|
|
FIRST PRINCIPLES ANALYSIS OF MECHANICAL STABILITY OF SOLID CRYSTALS
Řehák, Petr ; Buršík, Jiří (referee) ; Šob, Mojmír (referee) ; Černý, Miroslav (advisor)
The aim of the author’s research in the period of his PhD study was the analysis of mechanical stability of cubic crystals under external loading. This work demonstrates several methods used for a study of mechanical stability of fcc crystals (C, Al, Ir, Pt, Au) during isotropic (hydrostatic) tensile loading. Ab initio methods were used for this purpose. Studied crystals were subjected to simulated isotropic tensile deformation and an analysis of elastic stability was performed. This analysis shows that first elastic instability in Al, Pt and Au crystals corresponds to vanishing of the trigonal shear modulus and diamond, Ir remains stable up to the state of maximum isotropic stress. According to the calculated band structure diamond crystal preserves his insulating character up to the onset of instability. Consequently, phonon spectra of all crystals were calculated using the linear response method and their dynamic stability was assessed. Obtained results reveal soft phonon modes in Al, Pt and Ir before an occurrence of elastic instability. Selected short-wavelength instabilities are confirmed using models of microscopic deformation and also using dispersion curves obtained by a supercell method. The observed instabilities lower critical strains related to the volumetric instability up to 40 % whereas the reduction of critical stress is by 20 % at the most.
|
|
|
Quantitative Imaging in Scanning Electron Microscope
Skoupý, Radim ; Buršík, Jiří (referee) ; Shimoni, Eyal (referee) ; Krzyžánek, Vladislav (advisor)
Tato práce se zabývá možnostmi kvantitativního zobrazování ve skenovacím (transmisním) elektronovém mikroskopu (S|T|EM) společně s jejich korelativní aplikací. Práce začíná popisem metody kvantitativního STEM (qSTEM), kde lze stanovenou lokální tloušťku vzorku dát do spojitosti s ozářenou dávkou, a vytvořit tak studii úbytku hmoty. Tato metoda byla použita při studiu ultratenkých řezů zalévací epoxidové pryskyřice za různých podmínek (stáří, teplota, kontrastování, čištění pomocí plazmy, pokrytí uhlíkem, proud ve svazku). V rámci této části jsou diskutovány a demonstrovány možnosti kalibračního procesu detektoru, nezbytné pozadí Monte Carlo simulací elektronového rozptylu a dosažitelná přesnost metody. Metoda je pak rozšířena pro použití detektoru zpětně odražených elektronů (BSE), kde byla postulována, vyvinuta a testována nová kalibrační technika založená na odrazu primárního svazku na elektronovém zrcadle. Testovací vzorky byly různě tenké vrstvy v tloušťkách mezi 1 až 25 nm. Použití detektoru BSE přináší možnost měřit tloušťku nejen elektronově průhledných vzorků jako v případě qSTEM, ale také tenkých vrstev na substrátech - qBSE. Obě výše uvedené metody (qSTEM a qBSE) jsou založeny na intenzitě zaznamenaného obrazu, a to přináší komplikaci, protože vyžadují správnou kalibraci detektoru, kde jen malý posun úrovně základního signálu způsobí významnou změnu výsledků. Tato nedostatečnost byla překonána v případě qSTEM použitím nejpravděpodobnějšího úhlu rozptylu (zachyceného pixelovaným STEM detektorem), namísto integrální intenzity obrazu zachycené prstencovým segmentem detektoru STEM. Výhodou této metody je její použitelnost i na data, která nebyla předem zamýšlena pro využití qSTEM, protože pro aplikaci metody nejsou potřeba žádné zvláštní předchozí kroky. Nevýhodou je omezený rozsah detekovatelných tlouštěk vzorku způsobený absencí píku v závislosti signálu na úhlu rozptylu. Obecně platí, že oblast s malou tloušťkou je neměřitelná stejně tak jako tloušťka příliš silná (použitelný rozsah je pro latex 185 - 1 000 nm; rozsah je daný geometrií detekce a velikostí pixelů). Navíc jsou v práci prezentovány korelativní aplikace konvenčních a komerčně dostupných kvantitativních technik katodoluminiscence (CL) a rentgenové energiově disperzní spektroskopie (EDX) spolu s vysokorozlišovacími obrazy vytvořenými pomocí sekundárních a prošlých elektronů.
|
|
|
NANOCERIA PREPARED BY ELECTRON BEAM EVAPORATION
Pizúrová, Naděžda ; Hlaváček, A. ; Kavčiaková, Zuzana ; Roupcová, Pavla ; Kuběna, Ivo ; Buršík, Jiří ; Sokovnin, S. Y.
