágio Docente - FI004 - Física Estatística I - Apoio Didático.08/2003 - 10/2003 Estágios , Instituto de Física Gleb Wataghin, .

Estágio realizado PAD-Programa de Apoio Didático: F328-Física Geral III.

08/2002 - 12/2002 Estágios , Instituto de Matemática Estatística e Ciência da Computação, .Estágio realizado

PAD-Programa de Apoio Didático: MA251: Cálculo II.03/2002 - 07/2002 Estágios , Instituto de Física Gleb Wataghin, .

Estágio realizado PAD-Programa de Apoio Didático: F129-Física Experimental I.

Atuação Profissional

Universidade de São Paulo, USP, Brasil.

Dep. Fis. Aplicada, IFGW/Unicamp, IFGW/UNICAMP, Brasil.

Max Planck Institute for the Chemical Physics of Solids, MPI - CPFS, Alemanha.

Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids, MPI - CPFS, Alemanha.

Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, Brasil.

1. Efeitos de campos cristalino e rattling modes em skutterudites2. Spin dynamics in systems with electronic correlations3. Estudo de junções de tunelamento magnético a base de ligas de Heusler: XMCD e XPS4. Espectroscopias de raios-X de materiais quânticos

Objetivo: As espectroscopias de raios-X englobam um grande apanhado de técnicasexperimentais baseadas nos efeitos da interação de raios-X com a matéria. Temos comoobjetivo: (1) contribuir para o entendimento do papel dos diversos graus de liberdade emsólidos na emergência de fenômenos típicos da matéria condensada, notadamente omagnetismo e a supercondutividade; (2) aplicação e desenvolvimento de ferramentasteóricas para análise de resultados experimentais de espectroscopias de raios-X..

Grande área: Ciências Exatas e da Terra Grande Área: Ciências Exatas e da Terra / Área: Física / Subárea: Física da Matéria

Condensada / Especialidade: Supercondutividade. Grande Área: Ciências Exatas e da Terra / Área: Física / Subárea: Física da Matéria

Condensada / Especialidade: Prop. Óticas e Espectrosc. da Mat. Condens; Outras Inter. daMat. com Rad. e Part..

Palavras-chave: XAS (XANES, EXAFS, XMCD); PES, RIXS; Magnetos itinerantes; Magnetosfrustrados, Exchange.

2016 - Atual ESTRUTURA E MAGNETISMO EM SISTEMAS DE SPINS ITINERANTES E LOCALIZADOS Descrição: O papel das estruturas eletrônica e cristalina de complexos do tipo MXn , onde

M é um metal de transição, X um ligante (usualmente O ou um pnicogênio como P, As ouSb) e n o número de coordenação, é bem compreendido para sistemas de spinslocalizados, dentre os quais óxidos de metais de transição que abrigam complexos MO6,de coordenação octaédrica, são exemplos proeminentes. Para sistemas de spinsitinerantes, no entanto, o papel destes parâmetros é pouco entendido e há crescenteevidência experimental que aponta para sua relevância. O presente projeto dedica-se aoestudo da relação das estruturas eletrônica e cristalina de complexos do tipo MX6 e MX4 eo magnetismo em sistemas de spins itinerantes e localizados. Nossa estratégia inclui ainvestigação rigorosa de características dos estados eletrônicos do metal e dos ligantes eainda da estrutura cristalina da coordenação. As ferramentas para nossos estudos sãotécnicas baseadas em raios-X, como espectroscopia de absorção de raios-X (XAS),espectroscopia de fotoelétrons (PES) e espalhamento inelástico ressonante de raios-X(RIXS)..

Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado acadêmico: (1) .

Integrantes: Fernando Assis Garcia - Coordenador.

2016 - Atual Xperiência Descrição: Visitas guiadas e pequenas atividades experimentais no IFUSP visando a

divulgação da ciência dos raios-X e suas aplicações. Atividades voltadas para pequenosgrupos de estudantes de ensino médio..

