Program rozvoje vědních oblastí na Univerzitě Karlově
PRVOUK 107-04/1107 (x-x)
Program navazuje na čtyři výzkumné záměry úspěšně řešené fyzikální sekcí MFF UK v posledních letech a zahrnuje tak
rozvoj veškerého fyzikálního výzkumu na fakultě. Program odpovídá dlouhodobému záměru rozvoje výzkumu na MFF UK a
zaměřuje na čtyři stěžejní oblasti. Oblast Fyzika kondenzované fáze – nové materiály a technologie se zaměřuje na
komplexní studium souvislostí reálné elektronové, atomové a magnetické struktury s objemovými a povrchovými
fyzikálními vlastnostmi makroskopických, mezoskopických i nanostrukturních systémů. Organickou součástí je vývoj a
využití nejnovějších technologií přípravy a charakterizace vysoce kvalitních materiálů s definovanými fyzikálními
vlastnostmi.
Vliv radiace na vybrané fyzikální vlastnosti perspektivních slitin pro jaderná zařízení
GAČR 14-12449S (2014-2016)
řešitelé:
prof. Ing. Marcel Miglierini, DrSc. (FJFI ČVUT)
Ing. Adriana Lančok, Ph.D. (UACH AV ČR)
doc. Mgr. Jaroslav Kohout, Dr. (MFF UK)
Dlouhodobá spolehlivost konstrukčních materiálů vystavených v jaderných zařízeních náročným podmínkám: silná radiace,
vysoké teploty a působení korozního prostředí je důležitým technologickým, ekonomickým a environmentálním požadavkem.
V tomto projektu chceme vyjasnit vliv radiace na povrchové a objemové fyzikální vlastnosti perspektivních slitin jako
jsou amorfní kovová skla a nanokrystalické slitiny pro urychlovače částic a konstrukční oceli pro jaderné reaktory.
Strukturní transformace (přeměna amorfního na nanokrystalický stav) a změny vyvolané tepelným namáháním a ozářením
ionty nebo neutrony budou studovány pomocí Mössbauerovy a NMR spektroskopie a dopředného jaderného rozptylu
synchrotronového záření s použitím jader 57Fe jako lokálních sond hyperjemných interakcí ve studovaných materiálech.
Původnost očekávaných výsledků spočívá v naší snaze zjistit vztah mezi strukturním uspořádáním a magnetickým stavem
v závislosti na různých typech strukturních změn.
Magnetické, feroelektrické a relaxační vlastnosti a jejich souvislost v relaxorových multiferoikách perovskitového typu
GAČR 13-11473S (2013-2016)
řešitelé:
Valentyn Laguta, DrSc. (FZU AV ČR)
prof. RNDr. Helena Štěpánková, CSc. (MFF UK)
Magnetoelektrická relaxorová multiferoika vykazují kromě současné přítomnosti feroelektrického a magnetického
uspořádání také vlastnosti spinových a dipólových skel nebo relaxorových neergodických fází. Tyto vlastnosti
souvisejí s nehomogenitami v nanometrické škále indukovanými neuspořádaností poloh iontů a nábojových stavů.
Kombinace a řízení různých stupňů uspořádanosti nabízí nové možnosti, jak získat materiály s novými funkčními
vlastnostmi směřujícími k technickým aplikacím. V projektu objasníme podstatu termodynamických fází s různými typy
spinového a dipólového uspořádání a s různou magnetoelektrickou (ME) vazbou pro skupinu relaxačních multiferoik
založených na perovskitech Pb(Fe2/3W1/3)O3 a Pb(Fe1/2Nb1/2)O3.
K řešení budou využity různé jak lokální, tak makroskopické charakterizační techniky (NMR, EPR, Mössbauerova,
magnetická a dielektrická spektroskopie), a to ve vzájemné součinnosti s teoretickým modelováním. Budou objasněny
mechanismy formování multiferoických fází a ME cross-coupling efektů na atomární úrovni a specifikovány cesty ke
zlepšení ME charakteristik.
Hyperjemné interakce v multiferoikách
GAUK 107-10/253354 (2012-2015)
řešitelé:
Mgr. Tomáš Kmječ (MFF UK)
doc. Mgr. Jaroslav Kohout, Dr. (MFF UK)
Mgr. Denisa Kubániová (MFF UK)
RNDr. Karel Závěta, CSc. (FZU AV ČR)
Multiferoika,vykazující zároveň magnetické a feroelektrické uspořádání, jsou již řadu let v popředí zájmu základního
výzkumu pro svůj vysoký aplikační potenciál. Uplatňují se ve spintronice, paměťových médiích a také jako snímače a
detektory.