Cerium oxide nanoparticles (nanoceria) are currently one of the most investigated nanomaterials because of their attractive properties used in biomedical applications, catalysis, fuel cells, and many others. These attractive properties are connected with the Ce3+ and Ce4+ valency state ratio. In the nanoparticle form, cerium oxides contain a mixture of Ce3+ and Ce4+ on the nanoparticle surfaces. Switching between these two states requires oxygen vacancies. Therefore, nanoceria's inherent ability to act as an antioxidant in an environmentally-dependent manner and a “redox switch” to confer auto-regenerating capabilities by automatically shifting between Ce4+ and Ce3+ oxidation states is significantly affected by surface morphology. Regarding this demanded behavior, we aimed to characterize synthesized nanoparticle surface quality and its influence on the cerium oxidation states. The received results were used to evaluate the synthesis method's suitability for suggested utilization. We used nanoparticles prepared by electron beam evaporation. This unique physical method includes nanoparticle creation through the fast cooling process followed by breaking radiation damaging nanoparticle surfaces to create surface off-stoichiometry. We prepared a sample containing clusters of a mixture of ultra-small nanoparticles and approximately 100 nm particles. X-ray diffraction confirmed the CeO2 phase in both components. To extract the finest component, we used centrifugal size fractionation. We received 200 nm clusters of 2-10 nm nanoparticles. Nanoparticle shapes and facet types were analyzed using transmission electron microscopy methods. We found out most nanoparticles were formed with truncated octahedrons containing {1,1,1} and {1,0,0} facet types and truncated cuboctahedrons containing {1,1,1}, {1,0,0}, and additional {1,1,0} facets. No octahedron (without truncation) containing only {1,1,1} facets was observed. Nanoparticle shapes containing {1,1,0} and {1,0,0} are suitable for redox activity. Some amount of irregular shapes, beneficial for redox activity, was also observed. Spectroscopy methods confirmed Ce3+ content.
|
|
|
Thermal stability of Ti/Ni multilayer thin films
Václavík, R. ; Zábranský, L. ; Souček, P. ; Sťahel, P. ; Buršík, Jiří ; Fořt, Tomáš ; Buršíková, V.
In this work, thermal stability and mechanical properties of Ti/Ni multilayer thin films were studied. The multilayer thin films were synthesised by alternately depositing Ti and Ni layers using magnetron sputtering. The thickness of constituent layers of Ti and Ni varied from 1.7 nm to 10 nm, and one coating was deposited by simultaneous sputtering of both targets. Single crystalline silicon was used as a substrate. The effects of thermal treatment on the mechanical properties were studied using nanoindentation and discussed in relation to microstructure evaluated by X-ray diffraction. Annealing was carried out under low-pressure conditions for 2 hours in the range of 100-800 degrees C.
