Témata prací (Výběr práce)Témata prací (Výběr práce)(verze: 368)
Detail práce
   Přihlásit přes CAS
Studium magnetických struktur ve vzácno-zeminných A2Ir2O7 pyrochlorech se silnou spin-orbitální interakcí
Název práce v češtině: Studium magnetických struktur ve vzácno-zeminných A2Ir2O7 pyrochlorech se silnou spin-orbitální interakcí
Název v anglickém jazyce: Study of magnetic structures in rare-earth A2Ir2O7 pyrochlores with a strong spin-orbit coupling
Klíčová slova: vzácnozemninné pyrochlory s iridiem|magnetismus|magnetické struktury|electrická vodivost
Klíčová slova anglicky: rare-earth pyrochlore iridates|magnetism|magnetic structures|electrical conductivity
Akademický rok vypsání: 2023/2024
Typ práce: diplomová práce
Jazyk práce:
Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
Vedoucí / školitel: RNDr. Milan Klicpera, Ph.D.
Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
Datum přihlášení: 15.09.2023
Datum zadání: 22.09.2023
Datum potvrzení stud. oddělením: 18.12.2023
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 obecnejších souvislostí se studovanou literaturou.
Seznam odborné literatury
Mnoho publikací v odborných časopisech. Přehledové články 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 A2T2O7, kde A = vzácná zemina a T = d-kov (v rámci naší práce 5d), patrí 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 prítomnost 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, nicméne se stává silnejší s rostoucím atomovým číslem (jako Z^4). 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 prípravu monokrystalů, jejich strukturní a fázovou analýzu a studium jejich objemových vlastností za použití řady experimentálních technik dostupných na Katedře fyziky kondenzovaných látek, a mikroskopoických experimentů za využití neutronů a synchrotronového záření v mezinárodních infrastrukturách. Výsledky práce se stanou součástí širšího výzkumu pyrochlorů R2T2O7. 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
A2T2O7 pyrochlores, where A = 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 single crystal 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 microscopic experiments using neutron and synchrotron radiation at international infrastructures. The thesis results will become the part of a broader research of A2T2O7 pyrochlores. The investigation of magnetic structures, magnetic excitations and spin-orbit coupling in A2Ir2O7 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.
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK