Cálculos por primeiros princípios do campo hiperfino magnético em compostos TRCd (TR = Ce, Gd and Er) usando o código FP-LAPW ELK

The use of nuclear techniques, mainly Time Differential Perturbed Angular Correlation Spectroscopy (PAC), for the study of materials provides information on the interactions between the energy levels of an atomic nucleus with the electrmagnetic fields surrounding this nucleus, and this type of phenomenon is called Hyperfine Interactions (HI). The information on these interactions is contained in various hyperfine quantities, among which the most important are the Electric Field Gradient (EFG) and the Magnetic Hyperfine Field (MHF). Given the gigantic scientific capacity of electronic structure calculations based on Density Functional Theory (DFT), they are a great tool for the investigation of HIs either as a purely theoretical study or as an addition to experimental measurements. This work implies calculating the hyperfine magnetic field in the RECd compounds (RE = Ce, Pr, Gd, Nd, Sm, Tb, Dy, Ho, Er, Eu, Tm and Yb) with first principles methods based on the density functional theory using the FP-LAPW ELK code and comparing the outcome to the experimental results, as well as to those obtained with the WIEN2k code. To achieve this goal, calculations were carried out for the RECd compounds. Firstly, the parameters needed to apply the calculation methodology were optimized, then the calculations were carried out by varying the polarization of spins for each compound in order to investigate their impact on MHF. After that, the MHF and the density of states (DOS) of all compounds in their various spin polarization configurations were calculated, so that a more thorough analysis of the results became possible. The work concludes with four appendices, the first is an explanation of the Born- Oppenheimer Approximation used to treat many-body systems, the second contains the proofs of the two main theorems of the DFT, the Hohenberg-Kohn Theorems, the third is a step-by-step tutorial on how to start a calculation with the ELK and the fourth comprises the optimization graphs which haven\'t got into the main text.O uso de técnicas nucleares, principalmente Espectroscopia de Correlação Angular Diferencial no Tempo (PAC), para o estudo de materiais fornece informações sobre as interações entre os níveis de energia de um núcleo atômico e os potenciais eletrônicos em torno desse núcleo, esse tipo de fenômeno é denominado Interações Hiperfinas (IH). Essas informações estão nas várias quantidades hiperfinas, dentre elas, as mais importantes são o Gradiente de campo elétrico (GCE) e o Campo Hiperfino Magnético (CHM). Dada a gigantesca capacidade científica de cálculos de estrutura eletrônica com base na Teoria da Densidade Funcional (DFT), eles são uma grande ferramenta na investigação IHs: puramente teóricas, além de medidas experimentais. Este trabalho de mestrado consiste no cálculo do campo hiperfino magnético nos compostos RECd (RE = Ce, Pr, Gd, Nd, Sm, Tb, Dy, Ho, Er, Eu, Tm e Yb) pelos métodos dos primeiros princípios baseados na teoria da densidade funcional, usando o código ELK, comparando os resultados com os resultados experimentais e também resultados obtidos com o código WIEN2k. Para atingir esse objetivo, foram feitos cálculos nos compostos RECd. Primeiramente, os parâmetros necessários para aplicar a metodologia de cálculo foram otimizados e, em seguida, os cálculos foram realizados variando a polarização dos spins de cada composto para investigar seu impacto em seu CHM. Depois disso, o campo hiperfino magnético e a densidade de estado (DOS) de todos os compostos em suas várias configurações de polarização foram calculados para ter uma maior possibilidade de analisar os resultados. O trabalho termina com quatro apêndices, o primeiro é uma explicação sobre a aproximação de Born-Oppenheimer, usada para tratar sistemas de muitos corpos, o segundo contém as provas dos dois principais teoremas da DFT, os Teoremas de Hohenberg-Kohn, o terceiro é um tutorial passo à passo sobre como iniciar um cálculo no ELK e o quarto são os gráficos de otimização que não entraram no texto principal