Studium nových silně korelovaných elektronových sloučenin REnTIn3n+2

• Název práce v češtině: Studium nových silně korelovaných elektronových sloučenin REnTIn3n+2
• Název v anglickém jazyce: The study of new strongly correlated electron systems REnTIn3n+2
• Klíčová slova: REnTIn3n+2, antiferomagnetismus, těžkofermionové chování, měrné teplo
• Klíčová slova anglicky: REnTIn3n+2,antiferromagnetism, heavy-fermion behaviour, specific heat
• Akademický rok vypsání: 2012/2013
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Marie Hrůzová Kratochvílová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 09.05.2013
• Datum zadání: 09.05.2013
• Datum potvrzení stud. oddělením: 21.05.2013
• Datum a čas obhajoby: 19.06.2013 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 23.05.2013
• Datum odevzdání tištěné podoby: 23.05.2013
• Datum proběhlé obhajoby: 19.06.2013
• Oponenti: doc. RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1) seznámení se s danou problematikou a sepsání rešerše
2) syntéza vybraných sloučenin REnTIn3n+2 (T = Pd, Pt, Co) ve formě monokrystalů metodou růstu z fluxu
3) strukturní a fázová charakterizace rentgenovou difrakcí a EDX analýzou
4) měření termodynamických a magnetických vlastností jako funkce teploty a magnetického pole
5) případný experiment s využitím rozptylu neutronového záření
6) interpretace získaných experimentálních dat na úrovni znalostí Bc. stupně programu Fyzika 

Seznam odborné literatury

1) N. W. Ashcroft, N. D. Mermin: Solid State Physics, Saunders College, Philadelphia 1976
2) Ch. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha 1985
3) S. Blundell: Magnetism in Condensed Matter, Oxford University Press, Oxford 2001
4) odborné časopisy k dané problematice

Předběžná náplň práce

Jedním z nejatraktivnějších prvků z hlediska studia intermetalickych sloučenin je cér. Sloučeniny céru často vykazují exotické chování, jako např. značné zvýšení efektivní hmotnosti elektronu vyvolané interakcí cérových iontů s vodivostními elektrony (tzv. těžkofermionové chovaní - HF, z anglického „heavy fermion“), NFL chování (z anglického „non-Fermi liquid“), nekonveční supravodivosti či koexistence supravodivosti s magnetickým uspořádáním. Sloučeniny typu CenTmIn3n+2m (n = 1, 2; m = 1; T = přechodný kov) poutají pozornost odborné veřejnosti již více než desetiletí díky vzájemné interakci magnetického uspořádání a supravodivosti. V závislosti na výběru přechodného kovu se tyto sloučeniny buď uspořádávají antiferomagneticky, a nebo se stávají supravodivými. Vliv dopování nebo hydrostatického tlaku na složení vede ke koexistenci obou jevů. V nedávné době byla publikována existence dvou nových členů této rodiny sloučenin, systémů Ce2PdIn8 a CePt2In7. Ce2PdIn8 je supravodič za normálního tlaku (TC ~ 0,7 K) s výrazným chováním tzv. ne podle Fermiho kapaliny. CePt2In7 se uspořádává antiferomagneticky při teplotě TN = 5,5 K a v tlaku P ~ 1 GPa přechází navíc do supravodivého stavu. Zatím nejnovějším materiálem ze systému CenTmIn3n+2m, syntetizovaným na našem pracovišti, je sloučenina Ce2PtIn8, uspořádávající se antiferomagneticky pod 2,1 K. Hlavní náplní práce tak bude důkladná charakterizace vlastností této sloučeniny, případně jejích substitucí a také pokus o přípravu dalších nových materiálů jako Ce2NiIn8.
Příprava materiálů bude založena především na metodě růstu krystalů z přesyceného kovového roztoku. Charakterizace složení ve spojení s mezoskopickou strukturou bude prováděno na rastrovacím elektronovém mikroskopu vybaveném EDX detektorem. Studium struktur nově připravených krystalů bude provedeno ve spolupráci s oddělením strukturní analýzy KFKL a měření makroskopických vlastností budou prováděna ve Společné laboratoři pro magnetická studia UK MFF a FZÚ AVČR. Náplní práce je případná účast na experimentu neutronové difrakce v ILL Grenoble, především pak vyhodnocení dat programem FullProf. Jedním z cílů práce je určení krystalové a magnetické struktury ve sloučenině Ce2PtIn8.
Práce je součástí výzkumného záměru a výzkumných projektů, které jsou řešeny na školícím pracovišti.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Cerium is one of the most attractive elements considering the study of intermetallic compounds. Cerium compounds reveal exotic behavior, e.g. an enhacement of the effective electron mass caused by the interaction among cerium ionts and conduction electrons (so called heavy-fermion behavior), non-Fermi liquid behavior, unconventional superconductivity or coexistence of superconductivity and magnetic ordering. More than one decade CenTmIn3n+2m (n = 1, 2; m = 1; T = transition metal) type compounds are subject of intense interest due to the interplay between magnetic order and superconductivity. While selecting the proper transition metal, the compounds either order antiferromagnetically or become superconducting, tuning the composition by doping or applying external pressures leads to coexistence of both phenomena. Recently, two new members of this family of compounds, Ce2PdIn8 and CePt2In7, have been subjected to intensive studies. Ce2PdIn8 is an ambient pressure superconductor (TC ~ 0.7 K) with distinct non-Fermi liquid behavior. CePt2In7 orders antiferromagnetically at TN = 5.5 K and undergoes a pressure-induced superconducting transition at P ~ 1 GPa. Antiferromagnetically ordered compound Ce2PtIn8, which was synthesized by our department, is the very new member of the CenTmIn3n+2m family. Thus, the main task of this work is the proper characterization of Ce2PtIn8, possibly its substitutions and also an attempt to prepare new materials such as Ce2NiIn8.
The synthesis of selected materials will be mainly based on a solution growth method. The determination of chemical composition and phase homogeneity will be performed on SEM with EDX detector. Structure determination will be done in collaboration with X-ray group of the DCMP, magnetic and transport measurement will be performed in Joint Laboratory for Magnetic Studies of MFF UK and FZÚ AVČR. The proposed work comprises possible participation on the neutron diffraction experiment at ILL Grenoble and mainly the data evaluation using the Fullprof program. One of the important tasks is to describe the crystal and magnetic structures in Ce2PtIn8 compound. The work is part of research projects solved in DCMP.