Nový magnetický stav intermetalik - parimagnetismus - ve sloučenině typu RCo2

• Thesis title in Czech: Nový magnetický stav intermetalik - parimagnetismus - ve sloučenině typu RCo2
• Thesis title in English: New magnetic state of intermetallics - parimagnetism - in RCo2-type compound
• Key words: RCo2, parimagnetismus, hydrostatický tlak
• English key words: RCo2, parimagnetism, 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: 10.10.2012
• Date of assignment: 12.10.2012
• Confirmed by Study dept. on: 11.04.2013
• Date and time of defence: 12.09.2013 00:00
• Date of electronic submission: 01.08.2013
• Date of submission of printed version: 01.08.2013
• Date of proceeded defence: 12.09.2013
• Opponents: doc. RNDr. Jan Prokleška, Ph.D.

Guidelines

1. Obsáhnutí problematiky parimagnetismu v již známých případech - ErCo2, HoCo2, DyCo2.
2. Zvládnutí technologie přípravy intermetalického vzorku, konkrétně sloučeniny z rodiny RCo2.
3. Charakterizace připraveného vzorku a jeho příprava pro měření fyzikálních veličin - magnetické susceptibility, elektrického odporu, tepelné kapaciy.
4. Změření teplotní závislosti el. odporu, mag. susceptibility a měrného tepla na studovaném materiálu, popř. i 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. doporučené články v odborné literatuře

Preliminary scope of work

Sloučeniny typu RCo2 (kde R je prvek vzácných zemin) jsou předmětem zájmu studia pro své zajímavé fyzikální a zvláště magnetické chování již několik desítek let. Za tak dlouhou dobu bylo již prostudováno velké množství vlastností, zejména pak magnetický stav s přítomností lokalizovaného momentu R a itinerantního momentu kobaltového. Avšak teprve nedávno byl objeven zcela nový magnetický stav - a to nejen v této skupině látek - nazvaný parimagnetismus. Spočívá v přežívání magnetických momentů Co v teplotách nad bodem uspořádání magnetických momentů, nad tzv. Curieovou teplotou, TC. Při této teplotě by měly mít magnetické momenty R zcela náhodný směr a jejich vzájemné interakce nedostačují k formování magnetického pořádku. Vymizením dalekodosahového uspořádání vzácnozeminných momentů současně ustupuje tzv. krystalové pole zodpovědné za formaci kobaltových momentů. Ve sloučeninách RCo2 (doposud pozorováno pro R=Er,Ho,Dy,Tb) se ukazuje, že v určité teplotní oblasti nad TC jsou sice magnetické momenty od atomů R orientovány náhodně (tzv. paramagnetický stav), avšak momenty kobaltu nejenže jsou stále přítomny, ale jsou překvapivě vázány antiparalelně k momentu vzácné zeminy a tvoří navíc malé oblasti - klastry, v nichž momenty Co spolu vytváří krátkodosahové uspořádání.

Tento popsaný stav magnetismu dosud nebyl pozorován na jiných sloučeninách a je tudíž neobvyklý a neprostudovaný. Parimagnetismus je viditelný pomocí anomálie v teplotním vývoji mag. susceptibility, další metody bližšího určení stavu jsou mikroskopické a vyžadují specifické experimenty v nadnárodních institucích.
Krom toho je možné ovlivňovat jak teplotu Curieovu, tak i teplotu přechodu do parimagnetického savu pomocí změny složení a také pomocí vnějšího hydrostatického tlaku, což zatím neprováděla žádná jiná laboratoř.

V této práci je cílem prostudovat jev parimagnetismu - jeho existence a tzv. parimagnetická teplota - ve vybrané sloučenině typu RCo2, s možností zjistit její ovlivnění pomocí substituce či aplikací vnějšího tlaku (podle výběru studenta). Podíl na studování problematiky parimagnetismu skýtá jedinečnou příležitost být členem reálného vědeckého týmu zabývajícím se nově objeveným stavem v magnetických látkách a připravovat a provádět experimenty jak v laboratoři domácí, tak i v zahraničních institucích.
Vedle samotné bakalářské práce budou získané výsledky rovněž předmětem vědeckého článku v zahraničním časopise.

Preliminary scope of work in English

The RCo2 compounds (R = rare-earth element) have been subject for studies for their interesting physical and namely magnetic properties for already several decades. Within this time already a huge knowledge about their properties was obtained, namely their magnetic state of localized magnetic R-moment together with the itinerant Co-moment. Rather recently there was discovered a new magnetic state - not only in this family of compounds - called parimagnetism. It lies in surviving of the Co magnetic moments above the ordering temperarture of the rare-earth, so called Curie temperature, TC. At these temperatures the magnetic moments should be randomly oriented and their exchange interactions are not enough strong to from a magnetic order. By vanishing of the long-range order of the R moments simultabeously diminishes the so called crystal field which is responsible for existence of the cobalt magnetic moments. It appears that in the RCo2 compounds (seen for R=Er,Ho,Dy,Tb so far), although the R moments are randomly oriented (so called paramagnetic state), nevertheless the Co-magnetic moments are ase still present and moreover they are surprisingly connected to the rare-earth moment antiparallelly, forming small regions - clusters - in which the moments interact on short-range distance.

This above-described state of magnetism was not observed on other compounds up to now and thus it is unusual and not-explored.
Parimagnetism can be visible on the data of temperature dependence of magnetic susceptibility, other methods for closer study are microscopic and request specific experiments in the international institutions.
Besides it is possible to influence both - the Curie temperature and the temperature of transition into the parimagnetic state by using the sample composition or by application of external hydrostatic pressure, what was not applied by any other laboratory so far.

The goal of this work is to study the effect of parimagnetism - its presence and so called parimagnetic temperature - in a selected RCo2 compound with a possibility to estimate its influence by substitution or external pressure (depending on the student's choice). Participation on the research of the parimagnetism offers a remarkable chance to become a member of a real scientific team dealing with the newly discovered state in magnetics; also to prepare and perform the experiments in both - the home laboratory and in the international institutes.
The results are expected to be published besides the bachelor thesis itself also in an international journal.