Důsledky působení hydrostatického tlaku na strukturní skok v sloučeninách RTAl

• Thesis title in Czech: Důsledky působení hydrostatického tlaku na strukturní skok v sloučeninách RTAl
• Thesis title in English: Consequences of applying the hydrostatic pressure on the structural jump in RTAl compounds
• Key words: GdNiAl, strukturní nespojitost, fázový diagram, hydrostatický tlak
• English key words: GdNiAl, structural discontinuity, phase diagram, hydrostatic pressure
• Academic year of topic announcement: 2012/2013
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL)
• Supervisor: doc. RNDr. Jiří Prchal, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 04.11.2012
• Date of assignment: 04.11.2012
• Confirmed by Study dept. on: 17.01.2013
• Date and time of defence: 12.09.2013 00:00
• Date of electronic submission: 30.07.2013
• Date of submission of printed version: 30.07.2013
• Date of proceeded defence: 12.09.2013
• Opponents: prof. Mgr. Pavel Javorský, Dr.

Guidelines

1. Prostudování a porozumění základním principům studia krystalové struktury s důrazem na studovaný typ mříže.
2a. Obsáhnutí technik experimentů elektrického odporu čtyřbodovou metodou a roztažnosti pomocí miniaturních tenzometrů.
2b. Obsáhnutí technik experimentů za vysokých tlaků na potřebné úrovni.
3. Zorientování již existujícího monokrystalu, popřípadě příprava vlastního krystalu sloučeniny GdNiAl či GdPdAl.
4. Změření teplotní závislosti el. odporu a roztažnosti na studovaném materiálu za různých hydrostatickch tlaků.
5. Analýza naměřených dat

References

1. Ch. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha, 1985.
2. N. W. Ashcroft, N. D. Mermin: Solid State Physics, Saunders College, Philadelphia 1976
3. M. Eremets: High pressure experimental methods, Oxford University Press, 1996
4. V. Valvoda, M. Polcarová, P. Lukáč: Základy strukturní analýzy, Universita Karlova, Karolinum, Praha 1992
5. J. Prchal: Study of magnetic properties of RT1-xTxX compounds, doktorská disertační práce, UK MFF, 2006
6. doporučené články v odborné literatuře

Preliminary scope of work

V hexagonálních sloučeninách typu RTAl (R = vzácná zemina, T = tranzitivní kov) byla nedávno objevena neobvyklá vlastnost - ve vývoji mřížových parametrů a,c dochází ke skokovému vývoji - s teplotou či substitucí. Společným rysem ve všech sloučeninách se zjištěnou nespojitostí je interval hodnot poměru mřížových konstant c/a, jež žádná ze sloučenin není schopna dosáhnout.

Ačkoli zpočátku nebyla zjištěna přímá souvislost tohoto strukturního skoku se změnou v magnetickém chování, přesto tato strukturní nespojitost mění fyzikální vlastnosti příslušné sloučeniny a má zásadní důsledky pro měření fyzikálních veličin - např. elektrický odpor se nevratně zvyšuje při každém průchodu kritickou teplotou a měrné teplo je prakticky nemožné měřit standardní relaxační metodou v teplotách pod teplotou strukturního skoku, jelikož vzorek není možné kvůli tomuto skoku udržet na držáku. Tento jev pravděpodobně nedovolil v minulosti mnoha autorům publikovat data měrného tepla těchto sloučenin, ačkoli u příbuzných sloučenin bez strukturního skoku to bylo běžné.

Vývoj strukturního skoku se změnou teploty a složení byl již zdokumentován. Doposud však nebylo povědomí o vývoji strukturního skoku při aplikaci hydrostatického tlaku. Přímé měření mřížových parametrů pomocí difrakce za vysokého tlaku je nesrovnatelně náročnější nežli se změnou teploty či složení. Právě viditelnost strukturního skoku ve vývoji elektrického odporu umožňuje jeho pozorování pomocí standardních vysokotlakých experimentů.

Cílem této práce je změření závislosti strukturního skoku v monokrystalu GdNiAl či GdPdAl na aplikovaném hydrostatickém tlaku pomocí měření el. odporu a také roztažnosti za vysokého tlaku. Výsledkem bude fázový P-T diagram studovaného monokrystalu. Data budou předmětem publikace v mezinárodním impaktovaném časopise.

Preliminary scope of work in English

In the hexagonal RTAl compounds (R = rare earth, T = transition metal), there was newly discovered an unusual property - a jump in the evolution of the lattice parameters a,c is present in both - temperature and composition dependence. A common property in all the compounds exhibiting the lattice discontinuity is an interval of the c/a-ratio values that are not possible to reach in any of the compounds.

Although there was not found direct connection between the structure jump and change in the magnetic behavior, the structure discontinuity still changes a physical properties of the compound and has important consequences in measurements of physical properties - e.g. the electrical resistivity increases irreveribly during each passing through the critical transition and one practically cannot measure the specific heat by the standard relaxation method intemperatures below the transition, since the sample is not possible to keep at the sample holder. This effect has probably prohibited many authors in the past from publishing of the specific heat data on the given compounds, although in was standardly done for related compounds without the structure jump.

There was already published an evolution of the structure jump with temperature and composition. Up to now it was not known the evolution of the structure discontinuity under application of hydrostatic pressure. Direct measurement of lattice constants under high pressure using diffraction is noticeably more difficult in comparison with changing temperature or composition. And just the evidence of the structure jump in the evolution of the electrical resitivity makes it possible to be observed by using standard high-pressure experiments.

The aim of this work is measurement of the evolution of the structure discontinuity in crystal GdNiAl or GdPdAl with application of hydrostatic pressure by using measurement of electrical resistivity and dilatometry. It should result in the P-T phase diagram of the crystal. Obtained data will be subject of a paper in an international impacted journal.