In this thesis, the coupling of magnetic and electrical lattices is analyzed starting from a Hamiltonian, that takes into account a magnetic lattice formed by several magnetic sub- lattices, an electric lattice and a coupling term. We considered the magnetic exchange interaction, the electric interaction, Zeeman, and quantum tunneling. The multiferroic materials have a rich magnetic structure in which neighboring magnetic moments present antiparallel alignments of the same intensity (antiferromagnetism), an electric lattices and the coupling of these lattices. Unlike ferromagnetic materials, the magnetization in these materials can grow with increasing temperature to a critical temperature, generating the so-called inverse magnetocaloric effect, that is, the material cools with application of the magnetic field in an adiabatic process. However, the coupling between these lattices causes the multicaloric effect, which includes the presence of simultaneous electric and magnetic fields. We used the model, presented in the works done by Katsufugi et al, for the Hamiltonian model including the coupling between magnetic and electric sublattices. Finally, we study the magnetic and electric quantities in these multiferroic systems. We see that, depending on the parameters of the model, we can simulate the magnetic and electric behavior of hypothetical compounds and for the compound EuTiO3. With this model, we intend to discuss the multicaloric effect in multiferroic structural perovskites. Depending on the choice of model parameters, we can simulate the magnetic and electrical behavior of the systems. With this model, we intend to discuss the multicaloric effect. In particular, we try to understand the magnetocaloric behavior, through the curves of 𝛥𝑆mog and 𝛥𝑇ad.
Nesta tese, analisa-se o acoplamento das redes magnéticas e elétricas partindo de um hamiltoniano modelo que leva em conta uma rede magnética formada por diversas sub-redes magnéticas acopladas, uma rede elétrica e um termo de acoplamento no hamiltoniano, sendo consideradas as interações de troca magnética, interação elétrica, Zeeman e o tunelamento quântico. Os materiais multiferróicos apresentam uma rica estrutura magnética em que os momentos magnéticos vizinhos apresentam alinhamentos antiparalelos de mesma intensidade (antiferromagnetismo), uma rede elétrica e o acoplamento dessas redes. Diferentemente dos materiais ferromagnéticos, a magnetização nesses materiais pode crescer com o aumento da temperatura até uma temperatura crítica, gerando o chamado efeito magnetocalórico inverso, isto é, o material esquenta com aplicação do campo magnético num processo adiabático. Entretanto, o acoplamento entre essas redes causa o efeito multicalórico, que inclui a presença de campo elétrico e magnético simultâneos. Usamos o modelo, para acoplamento entre as redes, apresentado nos trabalhos feitos por Katsufugi et al, para a hamiltoniana modelo. Por fim, estudamos as grandezas magnéticas e elétricas nesses sistemas multiferróicos. Vemos que, dependendo dos parâmetros do modelo, podemos simular o comportamento magnético e elétrico de compostos hipotéticos e para o composto 𝐸𝑢𝑇𝑖𝑂3. Com esse modelo, pretendemos discutir o efeito multicalórico em multiferróicos estruturais perovskitas. Em especial, buscamos entender o comportamento multicalórico, através das curvas de 𝛥𝑆𝑇 e 𝛥𝑇𝑎𝑑.
