|
|
Prvoprincipiální analýza stability krystalů pevných látek
Řehák, Petr ; Buršík, Jiří (oponent) ; Šob, Mojmír (oponent) ; Černý, Miroslav (vedoucí práce)
Cílem vědeckovýzkumné činnosti v průběhu autorova doktorského studia byla analýza mechanické stability kubických krystalů při vnějším zatížení. V této práci je ukázáno, jakým způsobem byla posuzována mechanická stabilita fcc krystalů (C, Al, Ir, Pt, Au) za podmínek izotropního (hydrostatického) tahového zatížení. K tomuto účelu bylo použito ab initio metod. Studované krystaly byly podrobeny simulované izotropní tahové deformaci a byla posouzena jejich elastická stabilita. Výsledky této analýzy ukazují, že elastické porušení Al, Pt a Au souvisí s vymizením trigonálního smykového modulu, přičemž diamant a Ir zůstávají stabilní až do dosažení maxima napětí. Podle vypočtené pásové struktury si krystal diamantu zachovává svůj charakter izolantu až do tohoto porušení. Následně byla určena fononová spektra metodou lineární odezvy a bylo provedeno studium dynamické stability. Získané výsledky odhalují měkké módy u Al, Pt a Ir dříve než by došlo k jejich elastickému porušení. Vybrané krátkovlnné nestability jsou potvrzeny vytvořenými modely mikroskopické deformace i disperzními závislostmi stanovenými pomocí metody nadmříží. Vlivem nalezených nestabilit je kritická deformace příslušná maximu napětí snížena až o 40 %, přičemž kritické napětí je redukováno maximálně o 20 %.
|
|
|
Kvantově mechanické studium stability fází v kovových systémech
Káňa, Tomáš ; Vřešťál, Jan (oponent) ; Paidar,, Václav (oponent) ; Černý, Miroslav (oponent) ; Šob, Mojmír (vedoucí práce)
Práce se zabývá teoretickým studiem stability fází vybraných kovových systémů. Navrhuje model strukturních transformací disilicidů tranzitivních kovů MoSi2, CrSi2, VSi2 a TiSi2 a paladiové tenké vrstvy na kubických substrátech W(001) a Nb(001). Získané výsledky umožňují zobrazit profil celkové energie během transformací, určit aktivační energii nutnou pro danou transformaci a také přibližně odhadnout teplotu, za které je transformace možná. Celková energie je spočtena metodou linearizovaných přidružených rovinných vln s úplným zahrnutím krystalového potenciálu (FLAPW), implementovanou v programovém balíku WIEN2k. Pro výměnnou a korelační energii je použita zobecněná gradientová aproximace (GGA) i aproximace lokální hustoty (LDA). U disilicidů tranzitivních kovů se ukazuje, že vypočtené teploty pro strukturní transformace jsou vyšší než teploty tavení těchto materiálů. Srovnání našich energiových profilů s profily získanými pomocí meziatomových semiempirických potenciálů typu Bond Order pomáhá výrazně zlepšit nastavení některých jejich fitovaných parametrů. Strukturní transformaci tenké vrstvy Pd na kubických substrátech se podařilo modelovat v souladu s dostupnými experimentálními daty. Odhad teploty 168 K nutné pro přechod modelového nekonečného krystalu Pd ze struktury hexagonální těsně uspořádané (hcp) do dvojité hexagonální těsně uspořádané (dhcp) umožnil objasnit chování Pd vrstev na kubických substrátech W(001) a Nb(001). Pd vrstvy silnější než 100 monovrstev na substrátu W(001) mění svoji výchozí hcp strukturu na dhcp již při pokojové teplotě. Tenčí vrstvy se takto transformují až po vyžíhání na 400 K v důsledku silného vlivu kubického substrátu. Rozdíl mezi odhadnutou teplotou transformace pro nekonečný krystal a naměřenou teplotou pro Pd vrstvu se dá vysvětlit současným vlivem doménové struktury vrstvy a substrátu. Zároveň byly analyzovány různé přístupy k transformaci výchozí hcp struktury do základní struktury Pd kubické plošně centrované a byl identifikován nejlépe vyhovující model, který respektuje doménové uspořádání Pd filmu.