|
|
|
Quantitative Imaging in Scanning Electron Microscope
Skoupý, Radim ; Buršík, Jiří (referee) ; Shimoni, Eyal (referee) ; Krzyžánek, Vladislav (advisor)
Tato práce se zabývá možnostmi kvantitativního zobrazování ve skenovacím (transmisním) elektronovém mikroskopu (S|T|EM) společně s jejich korelativní aplikací. Práce začíná popisem metody kvantitativního STEM (qSTEM), kde lze stanovenou lokální tloušťku vzorku dát do spojitosti s ozářenou dávkou, a vytvořit tak studii úbytku hmoty. Tato metoda byla použita při studiu ultratenkých řezů zalévací epoxidové pryskyřice za různých podmínek (stáří, teplota, kontrastování, čištění pomocí plazmy, pokrytí uhlíkem, proud ve svazku). V rámci této části jsou diskutovány a demonstrovány možnosti kalibračního procesu detektoru, nezbytné pozadí Monte Carlo simulací elektronového rozptylu a dosažitelná přesnost metody. Metoda je pak rozšířena pro použití detektoru zpětně odražených elektronů (BSE), kde byla postulována, vyvinuta a testována nová kalibrační technika založená na odrazu primárního svazku na elektronovém zrcadle. Testovací vzorky byly různě tenké vrstvy v tloušťkách mezi 1 až 25 nm. Použití detektoru BSE přináší možnost měřit tloušťku nejen elektronově průhledných vzorků jako v případě qSTEM, ale také tenkých vrstev na substrátech - qBSE. Obě výše uvedené metody (qSTEM a qBSE) jsou založeny na intenzitě zaznamenaného obrazu, a to přináší komplikaci, protože vyžadují správnou kalibraci detektoru, kde jen malý posun úrovně základního signálu způsobí významnou změnu výsledků. Tato nedostatečnost byla překonána v případě qSTEM použitím nejpravděpodobnějšího úhlu rozptylu (zachyceného pixelovaným STEM detektorem), namísto integrální intenzity obrazu zachycené prstencovým segmentem detektoru STEM. Výhodou této metody je její použitelnost i na data, která nebyla předem zamýšlena pro využití qSTEM, protože pro aplikaci metody nejsou potřeba žádné zvláštní předchozí kroky. Nevýhodou je omezený rozsah detekovatelných tlouštěk vzorku způsobený absencí píku v závislosti signálu na úhlu rozptylu. Obecně platí, že oblast s malou tloušťkou je neměřitelná stejně tak jako tloušťka příliš silná (použitelný rozsah je pro latex 185 - 1 000 nm; rozsah je daný geometrií detekce a velikostí pixelů). Navíc jsou v práci prezentovány korelativní aplikace konvenčních a komerčně dostupných kvantitativních technik katodoluminiscence (CL) a rentgenové energiově disperzní spektroskopie (EDX) spolu s vysokorozlišovacími obrazy vytvořenými pomocí sekundárních a prošlých elektronů.
|
|
|
ANALYTICAL ELECTRON MICROSCOPY OF DILUTED CU-CO ALLOYS
Buršík, Jiří ; Svoboda, Milan
The work is focused on characterization of diluted model Cu-Co alloys with Co content from 2 to 4 wt.% after various thermal treatment. After initial annealing at 1273 K followed by water cooling, further annealing of the oversaturated solid solution in the range 773 to 1073 K generated a fine distribution of Co-rich precipitates. Parameters of microstructure were characterized by means of transmission electron microscopy with energy dispersive X-ray analysis.
|
|
|
Study of mechanical properties of nanolayered Ti/Ni coatings
Zábranský, L. ; Václavík, R. ; Přibyl, R. ; Ženíšek, J. ; Souček, P. ; Buršík, Jiří ; Fořt, Tomáš ; Buršíková, V.
The aim of the present work was to study the dependence of mechanical properties of Ti/Ni multilayer thin films on the thicknesses of constituent Ti and Ni layers. The multilayer thin films were synthesized by deposition of Ti and Ni layers alternately on single crystalline silicon substrates using direct current magnetron sputtering method. Thicknesses of Ti and Ni layers varied from 1.7 nm to 100 nm. The micro-structure of the multilayer films was studied using X-ray diffraction technique, scanning electron microscopy with focused ion beam technique and transmission electron microscopy. Mechanical properties obtained from nanoindentation experiments were discussed in relation to microstructural observations.
|
|
| |
|
| |
|
|
Characterization of Ta-B-C nanostructured hard coatings
Buršík, Jiří ; Buršíková, V. ; Souček, P. ; Zábranský, L. ; Vašina, P.
Microstructure and mechanical properties of Ta-B-C nanocrystalline layers prepared by magnetron sputtering were studied. DC magnetron sputtering was used to prepare thin layers on rotated substrates. Various deposition parameters were tested. Microstructure of layers was studied by means of scanning and transmission electron microscopy on thin lamellar cross sections prepared using a focussed ion beam. Both undisturbed layers and the volume under relatively large indentation prints (load of 1 N) were observed. The microstructure observations were correlated with mechanical properties characterized by means of nanoindentation experiments in both the static and the dynamic loading regime. Elastic modulus, indentation hardness and fracture resistance of prepared nanostructured coatings were evaluated and discussed.
|
guest ::
RSS feed.