|
|
Počítačové modelování hranic dvojčatění ve slitinách s tvarovou pamětí
Heczko, Martin ; Pokluda, Jaroslav (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá teoretickým studiem dvojčatění slitin s magnetickou tvarovou pamětí na bázi Ni2MnGa při užití ab initio výpočtů elektronové struktury provedených metodou projektovaných přidružených vln. V práci byl studován vliv rostoucí koncentrace manganu v podmřížce galia na totální energii a stav napjatosti podél různých deformačních drah ve smykovém systému (10-1)[101] nemodulovaného martenzitu. Dále byl zkoumán vliv koncentrace manganu na energii rovinné chyby způsobené přítomností parciální dislokace při pohybu hranice dvojčatění. Z výsledků vyplývá, že zvýšením koncentrace manganu dochází jak k nárůstu modulu pružnosti ve smyku pro zkoumaný smykový systém, tak i k nárůstu energetických bariér a deformačních charakteristik v průběhu smykové deformace, což ji činí obtížnější. Zvýšení koncentrace manganu taktéž vede ke zvýšení energie rovinné chyby. Všechny zjištěné efekty mohou být zodpovědné za pokles mobility hranic dvojčatění ve slitinách s vysokým obsahem manganu.
|
|
|
Topological band theory of relativistic spintronics in antiferromagnets
Šmejkal, Libor ; Jungwirth, Tomáš (vedoucí práce) ; Kuneš, Jan (oponent) ; Shick, Alexander (oponent)
Nanoelektronika a spintronika se zabývají zápisem, přenosem a čtením informací uložených v elektronickém nábojovém a spinovém stupni volnosti v nanostrukturách. Několik posledních let ukázalo, že dva spintronické jevy objevené v 19. století, a to anizotropní magnetorezistence a anomální Hallův efekt, lze použít i pro snímání antiferromagnetismu, což otevřelo pole antiferromagnetické spintroniky. Více než století kontroverzních studií těchto jevů prokázalo jejich relativistický spin-orbitální a spinově-polarizační původ. Stále však chybí úplné porozumění těmto efektům a plně prediktivní teorie schopná identifikovat nové vhodné antiferomagnetické materiály. Zde jsme rozšířením moderních konceptů symetrie a topologie ve fyzice kondenzovaných látek dále rozvinuli teorii anizotropní magnetorezistence a spontánního Hallova efektu. Náš přístup je založen na analýze magnetické symetrie a topologie antiferomagnetických energetických pásů, Blochových spektrálních funkcí a Berryho křivosti vypočtené z nejmodernější prvotních principů. To nás vedlo k predikci dvou nových, dříve neočekávaných efektů: relativistický přechod kov-izolátor z antiferomagnetických Dirakových fermionů a krystalový Hallův efekt z kolineárního antiferomagnetismu. Projevy obou jevů již byly pozorovány ve spolupráci s experimentálnímy kolegy v...
|
|
|
Ab initio výpočty křivek rozpustnosti tuhých roztoků
Fikar, Ondřej ; Friák, Martin (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá teoretickým studiem fázové stability tuhých roztoků ve vybraných slitinách hliníku a stříbra. Ab initio výpočty byly provedeny s využitím projektovaných přidružených vln a teplotní závislosti termodynamických veličin byly získány pomocí fononových výpočtů. Pozornost je v této práci věnována zejména slitině hliníku a germania, zatímco ostatní slitiny (Al-Pb, Ag-Ge a Ag-Pb) byly zkoumány spíše za účelem porovnání predikce rozpustnosti v různých soustavách a její spolehlivosti. Teploty, při kterých dochází ke stabilizaci tuhého roztoku, byly hodnoceny z energetického hlediska, přičemž bylo vyhodnocení provedeno vícekrát se zahrnutím různých příspěvků k celkové energii jednotlivých soustav. Dále byly spočítány elektronové a fononové hustoty stavů pro všechny čisté prvky a tuhé roztoky, porovnány výsledné teploty rozpustnosti s experimentálními daty, které byly zprostředkovány metodou CALPHAD a vyobrazeny jednotlivé příspěvky k celkové energii. Výsledky získané v této práci podhodnocují experimentální hodnoty teplot rozpustnosti jednotlivých tuhých roztoků řádově o stovky Kelvinů.
|
|
|
Quantum-mechanical study of magnetic properties of superalloy nanocomposite phase Fe2AlTi
Slávik, Anton ; Miháliková, Ivana ; Friák, Martin ; Všianská, Monika ; Šob, Mojmír
The L21-structure Fe2AlTi intermetallic compound is one of the two phases identified in Fe-Al-Ti superalloy nanocomposites. Experimental data related to low-temperature magnetic properties of this Heusler compound indicate that magnetic moment is about 0.1 Bohr magneton per formula unit. In contrast, previous quantum-mechanical calculations predicted Fe2AlTi to have much higher magnetic moment, 0.9 Bohr magneton per formula unit. In order to solve this discrepancy between the theory and experiment we have performed a series of quantum-mechanical fix-spin-moment calculations and compared our results with those for non-magnetic state. It turns out that the total energy of the non-magnetic state is only by 10.73 meV/atom higher than that of the magnetic state. When applying Boltzmann statistics to this very small energy difference we predict that the non-magnetic state appears at non-zero temperatures with significant probabilities (for instance, 22.36 % at T = 100 K) and reduces the overall magnetic moment. As another mechanism lowering the magnetization we studied selected shape deformations, in particular trigonal shearing. Fe2AlTi exhibits a compression-tension asymmetry with respect to these strains and, for example, the strain 0.08 destabilizes the spin-polarized state, leaving the non-magnetic state as the only stable one.