Situação: Em andamento; Natureza: Extensão.

Integrantes: Fernando Assis Garcia - Coordenador.

2016 - Atual Periódico: Applied Physics Letters

1. Grande área: Ciências Exatas e da Terra / Área: Física. 2. Grande área: Ciências Exatas e da Terra / Área: Física / Subárea: Física da Matéria

Condensada/Especialidade: Supercondutividade. 3. Grande área: Ciências Exatas e da Terra / Área: Física / Subárea: Física da Matéria

Condensada/Especialidade: Materiais Magnéticos e Propriedades Magnéticas.

Linhas de pesquisa

Projetos de pesquisa

Projetos de extensão

Revisor de periódico

Áreas de atuação

Idiomas

Inglês Compreende Bem, Fala Bem, Lê Bem, Escreve Bem.Francês Compreende Bem, Fala Bem, Lê Bem, Escreve Razoavelmente.

2005 Aluno Laureado - Curso de Mec Quantica, Univ Fed Pernambuco.

1. VENEGAS, P. A. ; Garcia, F. A. ; Garcia, D. J. ; CABRERA, G. G. ; Avila, M. A. ; Rettori, C. . Collapse of the G d 3 +ESR fine structure throughout the coherent temperature of the Gd-doped Kondo Semiconductor <. PHYSICAL REVIEW B, v. 94, p. 235143-1, 2016.

2. Garcia, F. A.; KANEKO, U. F. ; GRANADO, E. ; Sichelschmidt, J. ; HÖLZEL, M. ; Duque, J. G. S. ; NUNES, C. A. J. ;AMARAL, R. P. ; MARQUES-FERREIRA, P. ; LORA-SERRANO, R. . Magnetic dimers and trimers in the disordered spin system.Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics , v. 91, p. 224416, 2015.

Citações: 23. FÖRSTER, T. ; Garcia, F. A. ; GRUNER, T. ; KAUL, E. E. ; SCHMIDT, B. ; GEIBEL, C. ; Sichelschmidt, J. . Spin

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Citações: 34. de Pietre, Mendelssolm K. ; Bonk, Fabio A. ; Rettori, Carlos ; Garcia, Fernando A. ; Pastore, Heloise O. .

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dynamics of S-state ions in the filled skutterudites La_{1-x}R_{x}Pt_{4}Ge_{12} (R=Gd, Eu). Physical Review. B,Condensed Matter and Materials Physics , v. 85, p. 134402, 2012.

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spin dynamics in the filled skutterudites EuM_{4}Sb_{12} (M=Fe, Ru, Os). Physical Review. B, Condensed Matter andMaterials Physics , v. 84, p. 014420, 2011.

Citações: 38. Garcia, F.; Venegas, P. ; Pagliuso, P. ; Rettori, C. ; Fisk, Z. ; Schlottmann, P. ; Oseroff, S. . Thermally activated

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Citações: 29. de Pietre, Mendelssolm K. ; Bonk, Fabio A. ; Rettori, Carlos ; Garcia, Fernando A. ; Pastore, Heloise O. . [V,Al]-ITQ-

6: Novel porous material and the effect of delamination conditions on V sites and their distribution. Microporous andMesoporous Materials (Print) , v. 145, p. 108-117, 2011.

Citações: 5 | 510. GARCIA, F. A.; Garcia, D. J. ; Avila, M. A. ; Vargas, J. M. ; Pagliuso, P. G. ; Rettori, C. ; Passeggi, M. C. G. ;

Oseroff, S. B. ; Schlottmann, P. ; Alascio, B. ; Fisk, Z. . Coexisting on-center and off-center Yb^{3+} sites in Ce_{1?x}Yb_{x}Fe_{4}P_{12} skutterudites. Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics , v. 80, p. 052401,2009.