Hyperjemné paramery přinášejí informace o vnitřním uspořádání multiferoik a mohou přispět k pochopení mikroskopického
mechanismu magnetoelektrického jevu tj. vzájemného ovlivnění magnetických a elektrických momentů. Základní
experimentální metodou studia hyperjemných interakcí je Mössbauerova spektroskopie, využívající jádra izotopu 57Fe
jako lokálních sond v materiálu. Poskytuje informace o valenci iontů železa a jejich magnetických momentech v
jednotlivých krystalových polohách, o lokální krystalové symetrii a vlivu kationtového okolí.
V prvním roce řešení projektu se předpokládá příprava a charakterizace vzorků nanočástic
ε-Fe2O3, vykazujícího perspektivní magnetické a multiferoické vlastnosti pro záznamová
média. Na vybraných vzorcích budou proměřeny teplotní závislosti hyperjemných parametrů a při vybraných teplotách i
závislosti na externím magnetickém poli do 6 T.
V dalších letech se předpokládají experimenty na vzorcích magnetitu (Fe304), vykazujícího
multiferoické vlastnosti pod Verweyovým přechodem (TV~125K) a na vzorcích perovskitů o chemickém
složení Pb(Fe1/2Nb1/2)O3, Pb(Fe2/3W1/3)O3, které
procházejí feroelektrickým přechodem pod teplotou ~380 K, ale teploty magnetických přechodů u nich nebyly
dosud spolehlivě určeny.
Vzorky budou charakterizovány metodami XRD, DC magnetických měření, SEM, TEM a EDXRF.
Hyperjemné interakce v nanočásticích a nízkodimenzionálních oxidech železa
GAČR P204/10/0035 (2010-2014)
řešitelé:
doc. Mgr. Jaroslav Kohout, Dr. (MFF UK)
Ing. Adriana Lančok, Ph.D. (UACH AV ČR)
Ing. Miroslav Veverka, Ph.D. (FZU AV ČR)
Pokračující miniaturizace elektronických elementů a široké možnosti aplikací zejména v medicíně (zvýšení kontrastu
při zobrazování pomocí NMR, magnetická hypertermie, cílený transport) vede k soustředěnému zájmu o systémy tvořené
magnetickými nanočásticemi. Cílem projektu je pomocí studia hyperjemných interakcí přispět k objasnění nových
specifických vlastností vybraných magnetických nanosystémů, souvisejících s rostoucím vlivem povrchových vrstev při
zmenšování velikosti částic. K tomu bude použito kombinace Mössbauerovy spektroskopie a jaderné magnetické rezonance
s vysokou rozlišovací schopností, jež poskytují odlišné a doplňující se spektrum informací. Vzhledem k izotopické
specifičnosti obou metod se chceme zabývat sloučeninami železa, v nichž lokální sondou ve studovaných materiálech
budou zejména jádra stabilního isotopu 57Fe. Rozhodujícím pro úspěšné řešení projektu je zvládnutí
přípravy požadovaných materiálů – nanočástic oxidů železa se spinelovou a hexagonální strukturou, včetně jejich
nanokompositů v různých matricích.
Studium xerogelů pomocí Mössbauerovy spektroskopie
GAČR 203/07/P011 (2007-2009)
řešitel:
Ing. Adriana Lančok, Ph.D. (UACH AV ČR)
Pomocí sol-gel procesu na základě hydrolýzy tetraethoxisilanu je možno získat širokou škálu skel a sklokeramik.
Proces zahrnuje hydrolýzu a polykondenzační reakce vedoucí k tvorbě skupin, jež kondensují do formy gelu.
Struktura a vlastnosti výsledného produktu silně závisí na počátečních podmínkách přípravy. Projekt se týká
studia xerogelů připravených na bázi Fe2O3/SiO2, pomocí ultrazvukové aktivace a
následným žíháním v dusíkové atmosféře nebo na vzduchu s koncentrací oxidů železa zhruba 20 až 30 váhových %.
Cílem tohoto projektu je studium vlastností xerogelů zejména pomocí Mössbauerovy spektroskopie a týká se
charakterizace složení systému a vliv podmínek přípravy na způsob uspořádání těchto materiálů. Hledání
optimálních podmínek přípravy hybridních materiálů a nanokompozitů bude zaměřeno na jejich výsledné vlastnosti a
charakterizaci jednotlivých vzorků také pomocí dalších experimentálních metod jako termální analýza, rentgenová
difrakce, sledování elektronovým mikroskopem, určení ????