Projektová činnosť

Medzinárodné

TESTIMONIES – Teoretické a experimentálne štúdium nanomateriálov na báze oxyhydridov prechodových kovov pre supravodivosť a fotokatalýzu
Theoretical and Experimental Study of Transition Metal Oxyhydride Nanomaterials for Superconductivity and Photocatalysis
Program: ERANET
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Flachbart Karol DrSc., akademik US Slovensko
Anotácia: Projekt je zameraný na teoretické a experimentálne štúdium nanomateriálov na báze oxyhydridov prechodových kovov pre oblasť supravodivosti a fotokatalýzy. Cieľmi Projektu sú: – na základe modelovania navrhnúť a vo forme tenkých vrstiev pripraviť nanomateriály na báze oxyhydridov Ytria (YHxOy) a Titánu (TiHxOy) s vlastnosťami vhodnými pre využitie v oblasti supravodivosti a fotokatalýzy,- experimentálne študovať vlastnosti navrhnutých a pripravených nanomateriálov, – na základe získaných výsledkov vyhodnotiť aplikačný potenciál týchto materiálov. Ambíciou projektu je na jednej strane predpovedať a pokúsiť sa pripraviť nový typ polovodičových materiálov na báze hydridov a oxyhydridov Y a Ti, ktoré by v oblasti ochrany životného prostredia pomáhali účinnejšie vo vzduchu a vo vode rozkladať rôzne chemické zlúčeniny (kontaminanty). Na druhej strane, pre oblasť supravodivosti navrhnúť a pripraviť kovové tenké vrstvy na báze hydridov Y a Ti, ktoré by sa okrem vysokofrekvenčných fonónových módov vyznačovali vysokou hustotou elektrónových stav a zvýšenou elektrón-fonónovou interakciou. To by mohlo resp. malo viesť k supravodivosti pri vyšších teplotách. V tejto súvislosti je možné uviesť, že pri veľmi vysokých tlakoch (rádovo stovkách GPa) sa v súčasnosti pozoruje supravodivosť pri teplotách vyšších ako 250 K. Projekt je multidisciplinárny, podieľajú sa na ňom teoretickí a experimentálni fyzici (návrh a štúdium materiálov), chemici a materiáloví inžinieri (príprava materiálov), ako aj dve firmy, ktorých aktivity budú súvisieť s potenciálnymi aplikáciami.
Doba trvania: 1.10.2019 – 30.9.2022
MGFS – Kovové geometricky frustrované systémy
Metallic geometrically frustrated systems
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Gabáni Slavomír PhD.
Anotácia: The principal aim of this project is to establish the microscopic anisotropy parameters and the relevant terms for the magnetic interaction in MGFS. Despite significant experimental and theoretical work, such parameters are unknown for the compounds (e.g. TmB4, HoB4) which form a Shastry Sutherland lattice (SSL) as well as for the highly symmetric face centered cubic (fcc) lattice based systems (e.g. HoB12). The experimental approach will be magnetisation measurements as a function of field direction, neutron diffraction combined with modelling techniques like WIEN2K, McPhase or SpinW. The oscillatory RKKY exchange interaction parameters are expected to be susceptible to applied pressure as well as to alloying. Suitable methods and oriented samples of rare earth borides are available.Crystal field anisotropy is theoretically described by a multipole expansion of theelectric field. The crystal field level splitting parameters will be determined frommagnetisation and specific heat data, as a function of field direction, as well as frominelastic neutron diffraction on powder samples, typically using software like McPhase.The goal of this part is a description of anisotropy of TmB4, HoB4 and the symmetric fcc– counterparts HoB12 and TmB12.The second set of parameters needed for understanding of the Hamiltonian are themagnetic interactions. They will be determined from the dispersion relationsmeasured using neutron spectroscopy on HoB4 and HoB12 along differentcrystallographic directions and in applied magnetic field. These parameters depend ondetails of the RKKY interaction which as a cross check can also be obtained from firstprinciples, using packages like WIEN2K. This type of experiments will be carried out atthe HZB Berlin on isotopically enrich Ho11B4 and Ho11B12 samples, which are availableand first testing experiments were already carried out.We intend to verify results by high pressure experiments (we assume pressuresup to 10 GPa in diamond pressure cells) which is associated with the increase ofitinerant electron concentration in MGFS, and thus with the change of parameters aswell as changes of critical fields and temperatures. This aim will cover MGFS based onthe SSL structure as well as systems based on the fcc structure. Another option to verifyresults is alloying. We will study the effect of substitution of magnetic ions like Tm3+and Ho3+ ions by nonmagnetic Lu3+ ions. Necessary devices and samples for thisresearch are available.
Doba trvania: 1.1.2019 – 31.12.2020
Supravodivosť tenkých filmov boridov
Superconductivity of boride thin films
Program: Bilaterálne – iné
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Flachbart Karol DrSc., akademik US Slovensko
Anotácia: Cieľom navrhovaného projektu je príprava tenkých vrstiev na báze supravodivých vysokobórovýchboridov (YB6, ZrB12 a LuB12) a štúdium ich vlastností v závislosti na hrúbke,mikroštruktúre a aplikovanom tlaku. Výsledky navrhovaného výskumu poskytnú nové poznatky ozmenách supravodivých vlastnosti týchto objemových (3D) materiálov (s veľmi bohatýmfonónovým spektrom) ak sa tieto stanú kvázi-dvojrozmernými (2D).
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2019
Magnetické vlastnosti tetraboridov
Magnetic properties of tetraborides
Program: Bilaterálne – iné
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Flachbart Karol DrSc., akademik US Slovensko
Doba trvania: 0.0.0000 – 31.12.2017