Citações: 411. Garcia, D. J. ; Garcia, F. A. ; Duque, J. G. S. ; Pagliuso, P. G. ; Rettori, C. ; Schlottmann, P. ; Torikachvili, M. S. ;

Oseroff, S. B. . Direct determination of the crystal field parameters of Dy, Er, and Yb impurities in the skutteruditecompound CeFe_{4}P_{12} by electron spin resonance. Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics , v.78, p. 174428, 2008.

Citações: 4 | 4

Prêmios e títulos

Produções

Produção bibliográfica

Artigos completos publicados em periódicos Ordenar por

Ordem Cronológica

1. FÖRSTER, T. ; Garcia, F. A. ; PONOMARYOV, A. N. ; NATH, R. ; KAUL, E. E. ; SCHMIDT, B. ; ZVYAGIN, S. A. ;GEIBEL, C. ; Sichelschmidt, J. . Field Dependence of XY-Behavior in Frustrated S = 1/2 Square Lattices. In: Proceedings ofthe International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013), 2014, Tokyo. Proceedings of theInternational Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013).

2. Garcia, F A; Bittar, E M ; Adriano, C ; Garitezi, T M ; Rettori, C ; Pagliuso, P G . La doping effects in the couplingbetween localized and itinerant electronic states in EuFe 2 As 2 probed by Eu 2+ ESR. In: International Conference onStrongly Correlated Electron Systems (SCES 2010), 2011. Jounal of Physics: Conference Series - SCES2010.

3. Garcia, F A; Garcia, D J ; Avila, M A ; Vargas, J M ; Pagliuso, P G ; Rettori, C ; Passeggi, M ; Oseroff, S B ;Schlottmann, P ; Fisk, Z . Experimental evidence for off-center rattling of Yb in the skutterudite compounds of Ce Yb Fe P.In: International Conference on Magnetism - ICM2009, 2010. Journal of Physics: Conference Series. v. 200.

4. Garcia, F. A.; Duque, J. G. S. ; Pagliuso, P. G. ; Rettori, C. ; Fisk, Z. ; Oseroff, S. B. . Gd 3+ rattling triggered by aweak M-I transition at 140-160 K in the Ce1− x Gd x Fe 4 P 12 ( x ≈ 0.001) skutterudite compounds: An ESR study. In:Quantum criticality and novel phases - QCNP2009, 2010. Physica status solidi (b) Special Issue: QCNP 2009. v. 247. p. 647-649.

5. Garcia, F. A.; CABRERA, G. G. . The pairing symmetry in the ferromagnetic superconductor UGe. In: Quantumcriticality and novel phases - QCNP2009, 2010. physica status solidi (b) Special Issue: QCNP 2009. v. 247. p. 589-591.

6. Garcia, F.A.; Garcia, D.J. ; Duque, J.G.S. ; Pagliuso, P.G. ; Rettori, C. ; Schlottmann, P. ; Torikachvili, M.S. ; Oseroff,S.B. . ESR determination of the crystal field parameters of Nd, Dy, Er, and Yb doped skutterudite CeFe4P12. In:International Conference on Strongly Correlated Electron Systems - SCES2008, 2009. Physica B.

7. Vargas, J.M. ; Garcia, F.A. ; Rettori, C. ; Garcia, D.J. ; Sales, B. ; Schlottmann, P. ; Oseroff, S.B. . The g-value ofEr3+Er3+ doped unfilled skutterudite CoSb3CoSb3 (ThTh) reveals the existence of an additional sixth order term in thecrystal field Hamiltonian. In: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems - SCES2008, 2009. PhysicaB.

1. Garcia, F. A.. Magnetismo de baixa dimensão e o líquido de spin em BaTi0.5Mn0.5O3. 2016. (Apresentação deTrabalho/Seminário).

2. Garcia, F. A.. Magnetic dimers and trimers in the disordered S = 3/2 spin system BaTi1/2Mn1/2O3. 2015. (Apresentação deTrabalho/Congresso).

3. Garcia, F. A.. More is different... more is the same!. 2015. (Apresentação de Trabalho/Seminário).4. Garcia, F A. Investigation of the vibrational dynamics of the guest ions in the RxPt4Ge12 and La1-xGdxPt4Ge12

skutterudites. 2014. (Apresentação de Trabalho/Congresso).5. Garcia, F. A.. Spin relaxation and magnetic fluctuations in EuFe2-xCoxAs2. 2012. (Apresentação de Trabalho/Seminário).6. Garcia, F.A.. Skutterudites, rattling modes and electronic spin relaxation. 2012. (Apresentação de Trabalho/Seminário).7. Garcia, F.A.. Spin dynamics in sytems with electronic correlations. 2012. (Apresentação de Trabalho/Seminário).8. Garcia, F.A.. Field dependence of the Eu2+ spin relaxation in EuFe2-xCoxAs2 (Oral). 2012. (Apresentação de

Trabalho/Congresso).9. Garcia, F.A.. Evidência para uma transição de Kosterlitz-Thouless numa rede quadrada de S = 1/2. 2012. (Apresentação de

Trabalho/Seminário).10. Garcia, F. A.; Bittar, E M ; Adriano, C. ; Garitezi, T M ; Rettori, C. ; Pagliuso, P. G. . La doping effects in the coupling

between localized and itinerant electronic states in EuFe(2)As(2) probed by Eu(2+) ESR. 2010. (Apresentação deTrabalho/Congresso).

11. Garcia, F. A.; Adriano, C. ; Cabrera, G.G. ; Pagliuso, P. G. ; Rettori, C. . Correlated rattling modes in filled skutterudites.2010. (Apresentação de Trabalho/Congresso).

12. Garcia, F. A.; Cabrera, G.G. . The pairing symmetry in the ferromagnetic superconductor UGe(2). 2009. (Apresentação deTrabalho/Congresso).

13. GARCIA, F. A.; Garcia, D. J. ; Avila, M. A. ; Vargas, J. M. ; Pagliuso, P.G. ; Rettori, C. ; Passeggi, M. ; Oseroff, S.B. ;Schlottmann, P. ; Fisk, Z. . Experimental evidence for off-center rattling of Yb(3+) in the skutterudite compounds of Ce(1-x)Yb(x)Fe(4)P(12). 2009. (Apresentação de Trabalho/Congresso).

14. GARCIA, F. A.; Duque, J. G. S. ; Pagliuso, P. G. ; Rettori, C. ; Fisk, Z. ; Oseroff, S. B. . Gd3+ rattling triggered by a "weak"M-I transition at 140-160 K in the Ce1-xGdxFe4P12 (x ~ 0.001) skutterudite compounds: an ESR study. 2009.(Apresentação de Trabalho/Congresso).

15. GARCIA, F. A.; Garcia, D. J. ; Duque, J.G.S. ; Pagliuso, P. G. ; Rettori, C. ; Shclottmann, P. ; Torikachvili, M.S. ; Oseroff, S.B. . ESR determination of the crystal field parameters of Nd, Dy, Er, and Yb doped skutterudite CeFe(4)P(12). 2008.(Apresentação de Trabalho/Congresso).

1. GARCIA, F. A.. Simetrias em Física e Aplicações em Moléculas e Cristais. 2004.

Trabalhos completos publicados em anais de congressos

Apresentações de Trabalho

Produção técnica

Trabalhos técnicos

Bancas

Participação em bancas de trabalhos de conclusão

1. Garcia, F.A.. Participação em banca de Eder Alberto Ruiz Hernadez. Efeito Kondo com férmions de Dirac. 2016. Dissertação(Mestrado em Doutorado e mestrado em Física) - Universidade de São Paulo.

1. Garcia, F. A.. Participação em banca de Imara Lima Fernandes. Transporte Quântico em Nano-estrutura magnéticas. 2015.Tese (Doutorado em Doutorado em Física) - Universidade Estadual de Campinas.

