Magnetismus v nových 2D nanomateriálech
| Thesis title in Czech: | Magnetismus v nových 2D nanomateriálech |
|---|---|
| Thesis title in English: | Magnetism in novel 2D nanomaterials |
| Academic year of topic announcement: | 2023/2024 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Karel Carva, Ph.D. |
| Author: | |
| Advisors: | RNDr. Pavel Baláž, Ph.D. |
| Guidelines |
| 1. Seznámení s různými tvary magnetických Hamiltoniánů
2. Seznámení s možnými mechanismy interakce v 2D systémech 3. Řešení zadaných Hamiltoniánů pro různé parametry (počty sousedů, symetrie, anizotropie) 4. Srovnání řešení s výsledky známými pro vybrané 2D systémy |
| References |
| [1] N. W. Ashcroft, N.D. Mermin, Solid State Physics, Harcourt College Publishers, Philadelphia 1976
[2] Nitin Samarth, Magnetism in flatland. Nature 546 (2017) 216–217. URL: https://www.nature.com/articles/546216a |
| Preliminary scope of work |
| Vrstevnaté materiály se skládají z rovin které stabilizují silné kovalentní vazby. Vzájemnou vazbu mezi rovinami zajišťují slabé van der Waalsovy síly, a tudíž je snadné tyto vrstvy separovat či skládat různé typy vrstev na sebe. Materiály s tloušťkou jedné vrstvy atomů mají potenciál spustit revoluci technologií od nanoelektroniky po optoelektroniku a katalýzu. Jedním z nejvíce zajímavých 2D materiálů je grafen kvůli jeho unikátní pásové struktuře, ve které se elektrony chovají jako nehmotné částice. Grafen ovšem není univerzálním 2D materiálem pro různé aplikace - např. není vhodným polovodičem kvůli jeho nulovému gapu. Nedávno bylo objeveno velké množství dalších zajímavých vrstevnatých materiálů s vlastnostmi podobnými grafenu a zároveň velkým gapem, jako je např. černý fosfor.
Ještě později byly objeveny i 2D materiály s magnetismem. Konkrétně systém, který lze zřejmě popsat Heisenbergovým Hamiltoniánem a další odpovídající spíše Isingovu Hamiltoniánu. Je vhodné prozkoumat různé varianty magnetického uspořádání, ke kterým tyto Hamiltoniány v závislosti na tvaru anisotropie či počtu zahrnutých sousedů můžou v 2D modelech vést. |
| Preliminary scope of work in English |
| Layered materials comprise crystalline planar structures held together by strong in-plane covalent bonds
and weak out-of-plane van der Waals forces. This allows for easy separation of individual layers and even arbitrary stacking of these. Atomically thin materials have the potential to revolutionize technologies from nanoelectronics to optoelectronics and from catalysis to coatings. Graphene is one of the most interesting 2D materials because of its unique band structure leading to electrons behaving like massless particles. However, graphene is not the best 2D material for every application—for example its zero bandgap renders it rather useless as a semiconductor. Recently, a large number of other layered materials has been discovered, featuring some of graphene properties while retaining a large bandgap, for example the black phosphorus (phosphorene). Even more recently, 2D materials with magnetism have been discovered. There are specific materials that can be well described by either Heisenberg or Ising Hamiltonian. It is desirable to examine the consequences of various anisotropy terms or the inclusion of different second and third nearest neighbor terms in the Hamiltonian for 2D models. |