Perpustakaan Digital ITB

Posisi henti muon merupakan parameter yang penting untuk mengetahui interaksi hyperfine antara muon dan elektron untuk mempelajari keadaan spin elektron dalam bahan magnetik. Pada penelitian ini dikaji dinamika spin elektron pada sistem (C2H5NH3)2CuCl4 (EA-Cu) dan (C6H5CH2CH2NH3)2CuCl4 (PEA-Cu) yang terdiri dari lapisan anorganik CuCl4 yang dipisahkan oleh lapisan ligan organik. Selain jarak antar lapisan anorganik yang berbeda, perbedaan antara kedua material hibrida tersebut terletak pada gugus fenil (C6H5) yang tidak terdapat pada EA-Cu. Hasil pengukuran ?SR (muon spin rotation, relaxation, and resonance) menunjukkan adanya presesi spin muon pada kedua material tersebut. Parameter critical exponent yang diperoleh dari keterkaitan medan internal terhadap temperatur adalah 0,31 dan 0,21 masing-masing untuk EA-Cu dan PEA-Cu dengan suhu transisi 10.06 K dan 9.36 K. Nilai critical exponent tersebut dapat dijelaskan oleh model 3D Heisenberg untuk EA-Cu dan 2D Heisenberg ditambah interaksi dipol untuk PEA-Cu. Berdasarkan hal tersebut, dapat dipahami bahwa presesi spin muon menunjukkan interaksi yang berbeda untuk ligan organik yang berbeda. Berdasarkan hasil eksperimen ?SR, dapat ditunjukkan bahwa keteraturan magnetik yang muncul pada kedua sistem hibrida di bawah suhu transisi adalah keteraturan 3-dimensi jangka panjang (3D nature). Keberadaan 3D nature pada jarak antar lapisan magnetik yang sangat jauh (sekitar 2 nm) adalah fenomena yang tidak biasa di bidang kemagnetan. Selain itu, suhu transisi dan medan internal dari kedua sistem tersebut hampir sama meskipun jarak antara lapisan magnetiknya berbeda (hampir dua kali lipat). Interaksi tersebut dapat terjadi akibat adanya kopling magnetik antara lapisan magnetik yang terhubung melalui bagian organik. Untuk memahami keberadaan kopling magnetik tersebut, diperlukan informasi posisi henti muon yang akurat. Estimasi posisi henti muon pada disertasi ini diteliti dengan menggunakan density functional theory (DFT). Analisis DFT untuk memperkirakan posisi henti muon pada EA-Cu dan PEA-Cu dilakukan dengan menghitung energi potensial elektrostatika dan mencari posisi dalam unit sel yang memiliki nilai potensial minimum. Berdasarkan perhitungan tersebut, ditemukan enam posisi henti muon yang mungkin pada kedua material. Empat posisi berada di sekitar apikal ion Cl- dan dua posisi lainnya berada di antara ion Cl- di bidang CuCl4. Posisi-posisi muon tersebut dapat menjadi kandidat untuk menunjukkan perilaku presesi spin muon di bawah suhu keteraturan magnetik. Dua posisi minimum potensial lainnya ditemukan di PEA-Cu sekitar gugus fenil dari bagian organik yang dapat menyebabkan kemungkinan muon terikat dengan elektron di sekitarnya melalui pembentukan radikal seperti yang diidentifikasi dalam studi ?SR ini. Untuk mengkonfirmasi kandidat posisi henti muon, pada penelitian ini dihitung medan magnetik internal pada posisi muon yang dihasilkan oleh momen magnetik dari ion magnetik. Madan magnetic internal pada keadaan dasar (ground state) dihitung berdasarkan density functional theory (DFT) dengan memperhitungkan gabungan efek muon zero-point motion (ZPM) dan kerapatan magnetisasi dari model struktur magnetik yang ditentukan. Metode ZPM digunakan untuk memperhitungkan distribusi peluang posisi henti muon, sedangkan kerapatan magnetisasi untuk menentukan model struktur magnetik. Hasil perhitungan medan internal pada posisi henti muon dengan menggunakan metode ini menunjukkan kesesuaian dengan nilai medan magnetik internal pada temperatur dasar, oleh karena itu dengan menentukan model struktur magnetik yang tepat pada sistem hibrida maka keteraturan 3-dimensi pada sistem ini dapat dijelaskan. Metode ini dapat diterapkan pada kasus material magnetik lainnya.