|
|
First-Principle Study of Electronic Properties of Ultrathin Layers
Nezval, David ; Vázquéz, Hector (oponent) ; Friák, Martin (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
This work characterizes the structural properties of adsorbed gallium atoms and water molecules on graphene. It also investigates the changes in the electronic properties of graphene caused by the adsorption of each adsorbent. The density functional theory (DFT) calculations are the perfect tool to investigate and explain the physical and chemical processes that occur during adsorption. The electronic properties are studied using band structure calculations and the Bader charge analysis. Recent experimental findings have revealed that in low concentration the Ga atoms negatively dope (n-doping) graphene. This doping effect is reduced at higher Ga concentrations when the clustering of Ga atoms occurs. This work presents the adsorption of individual Ga atoms and the Ga clusters. While single atoms n-dopes graphene with 0.64 electrons, atoms bound in clusters interact with each other and thus weaken the doping of graphene. Cluster formation is fundamentally affected by the diffusion of Ga atoms over graphene. Therefore, a section is devoted here to calculations of the diffusion barrier energy and how this barrier can be affected by the charging of graphene. The experimental observations indicate positive doping (p-doping) of graphene exposed to water molecules. However, these observations were not supported by DFT calculations. This thesis investigates the effect of multilayer water on the electronic properties of graphene. Attention has been paid to the influence of the water molecule orientation in the first layer toward graphene on its doping properties. The presented results show p-doping of graphene when 6 or more layers of water are oriented by oxygen to graphene.
|
|
|
Anion-exchange enabled tuning of caesium lead mixed-halide perovskites for high-energy radiation detection
Matula, Radovan ; Friák, Martin (oponent) ; Dvořák, Petr (vedoucí práce)
Lead halide perovskites (LHPs) with their unprecedented functional qualities which are only enhanced by the simple band gap tuning, have taken the world of semiconductors by storm. The process of anion exchange, possible even post-synthesis, allows for band gap tuning of LHPs, resulting in lead mixed-halide perovskites (LMHPs), thus expanding their potential for applications, notably in tuneable detectors. The widespread adoption of LMHPs is, however, hindered by their chemical instability, which leads to halide segregation in the material, seriously inhibiting reliable operation of any LMHP-based device. Understanding the kinetics of the halide segregation over extended periods remains a challenge, motivating the use of theoretical simulations like Monte Carlo (MC) methods. Yet, MC simulations rely on well-defined potential energy surfaces (PES), typically derived from computationally intensive density functional theory (DFT) calculations. In this thesis, we propose a novel approach for constructing well-defined PES from high-fidelity DFT data with fraction of the computational load. Utilizing activation-relaxation technique noveau (ARTn) motivated searches for transition points in the PES combined with state-of-the-art machine learning approaches, we aim to to significantly reduce computational costs. Additionally, employing classical theory, we assess the detection capabilities of selected LMHPs.
|
|
|
Nanoparticels from brake pads wear
Švábenská, Eva ; Roupcová, Pavla ; Friák, Martin ; Schneeweiss, Oldřich
Exposure to particulate air pollution has been associated with a variety of health problems. One of the main\nsources of metal-rich airborne particulate pollution in roadside environments are brake-wear emissions. The \nscanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), Mössbauer spectroscopy \n(MS), X-ray powder diffraction (XRD) was used to a make quantitative evaluation of wear particles in two \nsamples. Sizes, morphologies, oxidation state, and trace element compositions of wear particles were\ninvestigated using combination of several methods revealed high concentrations of Fe species and phases, \noften associated with carbonaceous material. SEM and TEM observations show that brake wear particles with \na size of tens to hundreds of nm mainly form particle agglomerates. However, ultrafine (<100 nm) particles are \nlikely to pose a health threat after inhalation and/or ingestion.
|
|
|
Ab-initio výpočty elektronických a strukturních vlastností olovo-zirkonátu-titanátu (PZT)
Planer, Jakub ; Friák, Martin (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřena na výpočty difuzních bariér kyslíkových vakancí v olovo-zirkonátu-titanátu a jeho komponent pomocí teorie funkcionálu hustoty. Zjistili jsme, že velikost bariér je různá v olovo titanátu a olovo zirkonátu, což je způsobené rozdílnou lokalizací elektronů pocházejících ze vzniku kyslíkových vakancí. Difuzní bariéry byly nadále určeny pro směs s vysokým podílem titanu a porovnány s experimentálními výsledky. Přínos této práce spočívá v objasnění neobvykle nízkých difuzních koeficientů, které byly experimentálně měřeny na olovo-zirkonátu-titanátu. Zjistili jsme, že elektronové stavy vyvolané přítomností kyslíkových vakancí vytváří lokální vazby mezi atomy olova, což způsobuje, že kyslíkové vakance jsou nepohyblivé v důsledku zvýšení aktivační energie difuzního procesu.
|
|
|
DFT výpočty grafenu s výhledem na uplatnění v biosenzorech
Špaček, Ondřej ; Friák, Martin (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na výpočet strukturních a elektronových vlastností grafenu po adsorpci atomárního a molekulárního kyslíku a močoviny pomocí teorie funkcionálu hustoty (DFT). Je zde studován vliv van der Waalsovy interakce na strukturu a adsorpční energii, vlivy teplotních korekcí, distribuce hustoty náboje a míra elektronového dopování grafenu po dosednutí adsorbátu na vrstvu grafenu.
|
|
| |
|
|
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.
|
|
|
AB INITIO STUDY OF SILVER NANOPARTICLES, GRAIN BOUNDARIES AND THEIR \nQUADRUPLE JUNCTIONS
Polsterová, Svatava ; 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.
|
|
|
DFT výpočty grafenu s výhledem na uplatnění v biosenzorech
Špaček, Ondřej ; Friák, Martin (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na výpočet strukturních a elektronových vlastností grafenu po adsorpci atomárního a molekulárního kyslíku a močoviny pomocí teorie funkcionálu hustoty (DFT). Je zde studován vliv van der Waalsovy interakce na strukturu a adsorpční energii, vlivy teplotních korekcí, distribuce hustoty náboje a míra elektronového dopování grafenu po dosednutí adsorbátu na vrstvu grafenu.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.