Professor: Mário Reis (UFF)

Os novos processos de síntese em Química nos abrem um novo mundo de pesquisa; novos e surpreendentes materiais nunca antes encontrados na Natureza podem agora ser sintetizados e, como maravilhosa conseqüência, observamos uma série de fenômenos físicos nunca antes imaginado. Dentre estes inúmeros novos materiais estão os Magnetos Moleculares, objeto de discussão deste curso. São materiais, muitas vezes orgânicos, que possuem poucos centros metálicos conectados entre si e, conseqüentemente, propriedades magnéticas que, muitas vezes, são reflexos do comportamento quântico destes materiais. Além da maravilhosa experiência de explorar algo novo, os modelos teóricos que descrevem o comportamento magnético destes magnetos moleculares são, na maioria das vezes, solúveis analiticamente, o que nos permite conhecer em detalhes os mecanismos físicos que regem estes materiais. Ainda, em paralelo ao interesse acadêmico deste assunto, estes materiais possuem uma serie de propriedades que são promissoras de serem utilizadas em dispositivos tecnológicos, como em computadores quânticos, gravação magnética, efeito magnetocalórico, spintrônica e muitos outros dispositivos. Este curso fará uma viagem pelo mundo dos magnetos moleculares, desde a descrição estrutural destes materiais até o estado da arte da pesquisa, passando, naturalmente, pela descrição teórica destes materiais.

• 1ª aula
  • Introdução: o que são os magnetos moleculares, dimensionalidade magnética, história dos magnetos moleculares.
  • Fundamentos I: a Química do problema.
• 2ª aula
  • Fundamentos II: momento angular e magnético, operadores de spin, expansão do espaço de Hilbert, mudanças de base, acoplamento de N spins, teoria de pertubação.
• 3ª aula
  • Hamiltonianas para magnetos moleculares.
  • Fundamentos III: termodinâmica e mecânica estatística, susceptibilidade de Van Vleck.
  • Elaboração de modelos para magnetos moleculares.
• 4ª aula
  • Técnicas experimentais: magnetização, calor específico, susceptibilidade magnética, neutrons e sincrotron.
  • Magnetismo zero-dimensional isotrópico e anisotrópico: dimeros, trimeros, tetrâmeros e clusters.
• 5ª aula
  • Magnetismo uni-dimensional isotrópico e anisotrópico.
  • Aplicações e desafios.
• 6ª aula
  • Aplicação prática: desenvolvimento de um modelo e comparação com dados experimentais.
• 7ª aula
  • Divisão da turma em grupos. Distribuição de dados experimentais (magnetização e/ou susceptibilidade magnética), e a respectiva estrutura cristalina de magnetos moleculares para os grupos. Início dos trabalhos, que terão por objetivo elaborar um modelo teórico para o material em questão e compará-lo com os dados experimentais.
• 8ª – 10ª aula
  • Continuação dos trabalhos em grupo.