Výjimečné elektronové vlastnosti pyrochlorů R2T2O7
| Název práce v češtině: | Výjimečné elektronové vlastnosti pyrochlorů R2T2O7 |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Unusual electron properties of R2T2O7 pyrochlores |
| Klíčová slova: | pyrochlory, magnetismus |
| Klíčová slova anglicky: | pyrochlores, magnetism |
| Akademický rok vypsání: | 2018/2019 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL) |
| Vedoucí / školitel: | prof. Mgr. Pavel Javorský, Dr. |
| Řešitel: | |
| Konzultanti: | RNDr. Milan Klicpera, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1.Studium odborné literatury související s tématem práce.
2.Strukturní a chemická charakterizace připravených pyrochlor-oxidů. 3.Měření a analýza objemových vlastností vybraných sloučenin. 4.Sumarizace výsledků a diskuze obecnějších souvislostí se studovanou literaturou. |
| Seznam odborné literatury |
| články v odborné literatuře, např.
J.S. Gardner, M.J.P. Gingras, J.E. Greedan, Review of Modern Physics 82 (2010). J.E. Greedan, Journal of Alloys and Compounds 408–412 (2006) 444–455. W. Witczak-Krempa, G. Chen, Y.B. Kim, L. Balents, Correlated quantum phenomena in the strong spin-orbit regime, ArXiv (2014). Y. Yamagi, M. Imada, Physica Review X 4 (2014) 021035. |
| Předběžná náplň práce |
| Pyrochlory R2T2O7, kde R = vzácná zemina a T = d-kov (v rámci naší práce 5d), patří mezi intenzívně studované sloučeniny pro své často složité a exotické fyzikální vlastnosti. Především kontrola spinových proudů v materiálu užitím proudění náboje (spinový Hallův jev) nebo naopak (inverzní spinový Hallův jev) je přirozeně velmi zajímavá pro technické aplikace. Nezbytným předpokladem pro existenci takových jevů je přítomnost silné spin-orbitální interakce (SOI) v materiálu. SOI je relativistický jev související se vzájemným působením spinového a orbitálního momentu elektronu v atomu. SOI je považována za slabou poruchu v lehkých prvcích, nicméně se stává silnější s rostoucím atomovým číslem (jako Z4). V prvcích s 5d elektrony dosahuje stejného významu jako elektronové korelace, což vede k celé řadě exotických fyzikálních jevů: axion izolátory, Weylovy polokovy, topologické Mottovy izolátory, frustrované a složité magnetické struktury nebo spinové kapaliny.
Navrhovaná práce zahrnuje přípravu vzorků, jejich strukturní a fázovou analýzu a studium jejich objemových vlastností za použití řady experimentálních technik dostupných na Katedře kondenzovaných látek, přičemž je možné ještě v rámci práce uskutečnit také experimenty s využitím rozptylu synchrotronového záření a neutronů. Studium magnetických struktur, magnetických excitací a spin-orbitální interakce ve sloučeninách R2T2O7 tvoří hlavní cíl práce, jež by měla přispět k lepšímu pochopení mikroskopických mechanizmů stojících za pozorovaným chováním. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| R2T2O7 pyrochlores, where R = rare-earth and T = d-element (particularly 5d-element), belong among the intensively studied compounds for their frequently exotic physical properties. Especially, the control of a spin current in material via charge current (spin Hall effect, SHE) or vice versa (inverse SHE, ISHE) is naturally attractive to technical applications. A necessary prerequisite for such effects is the presence of strong spin-orbit coupling (SOC) in the material. SOC is a relativistic effect providing the interaction between electron spin and orbital angular momentum in the atom. It is considered a small perturbation in light elements, but rapidly becomes stronger with increasing atomic number of the element (Z4). Consequently, both the SOC and electron correlations are expected to have similar strength in 5d elements, which leads to a spectrum of new exotic physical phenomena: axion insulator, Weyl semi-metal, topological Mott insulator, frustrated and complex magnetic structures or spin-liquid state.
The suggested work includes sample preparation, their structural and phase characterization and investigation of bulk properties using a large number of experimental techniques used at the Department of Condensed Matter Physics, and the research will be complemented with synchrotron radiation and neutron scattering experiments probably still during the thesis. The investigation of magnetic structures, magnetic excitations and spin-orbit coupling in R2T2O7 compounds forms the main goal of the work, which is supposed to bring a better understanding of the microscopic mechanisms leading to the observed behavior. |