Multipólová uspořádání a korelační jevy v antiferomagnetických kovech
| Název práce v češtině: | Multipólová uspořádání a korelační jevy v antiferomagnetických kovech |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Multipole ordering and cross-correlation phenomena in antiferromagnetic metals |
| Klíčová slova: | Multipólové uspořádání, lichá parita, antiferomagnetismus, kovy |
| Klíčová slova anglicky: | Multipole ordering, odd parity, antiferromagnetism, metals |
| Akademický rok vypsání: | 2019/2020 |
| Typ práce: | disertační práce |
| Jazyk práce: | čeština |
| Ústav: | Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL) |
| Vedoucí / školitel: | doc. RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 02.08.2019 |
| Datum zadání: | 02.08.2019 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 10.10.2019 |
| Konzultanti: | prof. RNDr. Vladimír Sechovský, DrSc. |
| Zásady pro vypracování |
| In the Ph.D course, it is planed to study the cross-correlation effects expected in a series of metallic compounds RMn2X2 (R: rare earth, X: Si, Ge), which exhibit various magnetic structures with magnetic moments of R and Mn. A particular focus will be paid on CeMn2Ge2, because its AF order can be described as a “ferro-magnetic toroidal dipole” and/or “ferro-magnetic quadrupole” order. In order to verify it, I plan to measure all the components of magnetoelectric tensor by means of magnetization measurements under electric currents. The previous reports on CeMn2Ge2 is, however, limited to the study on polycrystalline samples. Therefore, it ise expected will first try to grow a single crystal and start with identification of fundamental properties of this compound. Afterwards, magnetoelectric effects will be studied. The investigation other RMn2X2 compounds which show (or do not show) ferroic order of magnetic multipoles to compare the results with those of CeMn2Ge2 is expected. Search for and synthesize other new candidates of odd-parity multipole ordered systems is expected. The Ph.D course of Charles University Prague provides the facility and research environment to carry through the planning study systematically.
The research will be performed in cooperation with Hokkaido University in Japan and consulted with prof. H. Amitsuka. |
| Seznam odborné literatury |
| Databáze vědeckých žurnálů dostupných přes univerzitní knihovnu
Database of scientific journals accesible via University Library |
| Předběžná náplň práce |
| Korelace mezi magnetickými, elektrickými a elastickými stupni volnosti je středem vědeckého zákmu již od padesátých let a vedl k rozvoji tzv. multiferoických materiálů. Většina studií však byla zaměřena na materiály na bázi izolantů. Nedávno byly na teaoretické bázi diskutovány obdobné korelační jevy v kovových materiálech a byly předpovězeny možné elektromagnetické a elektroelastické jevy indukované elektrickým proudem ve spin/náboj uspořádáních se spontanním porušením parity[1-3]. Teoretické predikce také předpovídají, že takové chováni může být chápáno jako systém s lichou paritou vázanými multipóly formovanými spin/náboj klastry [2,3]. Experimentálně byl námi prokázán první případ potvrzující teoretické predikce polem indukované magnetizace v materiálu UNi4B, jehož antiferomagneticiý stav může být popsán jako feroické uspořádání s lichou paritou toroidního dipólu[4]. Navnaděni tímto pozorováním doplněným pozdějsím výzkumem antiferomagnetického materiálu CeRu2Al10, ve kterém bylo porušní parity také prokázáno v Ce zigzag strukturních řetězcích ale se zachovanou globálně prostorově-inverzní symetrií. Experimentální výsledky ukazují na magnetizaci indukovanou elektrikcým proudem také v tomto systému a možné změny v antiferomagnetické struktuře na bázi elektromagnetického tenzoru.
[1] S. Hayami et al., Phys. Rev. B 90, 024432 (2014). [2] S. Hayami et al., Phys. Rev. B 98, 165110 (2018). [3] H. Watanabe and Y. Yanase, Phys. Rev. B 98, 245129 (2018). [4] H. Saito et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 033702 (2018). |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Cross-correlation between magnetic, electric and elastic degrees of freedom has attracted much attention since the 1950s, and led to development of a research field of multiferroics. However, most of the studies made there had focused on insulators. Several years ago, theorists discussed cross-correlation in metals, and predicted possible electromagnetic and electroelastic effects caused by applying electric currents under spin/charge ordering with a spontaneous parity violation [1-3]. They also revealed theoretically that such situation can simply be understood and foreseen by describing the systems in terms of odd-parity “augmented” multipoles formed of spin/charge clusters [2,3]. Experimentally, on the other hand, our group recently provided the first evidence confirming one of the theoretical predictions, the current-induced magnetization, using UNi4B, whose antiferromagnetic (AF) state can be described as a ferroic order of the odd-parity magnetic toroidal dipole [4]. Stimulated by this observation, in my master thesis, I further investigated CeRu2Al10, in which a parity violation takes place within a Ce zigzag chain in its AF state, but global space-inversion symmetry is conserved. Experimental results show that the uniform magnetization is induced by electric currents also in this system, and I argued a possible modification (spin canting) of the AF ordered structure of this system on the basis of the obtained electromagnetic tensor.
[1] S. Hayami et al., Phys. Rev. B 90, 024432 (2014). [2] S. Hayami et al., Phys. Rev. B 98, 165110 (2018). [3] H. Watanabe and Y. Yanase, Phys. Rev. B 98, 245129 (2018). [4] H. Saito et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 033702 (2018). |