Frustrovaný magnetizmus

Ján HankoŠkoliteľ: doc. Ing. Martin Orendáč CSc.

Obsah

• Naša skupina• S kým spolupracujeme?• Nízke teploty v prírode• Nízke teploty v laboratórnych podmienkach• Prečo študovať nízke teploty?• Geometricky frustrované systémy• Magnetokalorický efekt

Naša skupina

Spolupráca so zahraničím

M. ShiraiM. ShiraiS. T. BramwellS. T. BramwellUniversity of LondonUniversity of London

M . W. MeiselM . W. MeiselUniversity of FloridaUniversity of FloridaGainesvilleGainesville

R. MoessnerR. MoessnerCNRS GrenobleCNRS Grenoble

Nízke teploty v prírode

Izbová teplota

Teplota zamŕzania vody

Najnižšia teplota na Zemi

Najnižšia teplota vo vesmíre

Absolútna nula

25 °C

0 °C

-89,2 °C

- 270,15 °C

- 273,15 °C 0 K

3 K

183,95 K

273,15 K

298,15 K

Nízke teploty v laboratórnych podmienkach

Najnižšia teplota získaná v laboratórnych podmienkach 0,45 nK

Prečo študovať nízke teploty Elektronika Vesmírny výskum

MedicínaNanotechnológie

Úvod – geometricky frustrované systémy

Kde sa prejavuje geometrická frustrácia ?

supravodivé, magnetické materiályneurónové sieteživá príroda (skladanie bielkovín)

E

E

Spinová frustráciaSpinová frustrácia

?

?

bežný feromagnetbežný feromagnet

PPyrochlyrochlóry vzácnych zemínóry vzácnych zemín

ReRe22 X X22 O O77 - Re = Er, Ho, Dy, Y, - Re = Er, Ho, Dy, Y, X = Ti, Sn, MoX = Ti, Sn, Mo

DyDy22TiTi22OO77

HoHo22TiTi22OO77

0

)( dTTTCS

PaulingPaulingova ova entrop entropiaiaSS00 = R/2ln(3/2) = R/2ln(3/2)

Zamrznutá voda vs. spinový ľad (DyZamrznutá voda vs. spinový ľad (Dy22TiTi22OO77))

Analógia medzi vodným a spinovým ľadom

A. A. P. Ramirez et al., Nature (1999)P. Ramirez et al., Nature (1999)

spinový ľadspinový ľadvodný ľad

Magnetokaloricky jav

CT

HSHT T

S

)/(

Ako sa chová „zamrznutý“ spinový ľad ?

0 1 2 3 4 5 6 7 80

1

2

3

4

5

6

S

[JK-1

mol-1

]

T [K]0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3

21

S [J

K-1m

ol-1]

T [K]

0 2000 4000 6000

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

800 1000 12000.30

0.35

0.40

T [K

]

t [s]

T [K

]

t [s]

0.8 0.6 0.4 0.2 0.00.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

3.1 mT/min 7.8 mT/min 15.6 mT/min 31.4 mT/min 62.8 mT/min 94.3 mT/min

T [K

]

B [T]

Ďakujem za pozornosť