|
|
|
Stabilita karbidů a nitridů železa, kobaltu a niklu z prvních principů
Svatoň, Josef ; Vřešťál, Jan (oponent) ; Šob, Mojmír (vedoucí práce)
Tato práce je věnována stabilitě krystalové struktury karbidů a nitridů kobaltu a niklu a přímo strukturám o složení NiC a CoN. Stabilitou se rozumí v tomto případě nejnižší energetický stav, ve kterém se krystal nachází. Využitím programu ABINIT získáme numerické výsledky elektronových struktur pro predikci stability vybraných struktur. Všechny struktury jsou odvozeny od experimentálních pozorování. Celková energie a elektronová struktura jsou počítány pseudopotenciálovou metodou zahrnutou programem ABINIT. Ve výsledku jsem se dopracoval ke struktuře pro NiC a CoN stejným a to kubické plošně středěné, blejna zinkového.
|
|
|
Stabilita krystalů pevných látek z prvních principů
Řehák, Petr ; Šob, Mojmír (oponent) ; Černý, Miroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá studiem stability krystalů pevných látek za podmínek izotropního tahu. K tomuto účelu bylo použito ab initio metod. Krystaly čtyř vybraných fcc kovů (Al, Cu, Ir, Au) a diamantu byly podrobeny simulované izotropní tahové deformaci a byla stanovena maximální hodnota napětí. Poté byla spočtena fononová spektra pro různé hodnoty deformací pro posouzení stability krystalových mříží. V disperzních závislostech krystalů diamantu, Al, Ir, Au se objevuje fononová nestabilita pro menší hodnoty deformací než odpovídá dekohezi těchto krystalů. Výskyt takové nestability určuje ideální pevnost při izotropním tahu. K významnější redukci pevnosti (přibližně o 20%) ovšem dochází pouze pro Au a Ir.
|
|
|
Study of inter-atomic interactions in advanced materials with help of ab initio calculations
Janovec, Jozef ; Šob, Mojmír (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Chemical bonding in transition metal diborides and Ni2MnGa alloy was studied in terms of energy resolved COHP visualization tool. The electronic structure of studied systems was calculated using the first principles calculations with the help of projector augmented-wave method. Concerning transition metal diborides, we found dependence of the strongest boron-boron bond on the charge transfer from metal to boron atoms. The stability of diborides with the alpha structure decreases with higher number of metal valence electrons due to on-site contribution to the band energy near the Fermi level. Ni2MnGa shape memory alloy was treated by DFT+ U corrective method in order to describe localized electrons more accurately. The effect of U on Ni resides in destabilization of the cubic austenite and stabilization of the tetragonal NM martensite. On the contrary, U on Mn destabilizes martensite. The bond analysis shows that the strongest bond in the alloy is Ni-Ga with covalnet character. Increased localization of Mn valence electrons makes Mn-Ni bond more covalent and Ni-Ni bond more metallic. The localization of Ni electrons results in more metallic Mn-Ni bond.
|
|
|
AB INITIO STUDY OF SILVER NANOPARTICLES, GRAIN BOUNDARIES AND THEIR \nQUADRUPLE JUNCTIONS
Polsterová, S. ; Všianská, Monika ; Friák, Martin ; Pizúrová, Naděžda ; Sokovnin, S. ; Šob, Mojmír
Motivated by our experimental research related to silver nanoparticles with various morphologies, we have employed quantum-mechanical calculations to provide our experiments with theoretical insight. We have computed properties of a 181-atom decahedral silver nanoparticle and two types of internal extended defects, -5(210) grain boundaries (GBs) and quadruple junctions (QJs) of these GBs. We have employed a supercell approach with periodic boundary conditions. Regarding the thermodynamic stability of the decahedral nanoparticle, its energy is higher than that of a defect-free face-centered cubic (fcc) Ag by 0.34 eV/atom. As far as the -5(210) GB is concerned, its energy amounts to 0.7 J/m2 and we predict that the studied GBs would locally expand the volume of the lattice. Importantly, the system with GBs is found rather close to the limit of mechanical stability. In particular, the computed value of the shear-related elastic constant C66 is as low as 9.4 GPa with the zero/negative value representing a mechanically unstable system. We thus predict that the -5(210) GBs may be prone to failure due to specific shearing deformation modes. The studied GBs have also the value of Poisson’s ratio for some loading directions close to zero. Next, we compare our results related solely to -5(210) GBs with those of a system where multiple intersecting -5(210) GBs form a network of quadruple junctions. The value of the critical elastic constant C66 is higher in this case, 13 GPa, and the mechanical stability is, therefore, better in the system with QJs.
