Magnetic properties of Ce compounds studied by specific heat

• Název práce v češtině: Studium magnetických vlastností sloučenin ceru pomocí tepelné kapacity
• Akademický rok vypsání: 2008/2009
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Vedoucí / školitel: prof. Mgr. Pavel Javorský, Dr.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 27.08.2008
• Datum zadání: 27.08.2008
• Datum a čas obhajoby: 17.05.2010 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 17.04.2010
• Datum odevzdání tištěné podoby: 17.04.2010
• Datum proběhlé obhajoby: 17.05.2010
• Oponenti: doc. RNDr. Ladislav Havela, CSc.
• Konzultanti: RNDr. Klára Uhlířová, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Studium odborné literatury, teorie popisující projevy různých vlastností v tepelné kapacitě.
2. Příprava polykrystalických i monokrystalických vzorků.
3. Měření tepelné kapacity, vyhodnocení naměřených dat.
4. Další měření objemových i mikroskopických vlastností vhodnými experimentálními technikami.
5. Diskuse dosažených výsledků, sepsání diplomové práce.

Seznam odborné literatury

1. E. Bauer: Highly Correlated Electron Systems, studijní text, Vídeň 2000
2. N. W. Ashcroft, N. D. Mermin: Solid State Physics, Saunders College, Philadelphia 1976
3. články v odborné literatuře

Předběžná náplň práce

Látky obsahující 4f (vzácné zeminy) nebo 5f (aktinoidy) vykazují širokou škálu zajímavých fyzikálních vlastností. Mezi sloučeninami vzácných zemin mají zvláštní postavení sloučeniny ceru. Atom ceru obsahuje pouze jediný f-elektron, zodpovědný za magnetické chování. Na rozdíl od látek obsahujících těžké vzácné zeminy, u nichž mají 4f elektronové stavy lokalizovanou povahu, se mnohé cerové sloučeniny nachází na hranici mezi itinerantním a lokalizovaným chováním. Výsledkem soupeření mezi dalekodosahovým uspořádáním zpravidla typu RKKY a stínění lokalizovaných momentů vodivostními elektrony je široká škála elektronových a magnetických základních stavů těchto sloučenin od nemagnetických se smíšenou valencí (tj. valence iontu ceru fluktuuje mezi Ce3+ a Ce4+) až po kovové systémy s dalekodosahovým uspořádáním magnetických momentů ceru v základním stavu (kde se může jednat o feromagnetické, antiferomagnetické nebo i složitější magnetické uspořádání). Nezastupitelnou úlohu při studiu chování těchto látek má přitom znalost experimentálních dat tepelné kapacity, zejména nízkoteplotní části.
Náplní práce je příprava vybraných cerových intermetalických vzorků, jejich fázová charakteristika a především měření tepelné kapacity při nízkých teplotách (0.4 - 300 K). Značná část práce bude věnována analýze naměřených dat a jejich srovnání s teoretickými modely. Podle aktuálních výsledků budou případně provedena měření dalšími experimentálními technikami včetně neutronové difrakce. Cílem práce je studium elektronových vlastností zvolených sloučenin a jejich odrazu v tepelné kapacitě.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Materials containing the 4f (rare earth) or 5f (actinides) exhibit a large variety of interesting physical properties. The Ce-based compounds have a special place among the rare-earth compounds. The Ce atom contains only a single f-electron that is responsible for the magnetic behavior. The 4f states in compounds with the heavy rare earths have a well localized character, whereas many Ce-based compounds are on the borderline between the localized and itinerant behavior. These compounds show large variety of the magnetic ground states what is a result of the competition between the long-range order of the RKKY type and the screening of the localized moments by conduction electrons. We observe nonmagnetic states with a mixed valence (between Ce3+ and Ce4+), metallic systems with a long-range order of the Ce moments (ferromagnetic, antiferromagnetic or more complex structures). To analyze the electronic properties, the heat capacity data, and namely their low-temperature part, play an indispensable role.
This diploma work will comprise the sample preparation of selected cerium compounds, their phase characteristics and the heat capacity measurements at low temperatures (0.4 - 300 K). The main part will be focused on the data analysis and comparison with theoretical models. Depending on the results, complementary measurements including the neutron diffraction will be performed.