Magnetismus 3d- a 4f- intermetalik za vysokých hydrostatických tlaků

• Název v anglickém jazyce: Magnetism of 3d- a 4f- intermetallics under hydrostatic pressures
• Klíčová slova: vzácná zemina, tranzitivní kov, magnetický moment, hydrostatický tlak
• Klíčová slova anglicky: rare earth, transition metal, magnetic moment, hydrostatic pressure
• Akademický rok vypsání: 2015/2016
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Jiří Prchal, Ph.D.
• Konzultanti: prof. RNDr. Vladimír Sechovský, DrSc.

Zásady pro vypracování

- Prostudování základních principů studia magnetického stavu materiálů a vlivu extrémních podmínek
- Příprava a základní charekterizace magnetického chování vybraných sloučenin s nezaplněnými f- a/nebo d- elektronovými slupkami, charakterizace jejich složení a krystalové struktury pomocí RTG difrakce a mikrosondy
- Změření transportních a magnetických vlastností těchto sloučenin za normálního i vysokého tlaku
- Příprava experimentálních návrhů na měření mikroskopických experimentů (neutronová difrakce, mionová spektroskopie, magnetický rozptyl synchrotronového záření), provedení a vyhodnocení těchto experimentů
- Průběžná publikace získaných dat v impaktovaných vědeckých časopisech
- Sepsání a obhajoba disertační práce

Seznam odborné literatury

- N. W. Ashcroft, N. D. Mermin: Solid State Physics, Saunders College, Philadelphia 1976
- M. Eremets: High pressure experimental methods, Oxford University Press, 1996
- články v odborné literatuře - postupně zadávány školitelem a konzultantem, též samostatně aktivně vyhledávány

Předběžná náplň práce

Látky obsahující prvky s nezaplněnými 4f (vzácné zeminy) nebo 3d (tranzitivní kovy) elektronovými slupkami velmi často vykazují širokou škálu zajímavých fyzikálních vlastností. Existence magnetických moment spolu s jejich vzájemnými interakcemi vede ke spontánnímu magnetickému pořádku, a to jak na krátkou tak i dlouhou vzdálenost. Charakter výměnných interakcí v mnoha případech závisí na vzájemné vzdálenosti magnetických iontů. Tuto vzdálenost lze měnit vícero způsoby, z nichž hydrostatický tlak má jedinečné postavení díky zachování čistoty, složení a tvaru vzorku. Studium fyzikálních vlastností látek za vysokého tlaku často vede k průlomovým zjištěním, v neposlední řadě také proto, že aplikace hydrostatického tlaku patří k těm technicky obtížnějším metodám studia látek. I přes jejich obtížnost je nicméně metodika měření zásadních veličin jako je eleltrický odpor, magnetická susceptibilita, tepelná kapacita i dilatometrie za vysokých tlaků dostupná v laboratorních podmínkách MFF UK.
Navrhovaná práce bude spočívat ve studiu magnetických vlastností materiálů obsahující prvky s nezaplněnými f- či d- slupkami a zejména ovlivnění těchto vlastností externím hydrostatickým tlakem. Výběr vhodných sloučenin bude proveden v rámci rešerše v průběhu prvního roku studia (jako vhodné materiály se jeví např. sloučeniny obsahující kombinaci 4f-3d prvky).

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Compounds containing elements with unfilled 4f (rare earths) or 3d (transition metals) electron shells exhibit very often a broad scale of interesting physical properties. The existence of magnetic moments together with their interactions lead to a spontaneous magnetic order to both – short- and long range. Character of the exchange interactions depends in many cases on the distance of the magnetic ions. This distance can be varied by several ways. Among them, nevertheless, the application of hydrostatic pressure plays a specific role with respect to keeping of the purity, chemical composition and shape of the studied sample upon the pressure application. Study of the physical properties under high pressure very often leads to a breaking estimations, besides other also because of the difficultness of the high-pressure techniques. Still the methodology of measurement of basic physical properties like electrical resistivity, magnetic susceptibility, specific heat and dilatometry under high pressures is available in the laboratories of MFF CU.
The proposed work will be based on study of magnetic properties of materials containing elements with unfilled f- and/or d- shells and namely on influence of these properties by application of hydrostatic pressure. Selection of suitable compounds will be done in frame of a research within the first studying year (eligible type of materials could be e.g. compounds consisting of both – the 4f and 3d elements).