Vliv substitucí na magnetokalorický jev u vybraných sloučenin vzácných zemin

• Název práce v češtině: Vliv substitucí na magnetokalorický jev u vybraných sloučenin vzácných zemin
• Název v anglickém jazyce: The influence of substitutions on the magnetocalloric effect in selected rare-earth compounds
• Akademický rok vypsání: 2007/2008
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Vedoucí / školitel: prof. Mgr. Pavel Javorský, Dr.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 02.10.2007
• Datum zadání: 02.10.2007
• Datum a čas obhajoby: 03.06.2009 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 03.06.2009
• Datum proběhlé obhajoby: 03.06.2009
• Oponenti: doc. RNDr. Pavel Svoboda, CSc.
• Konzultanti: doc. RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Prostudování základních principů magnetokalorického jevu (MCE) a jeho aplikace.
2. Detailní porozumnění problematice měření tepelné kapacity a magnetizace, zejména přesnosti měření.
3. Příprava vybraných vzorků a jejich důkladná fázová analýza.
4. Určení MCE z dat tepelné kapacity a magnetizace.
5. Diskuse dosažených výsledků a srovnání s jinými materiály publikovanými v literatuře.
6. Sepsání diplomové práce.

Seznam odborné literatury

1. N. W. Ashcroft, N. D. Mermin: Solid State Physics, Saunders College, Philadelphia 1976
2. PPMS manual and notes on the specific heat (www.qdusa.com)
3. články v odborné literatuře

Předběžná náplň práce

Magnetokalorický jev (MCE) spočívá ve změně teploty vzorku při vložení do magnetického pole, resp. při jeho vytažení z magnetického pole. To je dáno skutečností, že entropie krystalické pevné látky závisí ve velké míře na mřížkových kmitech, rovněž však např. na uspořádání/neuspořádání magnetických momentů. Právě tento druhý příspěvek lze měnit aplikací magnetického pole. V případě, že látka obsahuje elementární magnetické momenty a zejména dojde-li pod určitou kritickou teplotou k jejich magnetickému uspořádání, je změna entropie ve vnějším magnetickém poli v okolí této kritické teploty dosti výrazná. V důsledku změny magnetické entropie pak dojde k ohřevu nebo k ochlazení studované látky. V současnosti se využití magnetokalorického jevu pro komerční chladicí aplikace jeví jako vysoce efektivní a přitom ekologicky šetrná technologie.
Mezi materiály vykazující velký MCE patří intermetalické sloučeniny na bázi Gd, jež se také jeví jako nadějné pro praktické použití. Limitujícími faktory pro aplikace, kromě technických obtíží jako např. účinná tepelná výměna nebo cena použitých materiálů, je poměrně úzký teplotní obor, kde je MCE dané sloučeniny dostatečně velký. Je tedy žádoucí vývoj nových materiálů umožňujících pokrytí širokého pracovního intervalu teplot. A právě vhodnými substitucemi lze měnit jak velikost MCE, tak teplotu, při níž MCE nastává.
Cílem práce je studium magnetokalorického jevu substitučně laděných intermetalických sloučenin. Předmětem práce přitom nebudou jen materiály s přímým aplikačním potenciálem, ale také sloučeniny vykazující menší MCE, avšak zajímavé z fyzikálního hlediska. Práce bude založena na měření a analýze měrného tepla a magnetizace.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The magnetocaloric effect (MCE) consists in the change of the sample temperature when inserted or removed from the magnetic field. This is due to the fact, that the entropy of a crystalline solid depends highly on the lattice vibrations, but also on order/disorder of the magnetic moments. The latter contribution can be influenced by the apllication of the magnetic field. In a material containing ions with magnetic moments, especially if these moments order below certain critical temperature, the entropy change in the magnetic field is large around the critical temperature. As a consequence of the entropy change, the material is heated or cooled. The use of MCE for commercial applications seems to be very effective and ecological.
The Gd based intermetallic compounds belong to materials with high MCE and seem to be most promising for real applications. The limiting factor, besides technical difficulties as effective heat transfer or the material price, is a relatively narrow temperature region with sufficiently high MCE. It is of high interest to search for new materials that enable to cover a wide working temperature region. Suitable substitutions can dramatically influence the size of MCE as well as the temperature around which it occurs.
The aim of this work is to study MCE in the intermetallic compounds tuned by substitutions. The subject of this work are not only materials with application potential, but also compounds that exhibit lower MCE, nevertheless are interesting from the physical point of view. The work will be based on the specific-heat and magnetization measurements and analysis.