Příprava monokrystalů ze série R2Ir2O7
| Název práce v češtině: | Příprava monokrystalů ze série R2Ir2O7 |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Preparation of single crystals from R2Ir2O7 series |
| Klíčová slova: | monokrystaly|pyrochlorová struktura|iridáty|geometrická frustrace |
| Klíčová slova anglicky: | monokrystals|pyrochlore structure|iridates|geometrical frustration |
| Akademický rok vypsání: | 2024/2025 |
| Typ práce: | bakalářská práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Milan Klicpera, Ph.D. |
| Řešitel: |
| Zásady pro vypracování |
| 1. Studium odborné literatury související s tématem práce.
2. Příprava monokrystalů pyrochlor iridátů. 3. Charakterizace připravených materiálů za pomoci makroskopických a mikroskopických metod. 4. Sumarizace výsledků a diskuze obecnejších souvislostí se studovanou literaturou. |
| Seznam odborné literatury |
| Mnoho publikací v odborných časopisech. Přehledové články např.:
J.S. Gardner, M.J.P. Gingras, J.E. Greedan, Review of Modern Physics 82 (2010). J.E. Greedan, Journal of Alloys and Compounds 408–412 (2006) 444–455. W. Witczak-Krempa, G. Chen, Y.B. Kim, L. Balents, Annual Review of Condensed Matter Physics 5 (2014) 57-82. Y. Yamagi, M. Imada, Physica Review X 4 (2014) 021035. |
| Předběžná náplň práce |
| Sloučeniny ze série R2T2O7, kde R = vzácná zemina a T = d-kov (v rámci naší práce iridium), patří mezi intenzívně studované sloučeniny pro své často složité a exotické fyzikální vlastnosti. Především kontrola spinových proudů v materiálu užitím proudění náboje (spinový Hallův jev) nebo naopak (inverzní spinový Hallův jev) je přirozeně velmi zajímavá pro technické aplikace. Nezbytným předpokladem pro existenci takových jevů je prítomnost silné spin-orbitální interakce (SOI) v materiálu. SOI je relativistický jev související se vzájemným působením spinového a orbitálního momentu elektronu v atomu. SOI je považována za slabou poruchu v lehkých prvcích, nicméne se stává silnejší s rostoucím atomovým číslem (jako Z^4). V prvcích s 5d elektrony dosahuje stejného významu jako elektronové korelace, což vede k celé řadě exotických fyzikálních jevů: axion izolátory, Weylovy polokovy, topologické Mottovy izolátory, frustrované a složité magnetické struktury nebo spinové kapaliny.
Bakalářská práce se soustředí na přípravu vzorků ve formě monokrystalu a jejich charakterizaci. Kromě difrakčních metod, rentgenová a neutronová difrakce, budou použity techniky pro měření objemových vlastností těchto materiálů. Připravené materiály vysoké kvality budou následně použity pro studium výše uvedených komplexních stavů pomocí pokročilých mikroskopických metod ve velkých výzkumnhých infrastrukturách (synchrotron, neutronový zdroj). |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Compound from the R2T2O7 series, where R = rare-earth and T = d-element (Ir in our case), belong among the intensively studied compounds for their frequently exotic physical properties. Especially, the control of a spin current in material via charge current (spin Hall effect, SHE) or vice versa (inverse SHE, ISHE) is naturally attractive to technical applications. A necessary prerequisite for such effects is the presence of strong spin-orbit coupling (SOC) in the material. SOC is a relativistic effect providing the interaction between electron spin and orbital angular momentum in the atom. It is considered a small perturbation in light elements, but rapidly becomes stronger with increasing atomic number of the element (Z^4). Consequently, both the SOC and electron correlations are expected to have similar strength in 5d elements, which leads to a spectrum of new exotic physical phenomena: axion insulator, Weyl semi-metal, topological Mott insulator, frustrated and complex magnetic structures or spin-liquid state.
Bachelor work is focused on the sample preparation, namely single crystal synthesis, and their characterization. In addition to diffraction methods, x-ray and neutron diffraction, other techniques for measurement of bulk physical properties will be employed. Prepared materials of high quality will be subsequently used for the study of above mentioned complex states employing advanced microscopic method in large-scale infrastructures (synchrotron, neutron source). |