|
|
|
First-principles study of interface energies in Fe-Al-based superalloy nanocomposites
Miháliková, Ivana ; Slávik, Anton ; Friák, Martin ; Všianská, Monika ; Koutná, N. ; Holec, David ; Šob, Mojmír
Fe-Al-based nanocomposites with a superalloy-type of microstructure constitute a very promising class of materials. They possess a great potential as an alternative to the currently used steel grades in high temperature applications. Intermetallics-containing nanocomposites, such as those with the Fe3Al compound being one of the phases, may open a way towards future automotive and energy-conversion technologies with lower fuel consumption and reduced environmental impact. We employ quantum-mechanical calculations to analyze relations between ordering tendencies of Al atoms in the disordered Fe-18.75at.%Al phase on one hand and thermodynamic, structural and magnetic properties of Fe-Al-based nanocomposites on the other. When comparing supercells modeling disordered Fe-Al phase with different atomic distribution of atoms we find out that the supercell without 1st and 2nd nearest neighbor Al-Al pairs has a lower energy than that mimicking a perfect disorder (a special quasi-random structure, SQS). Further, coherent interfaces with (001), (110) and (1-10) crystallographic orientations between Fe3Al compound and SQS Fe-Al phase have higher energies than those exhibiting atomic distribution without 1st and 2nd nearest neighbor Al-Al pairs.
|
|
|
Magnetické slitiny s tvarovou pamětí - ab initio přístup
Heczko, Martin ; Šesták, Petr (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá teoretickým studiem slitin s magnetickou tvarovou pamětí na bázi Ni2MnGa při užití ab initio výpočtů elektronové struktury provedených metodou projektovaných přidružených vln. V práci byl studován vliv rostoucí koncentrace manganu v podmřížce galia na průběh totální energie a magnetických momentů podél tetragonální deformační dráhy mezi fází austenitu s kubickou L21 strukturou a fází nemodulovaného martenzitu s tetragonální strukturou. Dále byl zkoumán vliv vzájemného uspořádání atomů manganu v podmřížce galia a změny těchto uspořádání podél tetragonální deformační dráhy. V neposlední řadě byly spočteny elastické konstanty pro fázi austenitu a martenzitu v jednotlivých zkoumaných slitinách. Z výsledků vyplývá, že s rostoucí koncentrací manganu klesá totální energie nemodulovaného martenzitu, což má za následek jeho stabilizaci. Zároveň se snižuje energetická bariera mezi austenitem a martenzitem, tedy austenit z metastabilního stavu přechází do stavu nestabilního.
|
|
|
Ab initio calculation of doping in Ni2MnGa alloy
Janovec, Jozef ; Černý, Miroslav (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
The subject of this work is theoretical study of Ni-Mn-Ga system, known due to the magnetic shape memory effect. Calculations were performed using the Exact Muffin-Tin Orbitals method in combination with the Coherent Potential Approximation within the Korringa-Kohn-Rostoker formalism. The total energy was calculated by Full Charge Density method. Effects of Zn or Cd dopings on total energies along the tetragonal deformation path and consequently on martensite transformation temperature TM and Curie temperature TC were examined. Off-stoichiometric alloys with excess of Mn at the expose of Ga were studied as well. The increase in TM for all cases of doping in Ga sublattice and the decrease in TM for both cases of doping in Mn sublattice were predicted. Regarding TC, all types of doping should decrease Curie temperature with an exception of magnetic transition in the off-stoichiometric martensite.
|
|
|
Dynamic stability of Ni fcc crystal under isotropic tension
Řehák, Petr ; Černý, M.
Lattice dynamics and stability of fcc crystal of Ni under isotropic (hydrostatic) tensile loading are studied from first principles using supercell method and a harmonic approximation. According to the results, strength of the crystal is determined by occurrence of an instability related to soft phonons with finite wave vector. On the other hand, the critical strains and stresses associated with such instabilities are only slightly lower than those related to the volumetric instability.
|
|
|
Solvent effects on ion pairing and photoionization in water
Pluhařová, Eva ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce) ; Nachtigall, Petr (oponent) ; Laage, Damien (oponent)
Název práce: Vliv rozpouštědla na iontové párování a fotoionizaci ve vodě Autor: Mgr. et Ing. Eva Pluhařová Katedra: Fyzikální a makromolekulární chemie Vedoucí doktorské práce: Prof. Pavel Jungwirth, DSc., ÚOCHB AV ČR, v.v.i. E-mail vedoucího: pavel.jungwirth@uochb.cas.cz Abstrakt: Různé metody teoretické chemie, konkrétně klasická molekulová dy- namika s empirickými silovými poli, ab initio molekulová dynamika, metody rozšířeného vzorkování a ab initio výpočty, byly použity k hlubšímu pochopení iontového párování a fotoionizace ve vodných roztocích. Zmenšující se modelové systémy byly zkoumány výpočetními metodami rostoucí přesnosti a náročnosti. Při studiu koncentrovaných roztoků lithných solí klasickou molekulovou dy- namikou vedla oprava zahrnující elektronické kontinuun ke kvalitativnímu zlepšení oproti konvenčním nepolarizovatelným silovým polím, a tak umožnila interpretaci měření pomocí rozptylu neutronů. Stejný přístup byl také úspěšný pro předpověď afinity halidů k rozhraní voda/olej. Kombinací ab initio molekulové dynamiky a výpočtů potenciálu střední síly byl navržen spolehlivý postup pro výpočet profilu volné energie pro disociaci iontového páru. Poté byly odhadnuty rozdíly v síle...
|
|
|
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 %.
|
host ::
RSS.