|
|
Elektronová struktura a mechanické vlastnosti rozhraní v pevných látkách
Češka, Jakub ; Šesták, Petr (oponent) ; Černý, Miroslav (vedoucí práce)
V této práci se zabývám teoretickým studiem vlastností nitridů tranzitivních kovů (TiN, AlN a VN ve struktuře kamenné soli). Kromě nitridů samotných se zabývám rozhraním v systému tvořeném multivrstvami dvojic těchto nitridů. Pro samotné nitridy pomocí prvoprincipiálních výpočtů predikuji rovnovážný mřížkový parametr a lomovou energii. Pro rozhraní je hlavním cílem predikce lomové energie rozhraní a také predikce vlivu, který má na hodnotu lomové energie substitučnía tom v jedné z rovin na rozhraní nitridů. Podle provedených výpočtů má substituční atom kyslíku v rozhraní významný vliv na hodnotu lomové energie. Hodnota lomové energie pro rozhraní s kyslíkem se od hodnoty pro čisté rozhraní významně lišila. Zda došlo k poklesu nebo k nárůstu záviselo na tom, do které z rovin na rozhraní byl atom kyslíku substituován.
|
|
|
Vliv nečistot na kohezi rozhraní v multivrstvách nitridů tranzitivních kovů
Češka, Jakub ; Zelený, Martin (oponent) ; Černý, Miroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá studiem multivrstev nitridů tranzitivních kovů pomocí prvoprincipiálních výpočtů. Studovány jsou tři konkrétní systémy AlN / TiN, AlN / VN a TiN / VN. Tyto systémy jsou studovány ve struktuře B1. Rozhraní je orientováno podél krystalové roviny (001). Hlavním cílem je objasnění vlivu nečistoty na kohezi multivrstev. Studovanou nečistotou je substituční atom O, který v nitridu nahradí atom N. Pro zmíněné systémy jsou predikovány preferované pozice substituce pro tři rozdílné koncentrace substitučních atomů. Tyto predikce jsou provedeny na základě energetické bilance substituce v různých pozicích. Podle výsledků se preferované pozice substituce mohou lišit pro rozdílné koncentrace kyslíku. Ve většině případů se preferované pozice nacházejí na rozhraní mezi nitridy. Pro systémy s nečistotou v preferované pozici jsou vypočteny hodnoty lomové energie pro různé lomové roviny ve směru (001). Vliv nečistoty na lomovou energii závisí na její koncentraci. V případě multivrstvy AlN / TiN bylo při vhodné koncentraci pozorováno zvýšení lomové energie nejslabšího článku multivrstvy. V ostatních případech se lomová energie vlivem přítomnosti nečistoty výrazně neměnila nebo se zhoršila.
|
|
|
Počítačové modelování slitin s vysokou entropií
Papež, Pavel ; Jan, Vít (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá teoretickým studiem slitiny s vysokou entropií CoCrNi za využití ab initio výpočtů. Byl studován vliv uspořádání na krátkou vzdálenost na vzájemnou stabilitu FCC a HCP struktury a vliv na energii vrstevné chyby. Výsledky ukazují zvýšení stability obou typů struktur se snižujícím se počtem Cr-Cr nejbližších sousedů. Vliv počtu Cr Cr nejbližších sousedů na energii vrstevné chyby nebyl narozdíl od dříve napsané literatury prokázán. Ukázala se však silná závislost na změně uspořádání na krátkou vzdálenost, ke kterému dojde při posunu vrstev (1 1 1) po transformaci z FCC do HCP struktury. Dále byl studován vliv intersticiálních atomů C a N. Oba stabilizují FCC strukturu a tím dochází ke zvýšení energie vrstevné chyby. Oba intersticiály preferují oktaedrické pozice s větším množstvím Cr v jejich okolí.
|
|
|
Elektronová struktura a mechanické vlastnosti rozhraní v pevných látkách
Češka, Jakub ; Šesták, Petr (oponent) ; Černý, Miroslav (vedoucí práce)
V této práci se zabývám teoretickým studiem vlastností nitridů tranzitivních kovů (TiN, AlN a VN ve struktuře kamenné soli). Kromě nitridů samotných se zabývám rozhraním v systému tvořeném multivrstvami dvojic těchto nitridů. Pro samotné nitridy pomocí prvoprincipiálních výpočtů predikuji rovnovážný mřížkový parametr a lomovou energii. Pro rozhraní je hlavním cílem predikce lomové energie rozhraní a také predikce vlivu, který má na hodnotu lomové energie substitučnía tom v jedné z rovin na rozhraní nitridů. Podle provedených výpočtů má substituční atom kyslíku v rozhraní významný vliv na hodnotu lomové energie. Hodnota lomové energie pro rozhraní s kyslíkem se od hodnoty pro čisté rozhraní významně lišila. Zda došlo k poklesu nebo k nárůstu záviselo na tom, do které z rovin na rozhraní byl atom kyslíku substituován.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.