Estudio del efecto de la dimensionalidad sobre las transiciones de fase martensíticas y propiedades magnéticas de aleaciones de Heusler Ni2MnGa preparadas por mecano-síntesis y pulverización catódica

Las aleaciones de Heusler, en general, poseen una fenomenología compleja e interesantes propiedades magnéticas para diversas aplicaciones tecnológicas. En particular, las aleaciones Ni2MnGa en bulk poseen propiedades magneto-calóricas asociadas a la presencia de una transición de fases magneto-estructural desde una fase austenítica L21 (fcc) a otra martensítica cuando se desciende la temperatura, así como, a efectos de polarización de espín. El problema por resolver está relacionado al mejor conocimiento y la producción de nuevas aleaciones de Heusler Ni2MnGa nanoestructuradas o, por lo menos, con una dimensión por debajo de 100 nm. La variación de la dimensión microestructural (a escala nanométrica) de las aleaciones Ni2MnGa permite modificar en forma controlada sus propiedades magnéticas y magneto-calóricas. El objetivo general es producir, caracterizar y entender la fenomenología de las aleaciones de Heusler de baja dimensionalidad granular con propiedades estructurales, magnéticas y transformaciones martensíticas para aplicaciones tecnológicas en espintrónica y sensores magnéticos. Así mismo, impulsar el desarrollo y aplicaciones del nanomagnetismo y nanociencia en el país. Los objetivos específicos de la presente propuesta son: (1) Caracterizar y estudiar las propiedades magnéticas de aleaciones de Heusler nanoestructuradas Ni2MnGa obtenidas por mecano-síntesis. (2) Determinar la influencia del espesor de las películas delgadas nanométricas en la reorientación del espín en aleaciones Ni2MnGa preparadas por pulverización catódica (sputtering). (3) Desarrollar técnicas de simulación (dinámica molecular y Monte-Carlo) y cálculo computacional ab-initio (basado en la teoría del funcional de la densidad, DFT) para entender las propiedades magneto-calóricas y magnéticas de estas aleaciones. El desarrollo de este proyecto permitirá generar un núcleo de investigación en nuevos materiales en el país en base a la investigación colaborativa y participativa entre grupos de investigación nacionales e internacionales. El método de investigación es cuantitativo y cualitativo, con un diseño basado en el trabajo de tres grupos: dos experimentales para la preparación de muestras (polvos nanoestructrados y películas delgadas) y uno teórico para cálculos computacionales y simulaciones. La variable independiente del estudio es el tamaño del grano y el espesor de las películas delgadas obtenidas, respectivamente, por mecano-síntesis y pulverización catódica. El impacto de la propuesta es su contribución al desarrollo de nuevos materiales magnéticos con potencial para aplicaciones tecnológicas en espintrónica, válvulas de espín, el desarrollo de sensores magnéticos, refrigeración magnética y biomedicina, entre otros.