1. Garcia, F. A.. Participação em banca de Alexsandro Kirch. Modelagem e Caracterização de Dispositivos de Nanofluidica porSimulações Computacionais em Multiescala. 2017. Exame de qualificação (Doutorando em doutorado em física IFUSP) -Universidade de São Paulo.

1. HERCULES Latin AMerican edition.Correlated and dispersive rattling modes in skutterudite compounds. 2010. (Outra).2. International Conference on Strongly Correlated Electron Systems - SCES 2010. La doping effects in the coupling between

localized and itinerant electronic states in EuFe2As2 probed by Eu2+ ESR.. 2010. (Congresso).3. The 4th ICAM/FAPERJ Summer School - New Phenomena in Quantum Matter.Correlated and dispersive rattling modes in

skutterudite compounds. 2010. (Outra).4. Workshop on principles and desing of strongly correlated electronic systems.Correlated rattling modes in skutterudite

compounds. 2010. (Oficina).5. International Conference on Magnetism - ICM2009. Experimental evidence for off-center rattling of Yb(3+) in the

skutterudite compounds of Ce(1-x)Yb(x)Fe(4)P(12). 2009. (Congresso).6. Quantum criticality and novel phases - QCNP2009. The pairing symmetry in the ferromagnetic superconductor UGe(2).

2009. (Congresso).7. International Conference on Strongly Correlated Electron Systems - SCES2008. Direct determination of the crystal field

parameters of skutterudite compounds by Electron Spin Resonance. 2008. (Congresso).8. Encontro Nacional de Física da Matéria Condensada.Simetria do Parâmetro de Ordem no supercondutor ferromagnético

UGe(2). 2007. (Encontro).9. Escuela José Balseiro 2006: Introducción a La Física Mesoscópica y Nanoscópica. 2006. (Outra).10. School on Unconventional Superconductivity. 2006. (Outra).11. Curso de Verao 2005 - Dep Fis - Univ Fed Pernambuco. 2005. (Outra).12. V Escola de Inverno CBPF. 2004. (Oficina).

1. Marli dos Reis Cantario. Propriedades Eletrônicas, Magnéticas e Estruturais do Candidato à Líquido de Spin BaTi1/2Mn1/2O3.Início: 2017. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade de São Paulo, Conselho Nacional de DesenvolvimentoCientífico e Tecnológico. (Orientador).

1. Basssim Mounssef. Espectroscopia de raios X de magnetos itinerantes. Início: 2016. Iniciação científica (Graduando emQuímica) - Universidade de São Paulo. (Orientador).

Mestrado

Teses de doutorado

Qualificações de Doutorado

Eventos

Participação em eventos, congressos, exposições e feiras

Orientações

Orientações e supervisões em andamento

Dissertação de mestrado

Iniciação científica

Orientações e supervisões concluídas

Iniciação científica

1. Bassim Mounssef Jr. Síntese e caracterização das escuterudites RFe4Sb12 (R = Na, K, Ca, Sr, Ba). 2016. Iniciação Científica.(Graduando em Química) - Universidade de São Paulo. Orientador: Fernando Assis Garcia.

2. Marli dos Reis Cantarino. Propriedades magnéticas e estruturais do óxido BaTi0.5Mn0.5O3. 2016. Iniciação Científica.(Graduando em Física Com Habilitação em Pesquisa Básica) - Universidade de São Paulo. Orientador: Fernando Assis Garcia.

1. Garcia, F A. Investigation of the vibrational dynamics of the guest ions in the RxPt4Ge12 and La1-xGdxPt4Ge12skutterudites. 2014. (Apresentação de Trabalho/Congresso).

2. Garcia, F. A.. Magnetic dimers and trimers in the disordered S = 3/2 spin system BaTi1/2Mn1/2O3. 2015. (Apresentação deTrabalho/Congresso).

3. Garcia, F. A.. More is different... more is the same!. 2015. (Apresentação de Trabalho/Seminário).

Educação e Popularização de C & T

Apresentações de Trabalho

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