U in metastable systems: structure, magnetism, superconductivity
| Název práce v češtině: | U v metastabilních systémech: struktura, magnetismus a supravodivost |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | U in metastable systems: structure, magnetism, superconductivity |
| Klíčová slova: | Uran|Supravodivost|Feromagnetismus|Hydridy|Silné electron-elektronové korelace |
| Klíčová slova anglicky: | Uranium|Superconductivity|Hydride|Strong Correlations |
| Akademický rok vypsání: | 2015/2016 |
| Typ práce: | disertační práce |
| Jazyk práce: | angličtina |
| Ústav: | Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL) |
| Vedoucí / školitel: | doc. RNDr. Ladislav Havela, CSc. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 15.09.2015 |
| Datum zadání: | 15.09.2015 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 02.10.2015 |
| Datum a čas obhajoby: | 11.02.2021 10:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 30.11.2020 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 04.01.2021 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 11.02.2021 |
| Oponenti: | Oleg Heczko, Dr. |
| Ing. Oldřich Schneeweiss, DrSc. | |
| Konzultanti: | prof. RNDr. Radomír Kužel, CSc. |
| Zásady pro vypracování |
| 5f elektrony jsou kritické pro vlastnosti slitin a intermetalických sloučenin lehkých aktinoidů. Stupeň jejich delokalizace rozhoduje o typu základního stavu, který může být např. magnetický nebo supravodivý. Tato delokalizace se může lišit mezi různými fázemi a může být take laděna vnějšími faktory. Projekt bude zaměřen na takzvané gama-U slitiny, tedy uran (přírodní nebo ochuzený) dopovaný dalšími kovy, které stabilizují kubickou strukturu. Jejich základní stav je supravodivý, vykazující velkou odolnost vůči magnetickým polím. V roce 2013 jsme prokázali [1], že vysoký tlak plynného vodíku u nich indukuje vznik hydridů, které jsou buď krystalické nebo amorfní v závislosti na typu dopantu. Poněvadž tyto hydridy jsou feromagnetické, otevřelo to možnost studovat supravodivost i magnetismus a jejich antagonismus ve velmi podobných typech materiálů. Tento výzkumný project bude převážně experimentální, koncentrující se na syntézu vybraných slitin gama-U ve formě masivních materiálů, fólií připravených ulrarychlým chlazením, či jako tenké vrstvy připravené naprašováním, a jejich hydridů. Fáze syntézy byde následována strkturní analýzou (především pomocí rentgenové difrakce) a studiem vlastností magnetickýých, transportních (elektrický odpor, Hallův jev, termosíla), a termodynamických (tepelná kapacita) do velmi nízkých teplot. Tento výzkum přispěje k objasnění důležitých detailů chování 5f elektronů na pomezí lokalizace. Výsledkem budou publikace v prestižních fyzikálních časopisech a prezentace na mezinárodních konferencích.
Předpokládané znalosti: Práce je vhodná pro absolventy magisterského studia jak fyzikálních tak chemických oborů. Zásadní je znalost základů kvantové mechaniky a fyziky pevných látek, stejně jako aktivní znalost anglického jazyka. Výhodou je znalost metod rentgenové difrakce. [1] I. Tkach, S. Mašková, Z. Matěj, N.-T.H. Kim-Ngan, A.V. Andreev, L. Havela: UH3Mo0.18: Ferromagnetism with TC = 200 K in the amorphous 5f compound UH3Mo0.18, Phys. Rev. B 88 (2013) 060407(R) |
| Seznam odborné literatury |
| Po dohodě |
| Předběžná náplň práce |
| 5f electrons in light actinides are critical for properties of alloys and intermetalic compounds. Their degree of delocalization can decide about the ground-state type, which can be for example magnetic or superconducting. The delocalization can be different between different phases and can be tuned by external factors. The project will concentrate on the so called gamma-U alloys, i.e. using U metal (natural or depleted uranium) doped with various metals stabilizing the cubic structure type. Their ground state is superconducting, with high upper critical magnetic field. Recently we showed [1] that using high pressure of hydrogen gas, various types of hydrides can be formed, and they can be crystalline or amorphous depending on the type of dopant. As the hydrides are ferromagnets, this opens a possibility to study both superconductivity and magnetism as traditional antagonists in very similar types of materials. The work will be mostly experimental, concentrating on syntesis of various gamma-U alloys in the form of bulk, foils prepared by ultrafast cooling, and sputter deposited thin films and their hydrides. The synthesis will be followed by structure analysis (mainly using X-ray diffraction), and studies of magnetic, transport (electrical resistivity, Hall effect, thermopower), and thermodynamic (heat capacity), down to very low temperatures. The work should elucidate important details about the 5f electron at the verge of localization. It should lead to publications in prominent journals and to presentations at international research conferences.
Pre-existing knowledge: The project is suitable for students having a Master degree in physics or chemistry. As a pre-requisite, it requires knowledge of foundations of quantum mchanics and quantum theory of solids. A good command of English is highly desirable. Experience with basic electronics, experiment control, and X-ray diffraction methods is an advantage. [1] I. Tkach, S. Mašková, Z. Matěj, N.-T.H. Kim-Ngan, A.V. Andreev, L. Havela: UH3Mo0.18: Ferromagnetism with TC = 200 K in the amorphous 5f compound UH3Mo0.18, Phys. Rev. B 88 (2013) 060407(R) |