Crystallographic and electronic properties of rare-earth A2B2O7 oxides under extreme conditions
| Název práce v češtině: | Krystalografické a elektronové vlastnosti vzácnozeminných A2B2O7 oxidů v extrémních podmínkách |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Crystallographic and electronic properties of rare-earth A2B2O7 oxides under extreme conditions |
| Akademický rok vypsání: | 2020/2021 |
| Typ práce: | disertační práce |
| Jazyk práce: | angličtina |
| Ústav: | Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Milan Klicpera, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 08.09.2020 |
| Datum zadání: | 08.09.2020 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 30.09.2020 |
| Konzultanti: | Mgr. Kristina Vlášková, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| - studium literatury
- příprava polykrystalických a monokrystalických vzorků - měření základních objemových vlastností - měření mikroskopických vlastností - měření fyzikálních vlastností za extrémních podmínek |
| Seznam odborné literatury |
| články v odborné literatuře |
| Předběžná náplň práce |
| Kubické vzácno-zeminné oxidy A2B2O7, kde A značí vzácnou zeminu a B je přechodový kov nebo prvek z hlavní skupiny, jsou systematicky studovány pro jejich často exotické krystalografické a elektronové vlastnosti. V těchto materiálech byly pozorovány rozmanité základní stavy, magnetické structury, a předpovídané elektronové, magnetické a dokonce topologické vlastnosti určené vzájemným působením elektron-elektronových korelací a spin-orbitální interakce. Geometrická frustrace magnetických momentů na krystalografických pozicích A a/nebo B rovněž nabízí široké pole pro vědecká zkoumání těchto oxidů. A2B2O7 oxidy obecně krystalizují v kubické structure typu porušený-fluorit nebo pyrochlor, v závislosti zejména na vzájemné velikosti poloměrů iontů A a B. Nicméně, v nedávné době byly pozorovány lokální struktury s nižší symetrií v globálně kubických Ho2Zr2O7 a Er2Zr2O7. Lokální struktura samozřejmě hraje zásadní roli ve formování fyzikálních vlastností těchto velmi zajímavých oxidů. Dalším faktorem ovlivňujícím především vodivostní a magnetické vlastnosti je relativně křehká hranice mezi uspořádanou pyrochlorovou strukturou a zředěnou fluoritovou strukturou. Apliace vysoké teploty, chemického tlaku nebo externího tlaku může vést k přechodům mezi zmíněnými kubickými strukturami, stejně jako dašími strukturami s nižší symmetrií. Structurní změny následně silně ovlivňují i další fyzikální vlastnosti. Problematika A2B2O7 oxidů je velmi aktuální, přičemž mnoho aspektů zůstává dosud neobjasněných.
Navrhovaná práce je zaměřena na komplexní studium oxidů se strukturním vzorcem A2B2O7. Jejich příprava, charakterizace, podrobné zkoumání jejich krystalové struktury, studium elektronových (speciálně magnetických) vlastností a vliv extrémních (vnějších) podmínek na jejich vlastnosti tvoří obsah navrhované práce. Experimentální výsledky budou podpořeny teoretickými výpočty, a společně povedou k pokroku v dané oblasti. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Cubic rare-earth A2B2O7 oxides, with A standing for a rare-earth element and B for a transition metal or main block element, have been systematically studied for their frequently exotic crystallographic and electronic properties. Diverse ground states, magnetic structures, and predicted exciting electronic, magnetic, and even topological properties originating from a competition between electron-electron correlations and spin-orbit coupling have been reported. The geometrical frustration of magnetic moments residing on the A and/or B crystallographic positions offers a playground for scientific investigations as well. The A2B2O7 oxides crystallize generally in cubic structure of defect-fluorite or pyrochlore type, depending mainly on the respective ionic radius of A and B elements. However, recently a lower symmetry local structure was observed in globally cubic Ho2Zr2O7 and Er2Zr2O7. Of course, the local structure plays a crucial role in formation of the physical properties of these highly exciting oxides. Another factor influencing especially conductive and magnetic properties is a rather fragile border between ordered pyrochlore structure and diluted defect-fluorite structure. Applying high temperature, chemical pressure or external pressure can lead to transitions among mentioned cubic structures as well as to lower symmetry ones. In turn, also physical properties are strongly influenced. The study of A2B2O7 oxides is highly topical and many aspects are still far not clear.
The proposed work is focused on a complex study of oxides from rare-earth A2B2O7 family. Their preparation, characterization, detailed investigation of crystal structure, study of their electronic (especially magnetic) properties and the influence of extreme (external) conditions on them form the content of this work. Experimental results will be supported by theoretical calculations, together leading to a substantial progress in the field. |