|
|
| |
|
|
5f-electron Magnetism in Intermetallic Uranium Compounds
Vališka, Michal ; Sechovský, Vladimír (vedoucí práce) ; Šob, Mojmír (oponent) ; Veis, Martin (oponent)
Tato práce je zaměřená na studium magnetických vlastností tří r·zných sloučenin na bázi uranu obsahujících 5f elektrony (U4Ru7Ge6, UAu2Si2 a UIrGe). V rámci této práce byly, za pomoci r·zných metod, připraveny vysoce kvalitní krystaly těchto sloučenin. Vlastnosti těchto systém· byly studovány r·znými objemovými meto- dami (magnetizace, měrné teplo, teplotní roztažnost, elektrický transport) a také neu- tronovým a rentgenovým rozptylem při širokém spektru vnějších podmínek (nízká teplota, vysoké magnetické pole, vysoký tlak). Kombinace těchto metod odhalila komplexní chování těchto systém· a pomohla sestrojit jejich magnetické fázové diagramy. První studovanou sloučeninou je feromagnet U4Ru7Ge6vykazující velmi nízkou mag- netokrystalovou anizotropii, která je neočekávaná pro sloučeninu na bázi uranu. To se promítá do izotropní závislosti téměř všech měřených fyzikálních vlastností. Bylo zjištěno, že osa snadné magnetizace se mění v uspořádaném stavu a tento jev je spojen s anomáliemi v teplotní roztažnosti ukazující na možnou rhomboedrickou distorzi. Ta vede k vytvoření dvou odlišných pozic uranu s odlišným magnetickým momentem. Tato před- pově¤ byla potvrzena teoretickými výpočty a pomocí polarizované neutronové difrakce. Rozdíl magnetických moment· na dvou odlišných uranových pozicích je zp·soben...
|
|
|
Magnetic anisotropies in (Ga,Mn)As and metallic multilayers with strong spin-orbit coupling
Zemen, Jan ; Jungwirth, Tomáš (vedoucí práce) ; Diviš, Martin (oponent) ; Šob, Mojmír (oponent)
V této disertační práci jsou prezentovány numerické výpočty magnetokrystalických anisotropií ve feromagnetických polovodičích a přechodových kovech se zaměřením na mikroskopický původ těchto relativistických jevů i na vývoj spintronických součástek s novou funkcionalitou. Převážná část práce je věnována výzkumu magnetických anisotropií v (Ga,Mn)As epivrstvách a srovnání výpočtů s dostupnými experimentálními daty. Náš model popisuje valenční díry pomocí šestipásové obálkové funkce a jejich kinetickou výměnnou interakci s lokalizovanými manganovými momenty započítává v přiblížení středního pole. Nejprve studujeme otáčení magnetické snadné osy ze směru kolmého k vrstvě do směru paralelního v závislosti na koncentraci Mn iontů, koncentraci děr a teplotě v epivrstvách s elastickým napětím způsobeným různou mřížkovou konstantou substrátu a epivrstvy. Pak se zaměřujeme na vzájemnou velikost kubické a uniaxiální komponenty magnetické anisotropie v rovině vzorku. Do našeho efektivního Hamiltoniánu je vloženo uniaxiální napětí v rovině vzorku za účelem modelování anisotropií měřených v neupravených souvislých epivrstvách a zároveň je poskytnuto mikroskopické odůvodnění tohoto postupu. Model je pak rozšířen o uniaxiální napětí podle libovolného směru v rovině vzorku a používán pro popis...
|
|
|
Study of inter-atomic interactions in advanced materials with help of ab initio calculations
Janovec, Jozef ; Šob, Mojmír (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Chemical bonding in transition metal diborides and Ni2MnGa alloy was studied in terms of energy resolved COHP visualization tool. The electronic structure of studied systems was calculated using the first principles calculations with the help of projector augmented-wave method. Concerning transition metal diborides, we found dependence of the strongest boron-boron bond on the charge transfer from metal to boron atoms. The stability of diborides with the alpha structure decreases with higher number of metal valence electrons due to on-site contribution to the band energy near the Fermi level. Ni2MnGa shape memory alloy was treated by DFT+ U corrective method in order to describe localized electrons more accurately. The effect of U on Ni resides in destabilization of the cubic austenite and stabilization of the tetragonal NM martensite. On the contrary, U on Mn destabilizes martensite. The bond analysis shows that the strongest bond in the alloy is Ni-Ga with covalnet character. Increased localization of Mn valence electrons makes Mn-Ni bond more covalent and Ni-Ni bond more metallic. The localization of Ni electrons results in more metallic Mn-Ni bond.
|
host ::
RSS.