Národné

Kvantové materiály pri ultra-nízkych teplotách
Quantum matters at very low temperatures
Program: Iné projekty
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Skyba Peter DrSc.
Doba trvania: 1.1.2020 – 31.12.2023
Magnetická frustrácia a supravodivosť v 2D a 3D boridoch
Magnetic frustration and superconductivity in 2D and 3D borides
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Pristáš Gabriel PhD.
Anotácia: Boridy tvoria širokú triedu materiálov s rôznorodými fyzikálnymi vlastnosťami. Kovové geometricky frustrovanémagnetické tetraboridy (REB4) sú kvázi-2D frustrované systémy a spolu s ich 3D náprotivkami dodekaboridami(REB12) s fcc kryštálovou štruktúrou, tvoria ideálne prostredie pre štúdium súvislostí medzi 2D/3D magnetickyfrustrovanými systémami. Jednoosí, rovnako ako aj hydrostatický tlak budú ladiacimi parametrami, ktoré môžuzmeniť interakciu medzi magnetickými momentami v daných systémoch. V závislosti od smeru aplikáciejednoosého tlaku, budeme schopní zmeniť veľkosť interakcie v rôznych kryštalografických smeroch a testovaťtak teoretické predpovede. Podobný prechod medzi 2D a 3D môže byť študovaný v supravodivých boridochYB6, ZrB12 a LuB12. Aj keď v súčasnosti existuje množstvo poznatkov o fyzikálnych vlastnostiach masívnychkovových boridov, stále zostáva množstvo otvorených otázok, ako napr. čo sa stane ak jedna z dimenzií budeznačne zredukovaná – vzorky boridov vo forme tenkých filmov.
Doba trvania: 1.1.2020 – 31.12.2023
FRUSTKOM – Frustrované kovové magnetické systémy
Frustrated metallic magnetic systems
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Gabáni Slavomír PhD.
Anotácia: Doterajšie experimentálne aj teoretické štúdium frustrovaných magnetických systémov (FMS) bolo sústredené hlavne na dielektrické systémy. Tieto systémy sa vyskytujú v 2D a 3D mriežkach na báze rovnostranných trojuholníkov, pričom v dielektrikách je interakcia medzi jednotlivými spinmi systému dobre definovaná a popísaná. V kovových FMS (K-FMS), ktoré boli doposiaľ omnoho menej študované, významnú úlohu zohráva ďaleko-dosahová nepriama výmenná interakcia medzi spinmi sprostredkovaná vodivostnými elektrónmi (RKKY interakcia). K neveľkému počtu K-FMS patria aj niektoré kovové boridy vzácnych zemín majúce fcc (napr. HoB12, ErB12) alebo Shastryho-Sutherlandovu (napr. TmB4, HoB4, ErB4) štruktúru. Predkladaný projekt si kladie za cieľ experimentálne preskúmať vplyv vysokého tlaku (hydrostatického aj jednoosového), legovania a anizotrópie na magnetické, transportné a tepelné vlastnosti K-FMS, ktoré v týchto K-FMS ešte neboli študované. Pionierskou prácou bude pritom hlavne priame pozorovanie magnetickej štruktúry jednotlivých oblastí fázového diagramu K-FMS pomocou spinovo-polarizovanej skenovacej tunelovej mikroskopie. Preskúmaná bude tiež dynamika magnetickej štruktúry (vplyv rýchlosti zmeny magnetického poľa na túto štruktúru) a štúdium magnetických excitácií (metódou neutrónového rozptylu) vo vybraných tetraboridoch a dodekaboridoch. Náročné experimentálne štúdium, pre ktoré sú už k dispozícii kvalitné vzorky aj vhodné metodiky, bude podporené teoretickou interpretáciou získaných výsledkov a teoretickým rozpracovaním kvantovo štatistických modelov s cieľom prispieť k hlbšiemu pochopeniu fyzikálnej reality vo vyššie spomínaných materiáloch.
Web stránka projektu: http://extremeconditions.saske.sk/projects/
Doba trvania: 1.8.2018 – 30.6.2022
Vplyv extrémnych podmienok na silne korelované elektrónové systémy.
Influence of extreme conditions on strongly correlated electron systems
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Gabáni Slavomír PhD.
Anotácia: Vplyvom extrémnych podmienok (veľmi nízke teploty, vysoké tlaky a magnetické polia) možno vkondenzovaných látkach vytvárať a ovplyvňovať silné korelácie medzi systémom voľných (vodivostných) a viazaných (lokalizovaných) elektrónov, čo často vedie k vzniku nových/exotických stavov/javov v týchtomateriáloch. V predkladanom projekte budeme experimentálne študovať najnovšie otvorené problémy silne korelovaných elektrónových systémov (SKES), ako sú povrchová vodivosť topologických Kondo izolátorov, dynamika frustrovaných antiferomagnetov, Kondov vs. spin-polarónový model v spinových sklách, supravodivosťpod tlakom. Pôjde o metodicky veľmi náročný výskum na novo vyrobených monokryštáloch.
Doba trvania: 1.7.2016 – 31.12.2019